JP2023027383A - 等速電気泳動のためのシステム、装置および方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】試料調製は、ゲノムおよびトランスクリプトーム解析への第一工程であり、にもかかわらず、解析変動の主要な根源であり得る。試料調製はまた、手作業集約的である場合がある。【解決手段】本開示は、1つまたは複数の分析対象物を処理、抽出または精製するための流体システムおよびデバイスに関する。これらのシステムおよびデバイスは、たとえば等速電気泳動によって、試料を処理し、核酸を抽出するために使用することができる。特に、システムおよび関連の方法は、試料、たとえば組織または細胞からの、非架橋核酸を含む核酸の抽出を可能にすることができる。システムおよびデバイスはまた、多重並行試料処理に使用することもできる。【選択図】図４０

Description

相互参照
本出願は、2017年8月2日に出願された「Isotachophoresis for Purification of Nucleic Acids」と題する米国特許仮出願第62/540,515号［ドケット番号43647-718.101］；2017年8月3日に出願された「Isotachophoresis Devices for Purification of Nucleic Acids」と題する米国特許仮出願第62/541,086号［ドケット番号43647-719.101］；および2017年8月3日に出願された「Nucleic Acid Analysis Using Isotachophoresis and Intercalating Dye」と題する米国特許仮出願第62/541,089号［ドケット番号43647-720.101］の恩典を主張する。これらの内容全体が参照により本明細書に組み入れられる。
本出願は、2017年1月28日に出願された「Isotachophoresis for Purification of Nucleic Acids」と題する同時係属中のPCT出願第PCT/US2017/015519号［ドケット番号43647-712.601］に関連する。この内容全体が参照により本明細書に組み入れられる。
連邦政府資金援助を受けた研究に関する声明
本発明は、アメリカ国立衛生研究所によって付与された契約番号1R43HG007620-01の下、合衆国政府の援助を受けて成されたものである。政府は本発明に特定の権利を有する。
背景
1世紀超にわたり、ホルマリン固定パラフィン包埋（FFPE）試料が収集され、調製され、保存され、大きな組織バンクに保管されてきた。2008年現在、4億を超えるFFPE試料が世界中のバイオバンクに保存されており、その数は増え続けている。これらの試料には、多くの場合、臨床情報、たとえば一次診断、治療レジメンおよびフォローアップデータが付随して、そのような試料を、治療薬の開発ならびにゲノムおよびトランスクリプトームバイオマーカの発見のための重要なリソースにしている。
FFPE試料から核酸を抽出し、精製するための試料調製法は今も手作業集約的な骨の折れる作業である。FFPE抽出および精製のための手法は広く異なるが、多くの場合、ワックス除去、遠心分離、緩衝液交換、温度制御、架橋低減および酵素的処理といった、自動化し難く加速し難い工程を含む。FFPEは概して、ホルマリンを使用して試料中のタンパク質を架橋させ、試料をパラフィン（ワックス）に埋め込むことを指す。試料のFFPE処理は、多くの場合、試料の長期保存を可能にし、特に長期貯蔵に有用であるといえる。架橋タンパク質は試料中のDNAとRNAとを結合させ、それにより、一般的に、試料を下流アプリケーション、たとえば増幅、ライブラリー調製またはシーケンシングにとって使用不可能にする場合がある。
FFPE試料中のパラフィンおよびタンパク質架橋の除去は非常に困難なプロセスとなり得る。脱パラフィン処理は、従来、高引火性のキシレン類を使用して実施されている。試料は、交互に、または連続的に、他の溶媒、鉱油、アルカリ化学および／または高温で処理されることがある。脱パラフィン処理後、試料中のタンパク質は、様々な薬剤で処理されることもあるし、さらなる時間および労力を要し得る条件に付されることもある。
消化および変性が終了したとき、架橋核酸と非架橋核酸との混合物が残る場合がある。非架橋物質を取り出すことは、増幅またはシーケンシングなどのアッセイから高品質結果を得るために重要になる場合があり；場合によっては、非架橋物質の割合が低すぎると、下流アッセイの実行が失敗して、試料そのものの損失だけでなく、労力、時間およびリソースの損失が生じるおそれがある。
概要
等速電気泳動（ITP）とは、高いほうの実効移動度の大きさを有する先導電解質（LE）と、低いほうの実効移動度の大きさ（たとえばLEと比べて）を有する後続電解質（TE）とを含有する不連続な緩衝液を使用して、後続電解質よりも大きい実効移動度の大きさを有するが、先導電解質よりも小さい実効移動度の大きさを有する試料種を集束させる電気泳動技術である。ITPは、試料からの核酸を5分未満で10,000倍よりも大きく選択的に集束させることができる。本開示は、抽出、精製、濃縮および高感度定量化を含む試料調製のためにITPを用い、自動化する方法および装置を提供し、FFPE試料および他の生物学的試料から核酸を調製し、精製する場合に特に有用である。
試料調製はゲノム解析にとって重要であるが、解析可変性の主要な根源であり続け、多くの手作業を要することがある。本開示は、たとえば、核酸の抽出および精製のためにオンチップ等速電気泳動（ITP）を使用することにより、この難題に対処するための技術および装置を含む。これらの技術は、FFPEおよび他の保存試料または新鮮試料から、より高い収率およびより高品質の核酸試料調製を可能にし、より使用可能な試料を製造する（たとえば、品質チェック不合格試料をより少なくする）ために、非架橋核酸を濃縮するための方法を含む。
本開示は、固形組織、溶解固形組織、保存または固定組織試料（たとえばFFPE）、全血、血漿および血清、口腔スワブ、乾燥血痕およびその他の法医学試料、新鮮組織または新鮮凍結（FF）組織、組織生検材料、臓器組織、固形臓器組織、細胞間の結合（たとえばギャップジャンクション、タイトジャンクション、アドヘレンスジャンクション）を含む試料、血液または組織から培養または採取された細胞、便および体液（たとえば唾液、尿）またはそれらの任意の組み合わせを含む試料からの核酸試料調製の自動化のための技術および装置を含む。試料は、真核生物と原核生物の両方の細胞性および無細胞核酸またはそれらの任意の組み合わせを含むことができる。本開示の技術は、既存の手法と比べ、より速く、手作業集約性がより低く、少量と多量の両方の組織出発量により適し、試料からのより高い収率およびより高品質の試料分析を達成することができる。
本開示の局面は、（a）離間している第一および第二の毛細管バリアを含む第一の流路；および（b）該第一の流路中の第一の開口部を介して該第一の流路と流体連通した第一の装填リザーバを含み、該第一の開口部が該第一および第二の毛細管バリアの間に配置されて、該第一の開口部を介して該第一の流路に入る液体が、該第一の流路に沿って1つの方向に流れ、該第一の毛細管バリアで止まり、該第一の流路に沿ってもう1つの方向に流れ、該第二の毛細管バリアで止まることを許容する、等速電気泳動（ITP）回路を含む流体デバイスを提供する。
本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第一の開口部を介して該第一の流路に入る該液体は、該第一の流路の幅よりも長い経路に沿って該第一の毛細管バリアまで流れる。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第一の開口部を介して該第一の流路に入る該液体は、該第一の流路の幅よりも長い経路に沿って該第二の毛細管バリアまで流れる。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第一の液体のメニスカスが該第一の毛細管バリアまたは該第二の毛細管バリアで止まるように、該第一の開口部を介して該第一の流路に入る該液体が流れる。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第一の毛細管バリアは、第一のバースト圧が該1つまたは複数のブランチ型流体回路に加えられたとき液体によって破られるように構成および配設され、該第二の毛細管バリアは、第二のバースト圧が該1つまたは複数のブランチ型流体回路に加えられたとき該液体によって破られるように構成および配設されている。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第一および第二のバースト圧はほぼ等しい。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第一のバースト圧は該第二のバースト圧よりも大きい。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第一および第二の毛細管バリアの一方または両方はクリフ型毛細管バリアである。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該ITP回路は、該第一の流路と流体連通した第二の流路を含み、該第一の毛細管バリアは、第二の液体が該第二の流路に沿って流れるとき第二の液体の流れを止めて、該第一の毛細管バリアにおいて該第一および第二の液体の間に液－液界面が形成するように構成および配設されている。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第一および第二の毛細管バリアの一方または両方はプラトー型毛細管バリアである。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該プラトー型毛細管バリアは、該プラトー型毛細管バリアで止まった後の該第一の液体と、該プラトー型毛細管バリアに向かってもう1つの方向に流れ、該第一の液体とは反対側で該プラトー型毛細管バリアで止まった後の第二の液体との間にエアギャップが形成するように構成および配設されている。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第一および第二の毛細管バリアの一方または両方はプラトー部を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第一および第二の毛細管バリアの一方または両方は、プラトー部なしでランプ部を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第一の毛細管バリアはクリフ型毛細管バリアであり、該第二の毛細管バリアはプラトー型毛細管バリアである。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該少なくとも1つのITPブランチはさらに、プラトー型毛細管バリアである第三の毛細管バリアを含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第一の最小圧は、該第二の最小圧よりも少なくとも2倍の高さである。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該流体デバイスはさらに、第一の面および第二の面を有する基板を含み、該第一の面は、該第一の装填リザーバを含む複数のリザーバを含み、該第二の面は、該第一の流路を含む複数の流路を含み、該複数のリザーバは、該基板中のスルーホールを介して該複数の流路と連通する。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該ITP回路はさらに、第二の装填リザーバおよび第二の流路を含み、該第二の装填リザーバは、第二の開口部を介して該第二の流路と流体連通し、該第二の流路は第三の毛細管バリアを含み、該第三の毛細管バリアは、毛管力を使用して、該第二の流路に沿って流れる液体のメニスカスを該第三の毛細管バリアで止めるように構成および配設されている。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第二の流路は該第一の流路内で該第二の毛細管バリアに隣接し、該第二の毛細管バリアは、毛管力を使用して、該第二の流路に沿って流れる該液体のメニスカスを該第二の毛細管バリアで止めるように構成および配設されている。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該ITP回路はさらに、第三の開口部を介して第三の流路に流体接続された第三の装填リザーバを含み、該第三の流路は該第二のリザーバに流体接続され、該第三の流路は、該第二の開口部と該第三の開口部との間に配置された第四の毛細管バリアを含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第一の流路または第一の装填リザーバは試料緩衝液を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第二の流路または第二の装填リザーバは第一の先導電解質緩衝液を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第三の流路または第三の装填リザーバは第二の先導電解質緩衝液を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、流体デバイスはさらに、該第一の流路と流体連通し、該第一の毛細管バリアに隣接する第四の流路またはリザーバを含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第四の流路または装填リザーバは後続電解質緩衝液を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該ITP回路は、溶出接合部において第一の溶出リザーバに接続された溶出流路を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該溶出流路、該第一の溶出リザーバまたは両方は第一の溶出緩衝液を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第一の開口部、該第二の開口部、該第三の開口部、該溶出接合部またはそれらの組み合わせはスルーホールである。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該ITP回路は、該溶出流路によって該第一の溶出リザーバから切り離されている第二の溶出リザーバを含み、該溶出流路は第五の毛細管バリアを含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第三、第四または第五の毛細管バリアは、任意の組み合わせで、プラトー型毛細管バリアである。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第二の溶出リザーバは、該第一の溶出緩衝液よりも高いイオン濃度を有する第二の溶出緩衝液を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該ITP回路は、緩衝流路によって第二の先導電解質緩衝液リザーバに接続された第一の先導電解質緩衝液リザーバを含み、該緩衝流路は、プラトー型毛細管バリアが位置する界面で突き合う第一および第二の先導電解質緩衝液を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第一の毛細管バリア、該第二の毛細管バリア、該第三の毛細管バリア、該第四の毛細管バリアまたは該第五の毛細管バリアは、任意の組み合わせで、狭窄部を含む空気流路に隣接している。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、流体デバイスはさらに、第一の装填リザーバおよび第一の流路をそれぞれが含む少なくとも2つのさらなるITP回路を含み、該第一の装填リザーバは、第一の開口部を介して該第一の流路と流体連通し、該第一の流路は、該第一の開口部の両側に配置された、離間している第一および第二の毛細管バリアを含んで、該第一の開口部を介して該第一の流路に入る液体が、該第一の流路に沿って1つの方向に流れ、該第一の毛細管バリアで止まり、該第一の流路に沿ってもう1つの方向に流れ、該第二の毛細管バリアで止まることを許容する。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、流体デバイスはさらに、第一の装填リザーバおよび第一の流路をそれぞれが含む少なくとも5つのさらなるITP回路を含み、該第一の装填リザーバは、第一の開口部を介して該第一の流路と流体連通し、該第一の流路は、該第一の開口部の両側に配置された、離間している第一および第二の毛細管バリアを含んで、該第一の開口部を介して該第一の流路に入る液体が、該第一の流路に沿って1つの方向に流れ、該第一の毛細管バリアで止まり、該第一の流路に沿ってもう1つの方向に流れ、該第二の毛細管バリアで止まることを許容する。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該試料リザーバは、スルーホールを通して該試料流路に接続されている。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該試料リザーバは取り外し可能な材料によって閉じられる。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該取り外し可能な材料はフィルムである。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該取り外し可能な材料はヒートシール材料または接着材料である。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該取り外し可能な材料は、プラスチックまたはポリマーを含むフィルムである。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、流体デバイスはさらに、1つまたは複数の空気ポートに開口し、該毛細管バリアそれぞれと連通した1つまたは複数の空気流路を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、流体デバイスはさらに、（a）第一の面および第二の面を有する基板であって、該第一の面が、該第一の装填リザーバを含む複数のリザーバを含み、該第二の面が、該第一の流路を含む複数の流路を含み、該複数のリザーバが該基板中のスルーホールを介して該複数の流路と連通する、基板；（b）該第二の面を覆い、それによって閉流路を形成する材料の層；および（c）ガスケットを通して該第一の面中のポートと連通するスルーホールを含む、該第一の面の少なくとも一部を覆うカバーを含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第一の面はさらに該1つまたは複数の空気ポートを含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該1つまたは複数の空気ポートは、該第一の装填リザーバよりも短い頭高さを有する。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該1つまたは複数の空気ポートは、該複数のリザーバの少なくとも1つのリザーバよりも短い頭高さを有する。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該カバー層は、溶媒ヒートボンド、圧力、接着、レーザ溶着またはそれらの組み合わせによって該第二の面に取り付けられる。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該カバーはさらに、ポート中のスルーホールの間に配置された多孔質通気性疎水性材料を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第一の流路は深さ2mm未満の試料流路である。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第一の流路は、約10μmよりも大きい深さを有する試料流路である。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該試料流路は、約400μm～約1.2mmである深さを有する。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第二の流路は、深さ約1mm未満の先導電解質緩衝液流路である。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該先導電解質緩衝液流路は、約10μm～約600μmである深さを有する。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該溶出流路は約1mm未満の深さを有する。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該溶出流路は、約10μm～約600μmである深さを有する。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第一、第二または溶出流路もしくはそれらの組み合わせは、約40μmよりも大きい深さまたは約10μmよりも大きい深さを有する。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該試料流路は約10μL～約1mLの容積を有する。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該試料流路、該先導電解質緩衝液流路、該溶出流路またはそれらの組み合わせは約1mL未満の容積を有する。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、少なくとも1つの装填リザーバは、（a）該基板と接する、該少なくとも1つのリザーバの領域中の円錐形区画、および（b）該基板を貫通する円柱形スルーホールまたは開口部を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該流体デバイスは、（a）一端における、周囲空気のための進入路、および（b）該装填リザーバのもう一端における、該基板を貫通する開口部を含む、少な
くとも1つの装填リザーバを含み、該少なくとも1つの装填リザーバは円錐台形を有し、該円錐台形の広いほうの領域が、周囲空気のための該進入路に配置され、狭いほうの領域が、該基板を貫通する該開口部に配置されている。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該円錐台形は、該基板の該表面に対して約60°～約90°の範囲内の角度で配置されているガイド壁を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該基板は、試料損失を最小化するための高さまたは深さを有するように構成された空気ポートを含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該空気ポートは、該試料装填リザーバの高さよりも小さい、該基板の表面に対する高さを有する。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該基板上の該空気ポートは、該基板の該第一の面の表面の中へ約1μm～約1mmの深さで埋め込まれている、または、該基板の該第一の面の表面から約0μm～約2mmの高さで突出している。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該基板上の該空気ポートは、該基板の該第一の面の表面の中へ約1μm～約500μmmの深さで埋め込まれている、または、該基板の該第一の面の表面から約0μm～約1mmの高さで突出している。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第一の装填リザーバは試料装填リザーバであり、該第二の装填リザーバは先導電解質緩衝液リザーバであり、該第三の装填リザーバは第二の先導電解質緩衝液リザーバであり、該第四の装填リザーバは後続電解質緩衝液リザーバであり、該第五の装填リザーバは溶出緩衝液リザーバであり、該第六の装填リザーバは溶出緩衝液ハイリザーバである。
本開示の局面は、該第一、第二、第三、第四、第五または第六の装填リザーバに緩衝液を装填する工程を含む、該流体デバイスに装填する方法を提供する。
本開示の局面は、該第一、第二、第三、第四、第五または第六の流路に緩衝液を装填する工程を含む、該流体デバイスに装填する方法を提供する。
本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該流体デバイスは、第二の流路に隣接するプラトー型毛細管バリアを含む第一の流路を含み、該緩衝液を装填する工程は、第一の緩衝液を該第一の流路またはリザーバに装填し、第二の緩衝液を該第二の流路またはリザーバに装填することを含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該方法はさらに、第一の正または負の空気圧を該流体デバイスに加えて、第一および第二の緩衝液が該プラトー型毛細管バリア内のランプ部の基部で止まるようにする工程を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第一の正または負の空気圧を加える工程は、該第一の正または負圧を一定きざみで増減させることを含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該方法はさらに、第二の正または負の空気圧を該流体デバイスに加えて、該第一および第二の緩衝液が該プラトー型毛細管バリアの両側でランプ部に沿って流れるようにする工程を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第二の正または負の空気圧を加える工程は、該第二の正または負圧を一定きざみで増減させることを含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第一および第二の緩衝液は該プラトー型毛細管バリアのプラトー部で止まり、それらの間にエアギャップができ、該エアギャップは、該プラトー型毛細管バリアの該プラトー部の上方または下方に位置する。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該方法はさらに、第三の正または負の空気圧を該流体デバイスに加えて、該第一および第二の液体が該エアギャップに入り、それによって該プラトー型毛細管バリアの該プラトー部の上方または下方で該第一および第二の緩衝液の間に液－液界面が形成するようにする工程を含む。
本開示の局面は、流体流路と、該流体流路中に配置された、該流体流路中の液体の流れを制限する毛細管バリアとを含み、該毛細管バリアが、（a）該流体流路の表面から第一の角度で突出するランプ部；（b）プラトー区域、および（c）該プラトー区域から該流体流路の該表面まで延びるクリフ区域を含み、該クリフ区域が、該第一の角度よりも実質的に急峻である第二の角度で該表面と交差する、流体デバイスを提供する。
本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第二の角度は、該第一の角度よりも少なくとも約10°、少なくとも約15°または少なくとも約20°急峻である。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該ランプ部は該流体流路の長さに沿って斜度が変化する。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第一の角度は60°未満である。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第二の角度は60°よりも大きい。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該プラトー区域は該流体流路の該表面に対して実質的に平行である。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該プラトー区域は該流体流路の該表面に対して約10°以下だけ傾斜している。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該ランプ部、プラトー区域またはクリフ区域は、任意の組み合わせで、実質的に平坦な面を有する。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該ランプ部、プラトー区域またはクリフ区域は、任意の組み合わせで、カーブした表面を有する。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該ランプ部、プラトー区域またはクリフ区域は、任意の組み合わせで、1つまたは複数の溝、リッジ部、凹み、段、エッチング模様または突出を含む表面を有する。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該ランプ部、プラトー区域またはクリフ区域は、任意の組み合わせで、様々な角度の面を有する領域を含む表面を有する。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該ランプ部、プラトー区域またはクリフ区域の幅は該流体流路の幅を実質的に占有する。
本開示の局面は、流体流路と、該流体流路中に配置された、該流体流路中の液体の流れを制限する毛細管バリアとを含み、該毛細管バリアが、（a）該流体流路の表面から80°よりも小さい第一の角度で突出する第一のランプ部；（b）プラトー区域；および（c）該プラトー区域から該流体流路の該表面まで延びる第二のランプ部を含み、該第二のランプ部が、80°よりも小さい第二の角度で該表面と交差する、流体デバイスを提供する。
本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第一および第二の角度は同一または実質的に同一である。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第一および第二の角度は異なる。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第一のランプ部、該第二のランプ部または該プラトー区域は、任意の組み合わせで、1つまたは複数の溝、リッジ部、凹み、段、エッチング模様または突出を含む表面を有する。
本開示の局面は、（a）台形の断面積を含み；（b）該流体流路の内面から突出し；（c）該流体流路の該内面に対して実質的に平行であるプラトー面を有し；（d）該プラトー面を該流体流路の該内面に接続する、該流体流路の長さに沿って斜度が変化するランプ面を有し；（e）該流体流路の長さに沿って流れる液体のメニスカスを止め、配置するように構成および配設されている毛細管バリアを含む流体デバイスを提供する。
本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該毛細管バリアは該流体流路の幅を実質的に横切って延びる。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該毛細管バリアはさらに、液－液界面を作製するように構成および配設されている。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該台形は等脚台形である。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該台形は、実質的に直角である2つの角度を含む直角台形である。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該台形は不等辺台形である。
本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該毛細管バリアは「プラトー（台地）型毛細管バリア」である。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該毛細管バリアは「クリフ（崖）型毛細管バリア」である。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該流体デバイスは、クリフ型毛細管バリアとプラトー型毛細管バリアの両方を同じ流体回路中に含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、流体デバイスはさらに、クリフ型毛細管バリアを含む試料流路を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、流体デバイスはさらに、緩衝液流路間に位置するプラトー型毛細管バリアを含む。
本開示の局面は、（a）後続電解質リザーバ、第一の先導電解質リザーバおよび第一の溶出緩衝液リザーバを含む複数の装填リザーバをそれぞれが含む1つまたは複数のブランチ型流体回路を含む流体デバイスと係合するように構成されたインターフェースであって、（i）該流体デバイスが該インターフェースと係合したとき該流体デバイスの1つまたは複数の空気ポートと係合するようにそれぞれが構成された1つまたは複数のマニホルドポートに開口し、正または負の空気圧の供給源と連通する複数のマニホルド空気流路を含む空気マニホルド；および（ii）電圧または電流源とそれぞれが連通する、第一、第二および第三の電極を含む複数の電極を含み、該複数の電極が、該流体デバイスが該インターフェースと係合したとき、それぞれ該後続電解質リザーバ、該第一の先導電解質リザーバおよび該第一の溶出緩衝液リザーバ中に配置されるように構成されている、インターフェース；（b）該空気マニホルドと連通する正または負の空気圧の供給源；および（c）該電極と連通する電圧または電流源を含む等速電気泳動（ITP）システムを提供する。
本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、等速電気泳動システムは、係合した流体デバイスとのインタエースを作動させるためのモータを含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該流体デバイスは該インターフェースと係合する。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該空気マニホルドはさらに、該ブランチ型流体回路の少なくとも1つの中の空気流路への空気圧を制御するための弁を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、等速電気泳動システムはさらに；（d）長く細い先端を有するリッジ部と、該先端を加熱するように構成された加熱エレメントと、該リッジ部先端を、該インターフェースと係合した流体デバイスに押し当てて、該マイクロ流体デバイス中の複数の流体流路を閉じるように構成されたアクチュエータとを含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、システムは、複数の流体流路がヒートシール性材料、PCRフィルム、パラフィルム、プラスチックラップ、接着層またはシールによって固定されない材料によって閉じられ得るように構成されている。
本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該システムは、該流体デバイス内の複数の流体流路が耐力ブロックによって閉じられ得るように構成されている。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該システムは、該流体デバイス内の複数の流体流路が、ゴム製シール部材を有する機械的アクチュエータブロックによって閉じられ得るように構成されている。
本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、システムはさらに温度計測装置を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、システムはさらに、システムの動作パラメータを表示するための表示装置を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該表示装置は温度を表示する。
本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該表示装置は、光センサによって検出された光の測度を表示する。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該表示装置は、流体回路にかかる電圧または電流を表示する。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該システムはさらに電圧または電流計測装置を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、システムはさらに、該流体回路の流体流路に光を送るように構成された1つまたは複数の光源と、該流体回路の流体流路から放出される光を検出するための1つまたは複数の光センサとを含む光学アセンブリを含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該インターフェースはさらに、該流体デバイスを特定の向きに整合させるための1つまたは複数のアライメントマークを含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、システムはさらに、温度、電流または電圧に応答して電極を調整するソフトウェアを含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該流体デバイスはさらに、独立した電気回路をそれぞれが含む複数のブランチ型流体回路を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該ブランチ型流体回路それぞれは、同じ電圧または電流源に結合されている、または異なる電圧または電流源に結合されている。
本開示の局面は、（a）すべて互いに流体連通した、後続電解質緩衝液リザーバ、第一の流路、第一の先導電解質緩衝液リザーバ、試料装填リザーバ、第二の先導電解質緩衝液リザーバおよび第一の溶出緩衝液リザーバを含む少なくとも1つのブランチ型流体回路を含み、（i）該後続電解質緩衝液リザーバが後続電解質緩衝液を含み；（ii）該第一の先導電解質緩衝液リザーバが第一の先導電解質緩衝液を含み；（iii）該第二の先導電解質緩衝液リザーバが、該第一の電解質緩衝液とは異なる第二の電解質緩衝液を含み；（iv）該第一の溶出緩衝液リザーバが第一の溶出緩衝液を含む、流体デバイスを提供する工程；（b）該後続電解質緩衝液リザーバおよび該先導電解質緩衝液リザーバに空気圧を加えて、該後続電解質緩衝液および該先導電解質緩衝液がそれぞれ該第一の流路に入り、該第一の流路内で止まり、該後続電解質緩衝液と該先導電解質緩衝液との間にエアギャップができるようにする工程；（c）該第一の流路内の該後続電解質緩衝液と該先導電解質緩衝液との間の該エアギャップ中に試料を装填する工程；および（d）該第二の先導電解質緩衝液リザーバおよび該第一の溶出緩衝液リザーバに空気圧を加えて、該第二の先導電解質緩衝液および該第一の溶出緩衝液がそれぞれ実質的に同時に該流体回路に入るようにする工程を含む、流体回路を作製する方法を提供する。
本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該空気圧は正または負の空気圧である。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、工程（b）における該空気圧適用は、該後続電解質緩衝液が該第一の流路内の第一の毛細管バリアで止められ、該先導電解質緩衝液が該第一の流路内の第二の毛細管バリアで止められる結果をもたらす。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、工程（d）における該空気圧適用は、該第二の先導電解質緩衝液が該流体回路内の第三の毛細管バリアで止められ、該第一の溶出緩衝液が該流体回路内の第四の毛細管バリアで止められる結果をもたらす。
本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第一および第二の毛細管バリアはクリフ型毛細管バリアまたはランプ型毛細管バリアである。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第三および第四の毛細管バリアはプラトー型毛細管バリアである。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第三および第四の毛細管バリアはそれぞれ、該第一の毛細管バリアまたは該第二の毛細管バリアのバースト圧よりも低いバースト圧を有する。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該試料は湿潤剤を含む。
本開示の局面は、1つまたは複数のブランチ型流体回路を含む流体デバイスであって、該ブランチ型流体回路それぞれが、等速電気泳動（「ITP」）ブランチと、該ITPブランチと連通した溶出ブランチとを含み、（a）該ITPブランチが、すべて互いに連通した、後続電解質緩衝液リザーバ、試料流路、先導電解質緩衝液流路、第一の先導緩衝液電解質リザーバおよび第二の先導電解質緩衝液リザーバを含み、（i）該試料流路が、第一のクリフ型毛細管バリアによって該後続電解質リザーバから切り離され、第二のクリフ型毛細管バリアによって該先導電解質緩衝液流路から切り離され、（ii）該先導電解質リザーバが第一のプラトー型毛細管バリアによって該第二の先導電解質リザーバから切り離され；（b）該溶出ブランチが、すべて互いに連通した、溶出流路、第一の溶出緩衝液リザーバおよび第二の溶出緩衝液リザーバを含み、（i）該第一の溶出緩衝液リザーバが第二のプラトー型毛細管バリアによって該第二の溶出緩衝液リザーバから切り離され、（ii）該先導電解質緩衝液流路が第三のプラトー型毛細管バリアによって該溶出流路の少なくとも一部から切り離されている、流体デバイスを提供する。
本開示の局面は、（a）（i）該後続電解質緩衝液リザーバが後続電解質緩衝液を含み；（ii）該第一の先導電解質緩衝液リザーバが第一の先導電解質緩衝液を含み；（iii）該第二の先導電解質緩衝液リザーバが第二の先導電解質緩衝液を含み；（iv）該第一の溶出緩衝液リザーバが第一の溶出緩衝液を含み；（v）該第二の溶出緩衝液リザーバが第二の溶出緩衝液を含む、本明細書に提供される局面の流体デバイスを提供する工程；（b）該第一および第二のクリフ型毛細管バリアに負の空気圧を加えて、後続電解質緩衝液および第一の先導電解質緩衝液を該クリフ型毛細管バリアにおいてプライミングする工程；（c）該第一および第二のクリフ型毛細管バリアを横切る流体接続を作製するのに十分な湿潤剤を含む試料を該試料流路に装填する工程；および（d）該第一、第二および第三のプラトー型毛細管バリアに負の空気圧を加えて、該第一、第二および第三のプラトー型毛細管バリアを横切る流体接続を作製する工程を含む、流体回路を作製する方法を提供する。
本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、方法はさらに；（e）該後続電解質緩衝液リザーバ中の後続電解質に第一の電極を挿入する工程；（f）該第二の先導電解質緩衝液リザーバ中の第二の先導電解質緩衝液に第二の電極を挿入する工程；および（g）該第一の電極および第二の電極にかけて電圧または電流を印加する工程を含む。
本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、方法はさらに、（h）該第二の溶出緩衝液リザーバ中の第二の溶出緩衝液に第三の電極を挿入する工程；および（i）工程（g）ののち、該第一および第三の電極にかけて電圧または電流を印加し、任意選択で、該第二の電極の電流を減らす工程を含む。
本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、方法はさらに、該試料リザーバにトッパー液を加える工程を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、方法はさらに、該試料を後続電解質緩衝液でスパイクする工程を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、方法はさらに、トリガリングイベントに応答して電圧または電流を印加する工程を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該電圧は約0V～約1500Vの範囲内である。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、方法はさらに、約0mpsi～約200mpsiの負の空気圧を加える工程を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、加えられる負の空気圧は約10mpsi～約80mpsiである。
本開示の局面は、流体流路を含む流体デバイスであって、該流体流路が、（a）第三の壁に対して実質的に平行な第一の壁および第四の壁に対して実質的に平行な第二の壁；および（b）毛細管バリアを含み、該毛細管バリアが、（i）該第二の壁の内面に配置され、またはその中に組み込まれ、実質的に該第一の壁と該第三の壁との間に延びる側面；（ii）それぞれ該第一および第三の壁に接続されている、それらの中に組み込まれている、またはそれらに隣接する、台形の断面積をそれぞれが含む第一および第二の外側壁；（iii）該第二の壁に対して実質的に平行であり、該第二および第四の壁の間に位置するプラトー面；および（iv）該第二の壁を該プラトー面に接続する、該流体流路の長さに沿って斜度が変化するランプ部を含む、流体デバイスを提供する。
本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該台形は等脚台形である。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該台形は、実質的に直角である2つの角度を含む直角台形である。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該台形は不等辺台形である。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該毛細管バリアは「プラトー型毛細管バリア」である。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該毛細管バリアは「クリフ型毛細管バリア」である。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該流体デバイスは、クリフ型毛細管バリアとプラトー型毛細管バリアの両方を同じ流体回路中に含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、流体デバイスはさらに、クリフ型毛細管バリアを含む試料流路を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、流体デバイスはさらに、緩衝液流路間に位置するプラトー型毛細管バリアを含む。
本開示の局面は、流体流路を含む流体デバイスであって、該流体流路が、該流体流路の第一の壁から該流体流路の中へ突出する毛細管バリアを含み、該毛細管バリアが、（i）台形の断面積をそれぞれが有する2つの外側面；（ii）該流路の該第一の壁に対して実質的に平行なプラトー側；および（iii）1つの縁が該プラトー側と交差して、該毛細管バリアの内鈍角を形成し、反対側の縁が該流路の該第一の壁と交差して、該毛細管バリアの内鋭角を形成するランプ部を含む、流体デバイスを提供する。
本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該毛細管バリアはさらに、該プラトー側を該第一の壁に接続する側を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該プラトー側を該第一の壁に接続する該側は該第一の壁に対してほぼ垂直である。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該プラトー側を該第一の壁に接続する該側は該第一の壁と鋭角で交差する。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該外側面の少なくとも1つは、該流体流路の第二の壁に対して実質的に平行である、またはそれに組み込まれている。
本開示の局面は、（a）（i）第一の試料リザーバ；（ii）該試料リザーバと流体連通した、後続電解質緩衝液を含む後続電解質緩衝液リザーバ；および（iii）該試料リザーバと流体連通した、先導電解質緩衝液を含む先導電解質緩衝液流路を含む、マイクロ流体チップ中の第一の等速電気泳動回路；（b）該先導電解質緩衝液流路中の温度変化を検出するように構成されたセンサ；および（c）該第一の等速電気泳動回路中の電圧または電流をモニタし、該第一の等速電気泳動回路内で定電流を供給するように構成された装置を含む流体システムを提供する。
本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該先導電解質流路は溶出流路を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該センサは、該溶出流路中の温度変化を検出するように構成および配設されている。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該流体システムはさらに溶出ウェルを含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第一の等速電気泳動回路はさらに、溶出緩衝液を含む溶出流路を含む。
本開示の局面は、（a）（i）第一の流体流路と流体連通した第一の試料リザーバ；（ii）該第一の流体流路と流体連通した第一、第二および第三の緩衝液リザーバ（該第一および第二の緩衝液リザーバは第一の毛細管バリアによって切り離されている）；および（iii）該第一の流体流路と流体連通した溶出リザーバを含む、マイクロ流体チップ中の第一の等速電気泳動回路；（b）該第一の等速電気泳動領域内の該第一の流体流路中の温度変化を検出するように構成されたセンサ；および（c）電圧または電流をモニタし、該第一の等速電気泳動回路内で定電流を供給するように構成された装置を含む流体システムを提供する。
本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第一の流体流路は、該第一の試料リザーバに隣接する第二の毛細管バリアを含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第一の毛細管バリアはプラトー型毛細管バリアであり、該第二の毛細管バリアはクリフ型毛細管バリアである。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第一の毛細管バリアはクリフ型毛細管バリア、プラトー型毛細管バリアまたはランプ型毛細管バリアである。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第一の流体流路は、クリフ型毛細管バリアと、該クリフ型毛細管バリアよりも下流の狭窄部とを含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、システムはさらに、該狭窄部よりも下流に構成された温度センサを含む。
本開示の局面は、溶出リザーバと流体連通した溶出流路をそれぞれが含む複数の回路を含む流体チップ；および該溶出流路の少なくとも1つの壁の塑性変形によって該溶出流路を少なくとも部分的に閉じるために、リッジ部を介して機械的圧力を該複数の溶出流路に同時に加えるように構成されている、リッジ部を含む機械部材を含む流体システムを提供する。
本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、システムはさらに、基板層に接着されたボトムフィルムを含み、該ボトム層が該溶出流路それぞれの壁を形成し、ボトムフィルムおよび基板層はそれぞれ、同じ融点を有する材料を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、各溶出流路はベンドを含み、リッジ部が、ベンドを挟む2つの位置で各溶出流路を少なくとも部分的に閉じる。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該リッジ部は該流路を完全に閉じる。
本開示の局面は、本明細書に提供される局面の該流体システム中の該回路の1つの中に分析対象物を導入する工程；該分析対象物が該回路の該1つ中の該溶出流路に泳動することを許容する工程；および該機械部材を作動させて、該リッジ部を介して機械的圧力を該複数の溶出流路に加えて、該溶出流路の少なくとも1つの壁の塑性変形によって該溶出流路を少なくとも部分的に閉じる工程を含む、アッセイから分析対象物を回収する方法を提供する。
本開示の局面は、第一の液体流路；該第一の液体流路と流体連通した気体流路；該気体流路と流体連通した空気ポート；および該空気ポートに配置された通気性の疎水性メンブレンを含み、該疎水性メンブレンが、液体透過性ではなく、該空気ポートを介して該気体流路に負圧が加えられたとき液体が該空気ポートから出ることを阻止するように構成されている、流体デバイスを提供する。
本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、装置はさらに、該空気ポートの上に配置されたガスケットを含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、装置はさらに、液体が該気体流路から出ることを阻止するための、液体流路と気体流路との間の狭窄部を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該ガスケットは、該ポートを通して該気体流路と連通する流路を含むカバー層によって定位置に固定される。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該カバー層は、該ガスケットに対する圧縮力を維持するように構成された締り嵌めを含む。
本開示の局面は、（a）（i）溶出緩衝液を含有する溶出流路に隣接する溶出ウェル（該溶出流路は、先導電解質緩衝液を含有する先導電解質流路に接続されている）、および（ii）該溶出緩衝液と該先導電解質緩衝液との間の界面に位置する毛細管バリアを含む流体回路を提供する工程；（b）該先導電解質緩衝液と該溶出緩衝液との間の該界面を該溶出ウェルに向けて流す工程；および（c）該先導電解質緩衝液と該溶出緩衝液との間の該界面の流れを止めて、該毛細管バリアが該先導電解質緩衝液によって完全に飲み込まれるようにする工程を含む方法を提供する。
本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、流体回路はさらに、該溶出ウェルと流体連通した試料ウェルを含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、方法はさらに、核酸試料を該試料ウェルに導入する工程および該流体回路に電流を印加して該核酸試料を動かして該毛細管バリアを越えさせる工程を含む。
本開示の局面は、（a）すべて互いに連通した、後続電解質緩衝液リザーバ、試料流路、先導電解質緩衝液流路および溶出リザーバを有する流体回路を含み、（i）該先導電解質緩衝液流路が、該溶出リザーバの下方に位置する該先導電解質緩衝液流路中の開口部を介して該溶出リザーバに流体接続され；（ii）該後続電解質緩衝液リザーバが後続電解質緩衝液を含み、（ii）該試料流路が分析対象物を含み、（iii）該先導電解質緩衝液流路が先導電解質緩衝液を含み、（iv）該溶出リザーバが溶出緩衝液を含む、流体デバイスを提供する工程；および（b）該流体回路に電流を印加して該分析対象物を該溶出リザーバに移動させる工程を含み、該電流が、該分析対象物と該後続電解質緩衝液との間の界面において第一の温度を生成し、該試料と該先導電解質緩衝液との間の界面において第二の温度を生成するように構成および配設され、該第一の温度と該第二の温度との間に温度差が存在し；該分析対象物が、該溶出リザーバの下方に位置する該先導電解質緩衝液流路中の該開口部に達したとき、該分析対象物が、該温度差によって促進されて、該溶出リザーバに入る、方法を提供する。
本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、方法はさらに、該溶出リザーバから該分析対象物をピペッティングする工程を含む。
本開示の局面は、インターカレート色素と複合化した核酸を含む核酸試料を含む等速電気泳動（ITP）流路を含む流体デバイスを提供する工程；該流体流路中でITPを実施して、該インターカレート色素と複合化した該核酸を集束させる工程；およびITPが実施された後の該インターカレート色素の強さを計測することにより、該流路内の該インターカレート色素と複合化した該核酸を定量化する工程を含み、該インターカレート色素が、SYTO（商標）13、PicoGreen（登録商標）、EvaGreen（登録商標）またはQuantifluor（登録商標）の1つまたは複数を含む、核酸試料を定量化する方法を提供する。
本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該色素はSYTO（商標）13を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該色素はPicoGreen（登録商標）を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該色素はEvaGreen（登録商標）を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該色素はQuantifluor（登録商標）を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該インターカレート色素と複合化した該核酸は、該ITP流路の、先導電解質緩衝液または溶出緩衝液を含む領域に位置する。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該インターカレート色素と複合化した該核酸は、RNAまたはDNAもしくはそれらの組み合わせを含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該核酸試料はさらに汚染物質を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該汚染物質は、タンパク質、細胞残屑、脂質、原形質膜、小分子またはそれらの組み合わせを含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該流体流路中でITPを実施する工程は、該インターカレート色素と複合化した該核酸を該汚染物質から分離させる。
本開示の局面は、1つまたは複数のブランチ型流体回路を含む流体デバイスであって、該ブランチ型流体回路それぞれが、等速電気泳動（「ITP」）ブランチと、該ITPブランチと連通した溶出ブランチとを含み、該ITPブランチが、すべて互いに連通した、後続電解質緩衝液リザーバ、試料流路、先導電解質緩衝液流路、第一の先導緩衝液電解質リザーバおよび第二の先導電解質緩衝液リザーバを含み；該溶出ブランチが溶出流路および溶出ウェルを含み、該溶出ウェルが、該溶出流路と連通した第一および第二のスルーホールを含む、流体デバイスを提供する。
本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第一および第二のスルーホールは円形である。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第一のスルーホールは楕円形を有する。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第一のスルーホールは、1.5mm未満の最大横断寸法または1mm未満の最大横断寸法を有する。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第二のスルーホールは1.5mm未満の最大横断寸法を有する。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第二のスルーホールは1mm未満の最大横断寸法を有する。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第一のスルーホールおよび該第二のスルーホールは溶出ウェル内の同じ垂直面上にある。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第一のスルーホールおよび該第二のスルーホールは溶出ウェル内の異なる垂直面上にある。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第一のスルーホールおよび該第二のスルーホールは溶出流路の縦軸と整合している。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第一のスルーホールは、ピペットチップを所定の結合位置に拘束するように構成されている。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第一のスルーホールは円形の断面を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第一のスルーホールは楕円形の断面を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第一のスルーホールはD字形断面を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第一のスルーホールは、流路に対して約60°～約90°の範囲内の角度で配置されたガイド壁を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該溶出ウェルは、第一のスルーホールと第二のスルーホールとを切り離す1つまたは複数の垂直ゲートを含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該溶出ウェルは円形の断面を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該溶出ウェルは細長い断面を含む。
本開示の局面は、第一のスルーホール中の端部で終端する第一の流路；第二のスルーホール中の端部で終端する第二の流路；および25mm以下、15mm以下、10mm以下または10mmよりも大きい高さを有する壁によって画定された流体リザーバを含み；該リザーバが、第一および第二のスルーホールを通して2つの流体流路それぞれと流体連通し、第一のスルーホールが、第二のスルーホールよりも低い、リザーバ中の位置でリザーバに入る、流体デバイスを提供する。
本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、第一の流路は第一の電極と連通し；第二の流路は第二の電極と連通し；流路およびリザーバは導電性流体を含み、第一および第二の電極にかかる電圧の印加が、リザーバ中を移動する電流を発生させる。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該壁は、約8mm～約10mmの範囲内の高さを有する。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第一および第二のスルーホールは、それぞれ、約0.2mm2～7mm2および約0.2mm2～7mm2の面積を有する。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第一および第二のスルーホールは、それぞれ、約0.8mm2～1.5mm2および約1mm2～2.75mm2の面積を有する。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第二のスルーホールは、該第一のスルーホールの該リザーバへの進入点よりも約1mm～約6mm上に配置されたリザーバ中のプラットフォームを通ってリザーバに入る。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第一および第二のスルーホールの間の該リザーバの該容積は、約2.5mL、1mLまたは0.5mL以下である。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第一および第二のスルーホールの間の該リザーバの該容積は0.1mLである。
本開示の局面は、流路およびリザーバが導電性流体を含み、第一の流路がさらにイオン性分析対象物を含む、本明細書に記載される流体デバイスのいずれかを提供する工程；第一および第二の電極にかけて電圧を印加して、リザーバを通って移動する電流を発生させる工程；および分析対象物を第一のスルーホールに通してリザーバの中へ移動させる工程を含む方法を提供する。
本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該分析対象物は核酸、たとえばRNAまたはDNAを含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、方法はさらに、第一の流路中で等速電気泳動を実施する工程を含み、それによって分析対象物がリザーバ中に移動する。
本開示の局面は、長さおよび幅を有する流体流路と；該流体流路の上方に配置され、1つまたは複数のスルーホールを通して該流体流路に流体接続されたリザーバとを含み；各スルーホールの少なくとも一部が、該流体流路の該幅にかけて該流体流路と実質的に同じ広がりを有し、該流体流路および該リザーバが導電性流体を含み、該流体流路に電流が通されるとき、該電流の少なくとも5％、少なくとも6％、少なくとも7％、少なくとも10％または少なくとも20％が該リザーバを通過するような形状を有する、流体デバイスを提供する。
本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該リザーバは1つのスルーホールを含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該リザーバは、流路の縦軸に沿って配設された2つのスルーホールを含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該1つまたは2つのスルーホールは、正方形、長方形、長円形または幅の方向に細長い寸法を有する。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該1つまたは2つのスルーホールは、該流体流路の該幅または該リザーバの幅に及ぶ1つまたは2つの辺を有し、該辺はそれぞれ少なくとも75％直線状である。
本開示の局面は、流路およびリザーバが導電性流体を含み、リザーバがイオン性分析対象物を含む、本明細書に記載される装置のいずれかを提供する工程；および流路に電流を通す工程を含み；電流が分析対象物の少なくともいくらかをリザーバから流路の中へ移動させる、方法を提供する。
本開示の局面は、1つまたは複数のブランチ型流体回路を含む流体デバイスであって、該ブランチ型流体回路それぞれが、すべて互いに連通した、後続電解質緩衝液リザーバ、試料流路、先導電解質緩衝液流路、第一の先導緩衝液電解質リザーバおよび第二の先導電解質緩衝液リザーバを含む等速電気泳動（「ITP」）ブランチと、該試料流路と連通した第一のスルーホールを含む試料リザーバとを含む、流体デバイスを提供する。
本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第一のスルーホールは正方形または長方形を有する。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第一のスルーホールは、約0.5mm～約5mmの範囲内の最大寸法を有する。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第一のスルーホールは約1.5mmの最大寸法を有する。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第一のスルーホールは約1mmの最大寸法を有する。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第一のスルーホールは約15μL未満の容積を有する。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第一のスルーホールは約7μLの容積を有する。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第一のスルーホールは、該試料流路の幅の約80％～約120％の範囲内の幅を有する。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第一のスルーホールは、該試料流路の幅の約100％の幅を有する。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、試料リザーバはさらに、該試料流路と連通した第二のスルーホールを含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、第一および第二のスルーホールはフィラーブロックによって切り離されている。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、フィラーブロックは、約0.2mm～約2mmの範囲内の流路内高さを有する。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、フィラーブロックは約1.2mmの流路内高さを有する。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第二のスルーホールは正方形または長方形を有する。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第二のスルーホールは、約0.5mm～約5mmの範囲内の最大寸法を有する。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第二のスルーホールは約1.5mmの最大寸法を有する。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第二のスルーホールは約1mmの最大寸法を有する。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第二のスルーホールは約15μL未満の容積を有する。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第二のスルーホールは約7μLの容積を有する。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第二のスルーホールは、該試料流路の幅の約80％～約120％の範囲内の幅を有する。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第二のスルーホールは、該試料流路の幅の約80％～約120％の範囲内の幅を有する。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、電場がITPブランチに印加されると、印加された電流の10％よりも多くが、該試料リザーバの長さにかけて該試料流路の上面の上方で移動する。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該試料リザーバは円錐形を有し、その細いほうの部分は約0.1mm～約4mmの範囲内の直径を有する。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該試料リザーバは円錐形を有し、その細いほうの部分は約1mm～約4mmの範囲内の直径を有する。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該試料リザーバは長円形を有する。
本開示の局面は、円柱形カラムの内壁によって画定される内部流路を含む1つまたは複数の円柱形カラムを含み、各円柱形カラムが、内部流路内の第一の位置に配置された第一のゲルプラグと、内部流路内の、第一のゲルプラグと円柱形カラムの上端との間に配置された第一の空間とを含む第一の段；内部流路内の、第一の位置よりも下に位置し、重力と整列する向きにある第二の位置に配置された第二のゲルプラグと、内部流路内の、第一のゲルプラグと第二のゲルプラグとの間に配置された第二の空間とを含む第二の段；および内部流路内の、第二の位置よりも下に位置し、重力と整列する向きにある第三の位置に配置された第三のゲルプラグと、内部流路内の、第二のゲルプラグと第三のゲルプラグとの間に配置された第三の空間とを含む第三の段を含む、垂直等速電気泳動を実施するための装置を提供する。
本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、1つまたは複数の円柱形カラムは複数の円柱形カラムを含み、複数の円柱形カラムは、標準的なマイクロタイタプレート寸法に適合するように配設されている。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、1つまたは複数の円柱形カラムは約9mm×9mmの断面カラム面積を有する。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、第一の空間は後続電解質緩衝液を含み、第二の空間は分析対象物を含み、第三の空間は第一の先導電解質緩衝液を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、装置はさらに、内部流路内の、第三の位置よりも下に位置し、重力と整列する向きにある第四の位置に配置された第四のゲルプラグと、内部流路内の、第三のゲルプラグと第四のゲルプラグとの間に配置された第四の空間とを含む第四の段を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、第四の空間は溶出緩衝液を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、装置はさらに、内部流路内の、第四の位置よりも下に位置し、重力と整列する向きにある第五の位置に配置された第五のゲルプラグと、内部流路内の、第四のゲルプラグと第五のゲルプラグとの間に配置された第五の空間とを含む第五の段を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、第五の空間は第二の先導電解質緩衝液を含む。
本開示の局面は、分析対象物を、本明細書に記載される垂直またはカラム型ITP装置のいずれかの該第二のゲルプラグよりも上で、該第二の段の該第二の空間に導入する工程；および該装置に電流を印加して、該分析対象物を重力の方向に第二の空間から第二のゲルプラグに通して該第三の空間の中へ移動させる工程を含む、分析対象物を集束させる方法を提供する。
該装置に該電流を印加して、該分析対象物を重力の方向に第三の空間から第三のゲルプラグに通して該第四の空間の中へ移動させる工程をさらに含む、請求項255記載の方法。
本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、方法はさらに、該第四の空間から該分析対象物を取り出す工程を含む。
本開示の局面は、（a）流体デバイスに、（i）核酸および汚染物質を含む溶解固形組織を含む組織試料、（ii）該核酸の実効移動度の大きさよりも低い大きさを有する実効移動度の第一の後続電解質イオンを含む後続電解質緩衝液、および（iii）該核酸の該実効移動度の該大きさよりも大きい大きさを有する第二の実効移動度の第一の先導電解質イオンを含む先導電解質緩衝液を装填する工程；および（b）電場を該流体デバイス内に印加して、該第一の後続電解質イオン、該核酸および該第一の先導電解質イオンで等速電気泳動を実施し、それにより、該組織試料中の該汚染物質から該核酸を精製する工程を含む、試料精製方法を提供する。
本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第一の後続電解質イオンの該実効移動度は、該汚染物質の実効移動度の大きさよりも大きい大きさを有する。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該流体デバイスはマイクロ流体チップであり、該組織試料、該後続電解質緩衝液および該先導電解質緩衝液は該マイクロ流体チップの第一のゾーンに装填される。本明細書に提供される局面のいくつかの態様はさらに、該マイクロ流体チップの該第一のゾーン中、該組織試料に対し、（1）包埋材の除去、（2）組織の破壊、（3）細胞の溶解、（4）該核酸の解架橋、（5）タンパク質の消化、および（6）該核酸の消化からなる群より選択される少なくとも1つの試料調製処置を実施する工程を含み得る。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該等速電気泳動は該マイクロ流体チップの第二のゾーンにおいて実施され、該第二のゾーンは、該第一のゾーンから切り離され、それに流体接続されている。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該固形組織は固形臓器に由来する。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該溶解固形組織は化学的固定剤を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該化学的固定剤はホルマリンである。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該固形組織はホルマリン固定パラフィン包埋（FFPE）組織である。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該溶解固形組織は尿素またはチオ尿素を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様はさらに、細胞間結合、細胞外マトリックスまたは結合組織を破壊して、該溶解固形組織を得る工程を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該溶解固形組織は固形粒子を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該核酸は、分散または溶媒和した核酸を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該汚染物質は、架橋核酸、包埋材、組織残屑、固定剤、タンパク質、阻害物質およびそれらの組み合わせからなる群より選択される。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該汚染物質は架橋核酸を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該組織試料は、該装填の前に、該後続電解質緩衝液と合わされる。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該組織試料は、該装填の前に、該先導電解質緩衝液と合わされる。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該先導電解質緩衝液の該装填は、該組織試料の該装填の前に実施される。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該固形組織は、該組織試料の該装填の前に、該先導電解質緩衝液中に溶解される。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該固形組織は、該組織試料の該装填の前に、該後続電解質緩衝液中に溶解される。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該試料調製処置は、該電場の該印加の前に、該組織試料を、該流体デバイス中、少なくとも約37℃の温度で少なくとも約1分の期間インキュベートすることにより、包埋材を除去することを含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該温度は約40℃～約80℃である。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該期間は約1分～約120分である。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該試料調製処置は、該組織試料に機械的応力を加えることによって組織を破壊する、または細胞を溶解することを含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該試料調製処置は、該組織試料に熱を加えることによって組織を破壊する、または細胞を溶解することを含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該熱を加えることは約30℃～約80℃の該組織試料の温度を生じさせる。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該試料調製処置は、該組織試料を少なくとも10のpHを有する溶液と接触させる、または該組織試料をタンパク質分解的に消化することによって組織を破壊する、または細胞を溶解することを含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該タンパク質分解的消化は、約25℃よりも高い温度で実施される。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該試料調製処置は、少なくとも1つの界面活性剤を該組織試料に加えることによって組織を破壊する、または細胞を溶解することを含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該試料調製処置は、尿素を含む溶液を該組織または細胞試料に加えることによって組織を破壊する、または細胞を溶解することを含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該溶液はさらにチオ尿素を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該溶液中の該尿素の濃度は約4M～約9Mの範囲内であり、該溶液中の該チオ尿素の濃度は約0.5M～約3.5Mの範囲である。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該溶液中の該尿素の濃度は約6.5M～約7.5Mであり、該溶液中の該チオ尿素の濃度は約1.5M～約2.5Mである。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該試料調製処置は、プロテイナーゼKを用いて架橋タンパク質を消化することによって該核酸を解架橋することを含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該試料調製処置は、DNアーゼまたはRNアーゼを用いて該核酸を消化することを含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様はさらに、該精製核酸を含む産出溶液を該流体デバイスの出口リザーバから溶出することを含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該産出溶液中の該精製核酸の濃度は、該組織試料中の該核酸の濃度よりも少なくとも約2倍の高さである。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該産出溶液中の該組織試料および該精製核酸は架橋核酸を含み、該産出溶液中の該架橋核酸の濃度は、該組織試料中の該架橋核酸の濃度よりも少なくとも約2倍の低さである。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該汚染物質は、該組織試料中の該汚染物質の濃度よりも少なくとも2倍の低さである濃度で該産出溶液中に存在する。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第一の後続電解質イオンはカプロン酸を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第一の先導電解質イオンは塩化物を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該後続電解質緩衝液は、該第一の後続電解質イオンとは異なる実効移動度を有する第二の後続電解質イオンを含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第二の後続電解質イオンはHEPES（4-(2-ヒドロキシエチル)-1-ピペラジンエタンスルホン酸）またはMOPS（3-(N-モルホリノ)プロパンスルホン酸）を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第二の後続電解質イオンはHEPES（4-(2-ヒドロキシエチル)-1-ピペラジンエタンスルホン酸）を含み、該第一の後続電解質イオンはカプロン酸を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第二の後続電解質イオンはMOPS（3-(N-モルホリノ)プロパンスルホン酸）を含み、該第一の後続電解質イオンはカプロン酸を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第二の後続電解質イオンはHEPES（4-(2-ヒドロキシエチル)-1-ピペラジンエタンスルホン酸）を含み、該第一の後続電解質イオンはMOPSを含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該後続電解質緩衝液は、第二の実効移動度を有する第二の後続電解質イオンを含み、該第二の実効移動度は、該汚染物質の該実効移動度の該大きさとほぼ同じ、またはそれよりも小さい大きさを有する。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該流体デバイスに装填される該組織試料は少なくとも50μLの量を有する。本明細書に提供される局面のいくつかの態様はさらに、該マイクロ流体チップの該第一のゾーン中、該組織試料に対して第一の試料処理処置を実施する工程、および該マイクロ流体チップの第二のゾーン中、該組織試料に対して酵素的反応を実施する工程を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第一の試料処理処置は、包埋材の除去、組織の破壊または細胞溶解を含み、該酵素的反応は、該核酸の解架橋、タンパク質の消化または核酸の消化を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第一のゾーンおよび該第二のゾーンはそれぞれ37℃よりも高い温度に加熱される。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第一のゾーンは、該第一の試料処理処置中に約60℃～100℃の温度に加熱され、該第二のゾーンは40℃～60℃の温度に加熱される。
本開示の局面は、（a）マイクロ流体チップの第一の流路に、（i）第一の核酸および第一の汚染物質を含む第一の試料、（ii）第一の後続イオンを含む第一の後続電解質緩衝液（該第一の後続イオンの実効移動度の大きさは該第一の核酸の実効移動度の大きさよりも小さい）、および（iii）第一の先導イオンを含む第一の先導電解質緩衝液（該第一の先導イオンの実効移動度の大きさは該第一の核酸の該実効移動度の該大きさよりも大きい）を装填する工程；（b）該マイクロ流体チップの第二の流路に、（i）第二の核酸および第二の汚染物質を含む第二の試料、（ii）第二の後続イオンを含む第二の後続電解質緩衝液（該第二の後続イオンの大きさは該第二の核酸の実効移動度の大きさよりも小さい）、および（iii）第二の先導イオンを含む第二の先導電解質緩衝液（該第二の先導イオンの実効移動度の大きさは該第二の核酸の該実効移動度の該大きさよりも大きい）を装填する工程；および（c）第一の電場を該マイクロ流体チップ内に印加して、該第一の流路中、該第一の後続イオン、該第一の核酸および該第一の先導イオンで等速電気泳動を実施し、第二の電場を印加して、該第二の流路中、該第二の後続イオン、該第二の核酸および該第二の先導イオンで等速電気泳動を実施し、それにより、該第一の汚染物質から該第一の核酸を精製すると同時に該第二の汚染物質から該第二の核酸を精製する工程を含む、少なくとも2つの異なる試料から同時に核酸を精製する方法を提供する。
本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第一の試料および該第二の試料は異なる試料タイプである。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第一の核酸および該第二の核酸は、異なるタイプまたは長さの核酸である。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第一の後続電解質緩衝液または該第一の先導電解質緩衝液はさらに、溶解剤または組織破壊剤を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該溶解剤または該組織破壊剤は、約12よりも高いpHを有する溶液、プロテイナーゼ、尿素、チオ尿素および界面活性剤からなる群より選択される1つまたは複数の作用物質を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第一の試料は溶解固形組織を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第二の試料は溶解細胞を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第一の試料は、該等速電気泳動の実施中、該第二の試料と接触しない。本明細書に提供される局面のいくつかの態様はさらに、該マイクロ流体チップの第三の流路に、（i）第三の核酸および第三の汚染物質を含む第三の試料、（ii）第三の後続イオンを含む第三の後続電解質緩衝液（該第三の後続イオンの実効移動度の大きさは該第三の核酸の実効移動度の大きさよりも小さい）、および（iii）第三の先導イオンを含む第三の先導電解質緩衝液（該第三の先導イオンの実効移動度の大きさは該第三の核酸の該実効移動度の該大きさよりも大きい）を装填する工程を含み、該電場が該マイクロ流体チップ内に印加されて、該第三の流路中、該第三の後続イオン、該第三の核酸および該第三の先導イオンで該等速電気泳動を実施し、それにより、同時に、該第一の汚染物質から該第一の核酸を精製し、該第二の汚染物質から該第二の核酸を精製し、該第三の汚染物質から該第三の核酸を精製する。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第一および第二の電場は単一の電極対から生成される。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第一および第二の電場は異なる電極対から生成される。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第一および第二の流路は独立したセンサに結合されている。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該独立したセンサからのフィードバックを使用して、該第一および第二の電場が独立して制御される。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該独立したセンサは電圧を感知し、該フィードバックを使用して、該第一および第二の流路内の電流（または抵抗）が制御される。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該核酸はDNAを含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該核酸はRNAを含む。
本開示の局面は、（a）流体デバイスに、（i）固定細胞、固定組織または包埋組織を含む、核酸を含む試料、（ii）該核酸よりも低い実効移動度を有する後続電解質を含む後続電解質緩衝液、および（iii）該核酸よりも高い実効移動度を有する先導電解質を含む先導電解質緩衝液を装填する工程、および（b）該流体デバイスに電場を印加して、該後続電解質イオン、該核酸および該先導電解質で等速電気泳動を実施し、それにより、該試料中の汚染物質から該核酸を精製する工程を含む、試料精製方法を提供する。
本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該汚染物質は、架橋核酸、包埋材、固定剤、酵素および阻害物質からなる群より選択される。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該試料は、該固定細胞、該固定組織または該固定細胞と該固定組織の両方を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該試料はホルマリン固定されている。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該試料は該包埋組織を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該試料は、パラフィン包埋された該組織を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該試料はホルマリン固定パラフィン包埋（FFPE）組織試料である。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該試料は組織生検材料を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該試料は、解剖ホルマリン固定パラフィン包埋（FFPE）試料である。本明細書に提供される局面のいくつかの態様はさらに、該核酸の特徴を他の試料からの核酸と比較する工程を含み、該特徴は、発現レベル、核酸配列、分子量、核酸完全性、核酸の鎖状態（たとえば二本鎖または一本鎖）または核酸純度である。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該試料は腫瘍試料である。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該後続電解質緩衝液は、約7よりも高いpHを有する。本明細書に提供される局面のいくつかの態様はさらに、該電場を印加する工程の前に、該組織試料を、該流体デバイス中、少なくとも約37℃の温度で少なくとも約1分の期間インキュベートする工程を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該温度は約40℃～約80℃である。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該期間は約1分～約120分である。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該先導電解質緩衝液はプロテイナーゼKを含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様はさらに、該プロテイナーゼKを使用して該核酸からタンパク質架橋を除去する工程を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様はさらに、該電場を印加する工程ののち、熱を使用して該核酸からタンパク質架橋を除去する工程を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様はさらに、該精製核酸を含む産出溶液を該流体デバイスの出口リザーバから溶出する工程を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該産出溶液中の該精製核酸の濃度は、該組織試料中の該核酸の濃度よりも少なくとも約2倍の高さである。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該産出溶液中の該架橋核酸の濃度は、該組織試料中の該架橋核酸の濃度よりも少なくとも約2倍の低さである。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該産出溶液は約50μL以下の量を有する。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該組織試料は少なくとも約1ngの質量を有する。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該組織試料は、25μLよりも大きい量を有する。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該後続電解質は、該汚染物質よりも高い実効移動度を有する。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該後続電解質は、（i）該汚染物質よりも大きい実効移動度の大きさを有する第一のイオン、および（ii）該汚染物質とほぼ同じ、またはそれよりも小さい実効移動度の大きさを有する第二のイオンを含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該等速電気泳動を実施する工程は、該組織試料のpHを約7.5までクエンチする。本明細書に提供される局面のいくつかの態様はさらに、該装填する工程の前に、該試料に対して脱パラフィン処理を実施する工程を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様はさらに、該核酸の濃度を検出する工程を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該濃度は約1ピコグラム／マイクロリットル（pg/μL）以下である。
本開示の局面は、（a）流体デバイスに、（i）溶解固形組織および核酸を含む組織試料、（ii）該核酸の実効移動度の大きさよりも小さい大きさを有する第一の実効移動度を有する後続電解質イオンを含む後続電解質緩衝液、（iii）該核酸の該実効移動度の該大きさよりも大きい大きさを有する第二の実効移動度を有する第一の先導電解質イオンを含む、第一の先導電解質リザーバ中の第一の先導電解質緩衝液、および（iv）該核酸の該実効移動度の該大きさよりも大きい大きさを有する第三の実効移動度を有する第二の先導電解質イオンを含む、第二の先導電解質リザーバ中の第二の先導電解質緩衝液（該第一の先導電解質緩衝液は該第二の先導電解質緩衝液とは異なる）を装填する工程；（b）該後続電解質イオン、該核酸および該第一の先導電解質イオンで第一の等速電気泳動を実施し、それにより、該組織試料中の該汚染物質から該核酸を精製する工程；および（c）該後続電解質イオン、該核酸および該第二の先導電解質イオンで第二の等速電気泳動を実施する工程を含む、試料精製方法を提供する。
本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第二の等速電気泳動を実施する工程は、第一の流路から第二の流路までで印加電流を変更することを含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第一の先導電解質イオンは該第二の先導電解質イオンと同じであり、該第一の先導電解質緩衝液中の該第一の先導電解質イオンの濃度は、該第二の先導電解質緩衝液中の該第二の先導電解質イオンの濃度とは異なる。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第二の実効移動度は、該第三の実効移動度の該大きさよりも大きい大きさを有する。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第一の先導電解質イオンは該第二の先導電解質イオンとは異なる。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第一の先導電解質イオンは該第二の先導電解質イオンと同じであり、該第一の先導電解質緩衝液中の該第一の先導電解質イオンの濃度は該第二の先導電解質緩衝液中の該第二の先導電解質イオンの濃度と同じであり、該第一の先導電解質緩衝液は第三の先導電解質イオンを含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第一の先導電解質イオンは該第二の先導電解質イオンと同じであり、該第一の先導電解質緩衝液中の該第一の先導電解質イオンの濃度は該第二の先導電解質緩衝液中の該第二の先導電解質イオンの濃度と同じであり、該第二の先導電解質緩衝液は第三の先導電解質イオンを含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様はさらに、該核酸を該第二の先導電解質リザーバ中に捕集する工程および該第二の先導電解質リザーバから該核酸を取り出す工程を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第一の等速電気泳動を実施する工程および該第二の等速電気泳動を実施する工程は、単一の電場を印加することによって実施される。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第一の等速電気泳動を実施する工程および該第二の等速電気泳動を実施する工程は、1つよりも多い電場を印加することによって実施される。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第二の先導電解質緩衝液中の該第二の先導電解質イオンの濃度は50mM未満である。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第二の先導電解質緩衝液は50mM Tris-HClを含む。
本開示の局面は、（a）（i）第一の流体流路と流体連通した第一の試料リザーバ、（ii）該第一の流体流路と流体連通した第一の緩衝液リザーバ、および（iii）該第一の流路と流体連通した第二の緩衝液リザーバを含む、マイクロ流体チップ中の第一の等速電気泳動領域；および（b）（i）第二の流体流路と流体連通した第二の試料リザーバ、（ii）該第二の流体流路と流体連通した第三の緩衝液リザーバ、および（iii）該第二の流路と流体連通した第四の緩衝液リザーバを含む、該マイクロ流体チップ中の第二の等速電気泳動領域を含み、該第一の等速電気泳動領域が該第二の等速電気泳動領域と流体連通していない、マイクロ流体デバイスであって、該第一の等速電気泳動領域に電流を印加する第一の電気回路と、該第二の等速電気泳動領域に電流を印加する第二の電気回路とを独立して制御するよう構成されているマイクロ流体デバイスを提供する。
本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第一および第二の等速電気泳動領域の間の漏れ量は1時間あたり1μL未満である。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第一および第二の等速電気泳動領域の間の漏電量は1μA未満である。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、インピーダンスは1メガオームよりも大きい。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第一の流体流路は、100μLよりも多い液量を保持する。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第一の流体流路は、該第一の流路の幅よりも少なくとも5倍の小ささである距離により、該第二の流体流路から切り離されている。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該マイクロ流体デバイスは、該第一の電気回路を該第二の電気回路と同時に制御するよう構成されている。本明細書に提供される局面のいくつかの態様はさらに、該第一の流路と流体連通した溶出リザーバを含み、温度センサが該溶出リザーバから5mm以内に位置している。
本開示の局面は、（a）流路と流体連通した試料投入リザーバを含む界面動電流体デバイスを提供する工程；（b）試料量を該試料投入リザーバに装填する工程；（c）さらなる量を該試料投入リザーバに加えることなく、該試料量の少なくとも50％を該試料投入リザーバから該流路に移動させる工程；および（d）イオン電流を該流路に印加する工程を含む方法を提供する。
本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該移動させる工程は、重力を援用して実施される。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該イオン電流は該流路を実質的に通過しない。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該試料量の該少なくとも50％は該試料量の少なくとも80％を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該試料量は核酸を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該試料量は組織試料またはホルマリン固定パラフィン包埋（FFPE）試料を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該イオン電流を印加する工程は、等速電気泳動を実施することを含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該試料投入リザーバに装填される全試料量は該投入リザーバの容積以下である。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該試料投入リザーバは、テーパ状領域を介して底部領域に接続された上部領域を含み、該上部領域は第一の直径を有し、該底部領域は第二の直径を有し、該第一の直径は該第二の直径よりも少なくとも2倍の長さであって、該試料量の少なくとも50％を該試料投入リザーバから該流路に移動させる工程を促進する。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該試料量は少なくとも25μLである。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該試料量は少なくとも50μLである。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該試料量は少なくとも100μLである。
本開示の局面は、第一の試料投入リザーバ（該第一の試料投入リザーバは、テーパ状領域を介して底部領域に接続された上部領域を含み、該上部領域は第一の水力内径を有し、該底部領域は第二の水力内径を有し、該第一の水力内径は該第二の水力内径よりも少なくとも2倍の長さであり、該第一の試料投入リザーバは第一の流路と流体連通する）；該第一の流路と流体連通した第一の緩衝液リザーバ（該第一の試料リザーバは、該第一の試料リザーバ中の液体の自由表面が該第一の緩衝液リザーバ中の液体に対して無視し得る程度の緩衝液頭高さ差しか有しないように構成されている）；および該第一の流路と流体連通した第二の緩衝液リザーバを含むマイクロ流体チップを提供する。
本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第一の水力内径は約1mm～約15mmの範囲である。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第二の水力内径は約0.5mm～約5mmの範囲である。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第一の試料リザーバは、少なくとも100μLの試料量を保持するよう構成されている。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該マイクロ流体チップは、真空を加えられると、該試料量の少なくとも50％を該第一の試料リザーバから該第一の流路に移動させるよう構成されている。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該マイクロ流体チップは、該第一の流路に入る試料に対して等速電気泳動を実施するよう構成されている。
本開示の局面は、（a）細胞または組織を含む生物学的試料を、尿素またはチオ尿素を含む溶液に曝露し、それにより、該生物学的試料内の該細胞または組織を溶解し、細胞溶解物を生成する工程；（b）該細胞溶解物を装置に導入する工程；および（c）該装置を用いて等速電気泳動を実施して、該細胞溶解物から核酸を単離する工程を含む、核酸を抽出する方法を提供する。
本明細書に提供される局面のいくつかの態様はさらに、プロテイナーゼKによって該試料を消化する工程を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該溶液は尿素およびチオ尿素を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該溶液は、約2：1の尿素：チオ尿素の比を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該溶液中の該尿素の濃度は約4M～約9Mであり、該溶液中の該チオ尿素の濃度は約0.5M～約3.5Mである。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該溶液中の該尿素の濃度は約6.5M～約7.5Mであり、該溶液中の該チオ尿素の濃度は約1.5M～約2.5Mである。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該溶液は、後続電解質イオンまたは先導電解質イオンもしくは後続電解質イオンと先導電解質イオンの両方を含む。
本開示の局面は、組織試料から高分子量核酸を精製する方法であって、（a）流体デバイスに、（i）ゲノムDNAおよび汚染物質を含む細胞試料（該細胞試料は、該流体デバイスに装填する前または後に、溶解緩衝液と接触させる）；（ii）該高分子量核酸の実効移動度の大きさよりも小さく、該汚染物質の大きさよりも大きい大きさを有する第一の実効移動度を有する後続電解質イオンを含む後続電解質緩衝液；および（iii）該高分子量核酸の該実効移動度の該大きさよりも大きい大きさを有する第二の実効移動度を有する第一の先導電解質イオンを含む第一の先導電解質緩衝液を装填する工程；（b）該後続電解質イオン、該高分子量核酸および該第一の先導電解質イオンで等速電気泳動を実施し、それにより、該汚染物質から該高分子量核酸を分離し、該高分子量核酸を等速電気泳動ゾーン中で濃縮する工程；および（c）該ゲノムDNAを産出リザーバ中で溶液中に溶出する工程を含み、該溶液内の核酸の質量の50％超が30キロベースよりも大きい、方法を提供する。
本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該溶解緩衝液はアルカリ性緩衝液を含まない。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該溶解緩衝液はオクチルフェノールエトキシレートを含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該溶液内の核酸の質量の50％超が50キロベースよりも大きい。
本開示の局面は、（a）溶解固形組織を含む組織試料を含む試料投入リザーバ、第一の先導電解質緩衝液を含む第一の緩衝液リザーバ、および後続電解質緩衝液を含む第二の緩衝液リザーバと流体連通した第一の流路を含む流体デバイスを提供する工程；（b）第一の電極を該第一の緩衝液リザーバ中の該第一の先導電解質緩衝液に接触させる工程；（c）第二の電極を該第二の緩衝液リザーバ中の該後続電解質緩衝液に接触させる工程；および（d）電場を該流体デバイス内に印加して等速電気泳動を実施する工程を含み、該等速電気泳動が、該組織試料と該第一および第二の電極との間の直接接触なしで起こる、等速電気泳動を実施する方法を提供する。
本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該流体デバイスはさらに、該第一の流路および該第一の緩衝液リザーバと流体連通した第三の緩衝液リザーバを含み、該第三の緩衝液リザーバは、該第一の緩衝液リザーバよりも低い濃度の該第一の先導電解質緩衝液を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第三の緩衝液リザーバおよび該第一の緩衝液リザーバは、1つまたは複数の毛細管バリアを含む第二の流路によって接続されて、該第二の流路内の、該第三の緩衝液リザーバと該第一の緩衝液リザーバとの間の圧力駆動流を制限する。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該流体デバイスはさらに溶出リザーバを含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該溶出リザーバは第四の緩衝液リザーバと流体連通している。
本開示の局面は、（a）第一の流路および該第一の流路と流体連通した第一のリザーバを含み、該第一の流路および該第一のリザーバが第一の接合部で突き合う、マイクロ流体チップ；および（b）第一の歯を含み、該第一の歯を介して該第一の流路に機械的圧力を加えて、該第一の流路の少なくとも1つの壁の塑性変形によって該第一の流路を少なくとも部分的に閉じ、該第一の流路と該第一のリザーバとの間の流体抵抗を増すように構成されている機械部材を含むマイクロ流体システムを提供する。
本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該マイクロ流体チップはさらに、該第一のリザーバと流体連通した第二のリザーバおよび該第一のリザーバと該第二のリザーバとを接続する第二の流路を含み、該機械部材はさらに、該第二の流路に機械的圧力を加えて該第二の流路を可塑的に閉じ、該第一のリザーバと該第二のリザーバとの間の流体連通を防ぐように構成された第二の歯を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第一の歯は、該第一の接合部に機械的圧力を加えて、該第一の流路の少なくとも1つの壁の塑性変形によって該第一の流路を閉じるように構成されている。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第一の歯は、該第一の流路を加熱するよう構成されている。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該機械部材は、該第一の流路のヤング率よりも高いヤング率を有する材料を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該マイクロ流体システムは、等速電気泳動を実施するよう構成されている。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第一の歯は、加熱エレメントに熱的に結合されている。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第一の歯は、該第一の流路の該少なくとも1つの壁のガラス転移温度よりも高い温度に加熱される。本明細書に提供される局面のいくつかの態様は、該マイクロ流体システムを使用して、塑性変形によって該第一の流路を少なくとも部分的に閉じ、それにより、該第一の流路と該第一のリザーバとの間の流体流に対する抵抗を増す工程を含む、流体システム中でプロセスを完了する方法を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該機械部材の該第一の歯は少なくとも0.25lbの力を該第一の流路に加える。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該流体システム中の該プロセスは等速電気泳動である。
本開示の局面は、（a）核酸を含む試料をマイクロ流体チップの第一のリザーバに装填する工程；（b）該核酸の実効移動度の大きさよりも小さい大きさを有する実効移動度を有する第一の後続電解質イオンを含む後続電解質緩衝液を該マイクロ流体チップの第二のリザーバに装填する工程；（c）該核酸の該実効移動度の該大きさよりも大きい大きさを有する第二の実効移動度を有する第一の先導電解質イオンを含む該マイクロ流体チップの第三のリザーバに先導電解質緩衝液を装填する工程；（d）電場を該マイクロ流体チップ内に印加して、該第一の後続電解質イオン、該核酸および該第一の先導電解質イオンで等速電気泳動を実施し、それにより、該核酸またはその一部を等速電気泳動ゾーンに閉じ込める工程；および（e）温度センサを使用して、該等速電気泳動ゾーンの中またはその近くの温度変化を感知する工程を含み、該温度センサからのフィードバックを使用して該電場が制御される、核酸を含む試料に対して等速電気泳動を実施する方法を提供する。
本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該電場の該制御は、該核酸またはその一部分の、該マイクロ流体チップの溶出リザーバまたは領域中への配置を生じさせる。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該温度センサは、該溶出リザーバから多くとも8mm以内に配置される。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該温度変化は約0.2℃～5℃の範囲内である。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該印加された電場は、該先導電解質と該後続電解質とを等速電気泳動界面で突き合わせ、該温度センサが該等速電気泳動界面を感知する。
本開示の局面は、（a）（i）第一の流体流路と流体連通した第一の試料リザーバ；（ii）該第一の流体流路と流体連通した第一、第二および第三の緩衝液リザーバ（該第一および第二の緩衝液リザーバは毛細管バリアによって切り離されている）；および（iii）該第一の流体流路と流体連通した溶出リザーバを含む、マイクロ流体チップ中の第一の等速電気泳動領域；（b）該第一の等速電気泳動領域内の該第一の流体流路中の温度変化を検出するよう構成されたセンサ；および（c）該第一の等速電気泳動領域内の該第一の流路内に電流を供給するように配置された装置を含む、マイクロ流体デバイスを提供する。
本明細書に提供される局面のいくつかの態様はさらに、該センサが熱信号を受信すると、該電流の削減または除去をトリガするよう構成された制御装置を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該温度変化は、約0.2℃～5℃の範囲内の温度上昇である。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該マイクロ流体デバイスはさらに、該センサが温度変化を検出したのち、該溶出リザーバ中の核酸の試料を単離するように構成されている。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該核酸の該感知は、該溶出リザーバから多くとも8mm以内に位置するセンサによって実施される。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第一の流路は単一のセンサを含む。
本開示の局面は、（a）請求項111記載の該マイクロ流体デバイス、請求項165記載の該マイクロ流体デバイスまたは請求項128記載の該マイクロ流体チップ；（b）後続電解質を含む後続電解質緩衝液；および（c）先導電解質を含む先導電解質緩衝液を含むキットを提供する。
本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該後続電解質緩衝液は、異なる実効移動度を有する少なくとも2つの電解質の混合物を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該混合物は、（i）核酸よりも低い実効移動度の大きさおよび汚染物質よりも高い実効移動度の大きさを有する第一の電解質、および（ii）該汚染物質よりも低い実効移動度の大きさを有する第二の電解質を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第一の電解質はカプロン酸を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第二の電解質はHEPES（4-(2-ヒドロキシエチル)-1-ピペラジンエタンスルホン酸）を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該キットはさらに試料緩衝液を含み、該試料緩衝液は、先導電解質緩衝液、後続電解質緩衝液または尿素を任意の組み合わせで含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該キットはさらに、尿素およびチオ尿素を含む試料緩衝液を含む。
本開示の局面は、（a）流体デバイスに、（i）非溶解全血試料ではない、核酸および汚染物質を含む組織試料、（ii）該汚染物質の実効移動度の大きさよりも大きく、該核酸の実効移動度の大きさよりも低い大きさを有する実効移動度を有する後続電解質イオンを含む後続電解質緩衝液、および（iii）該核酸の該実効移動度の該大きさよりも大きい大きさを有する第二の実効移動度を有する先導電解質イオンを含む先導電解質緩衝液を装填する工程；および（b）電場を該流体デバイス内に印加して、該後続電解質イオン、該核酸および該先導電解質イオンで等速電気泳動を実施し、それにより、該組織試料中の該汚染物質から該核酸を精製する工程を含む、試料精製方法を提供する。
本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該組織試料は全血試料ではない。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該後続電解質イオンはカプロン酸を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該先導電解質イオンは塩化物を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該後続電解質緩衝液は、該第一の後続電解質イオンとは異なる実効移動度を有する第二の後続電解質イオンを含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第二の後続電解質イオンはHEPES（4-(2-ヒドロキシエチル)-1-ピペラジンエタンスルホン酸）を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第二の後続電解質イオンはMOPS（3-(N-モルホリノ)プロパンスルホン酸）を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第二の後続電解質イオンはHEPES（4-(2-ヒドロキシエチル)-1-ピペラジンエタンスルホン酸）を含み、該第一の後続電解質イオンはカプロン酸を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第二の後続電解質イオンはMOPS（3-(N-モルホリノ)プロパンスルホン酸）を含み、該第一の後続電解質イオンはカプロン酸を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第二の後続電解質イオンはHEPESを含み、第一の後続電解質イオンはMOPSを含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該後続電解質緩衝液は、第二の実効移動度を有する第二の後続電解質イオンを含み、該第二の実効移動度は、該汚染物質の該実効移動度の該大きさとほぼ同じ、またはそれよりも低い大きさを有する。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該汚染物質は、架橋核酸、包埋材、固定剤、タンパク質、阻害物質およびそれらの組み合わせからなる群より選択される。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該汚染物質は架橋核酸を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該組織試料は、該装填の前に、該後続電解質緩衝液と合わされる。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該組織試料は、該装填の前に、該先導電解質緩衝液と合わされる。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該先導電解質緩衝液の該装填は、該組織試料の該装填の前に実施される。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、方法はさらに、該精製核酸を含む産出溶液を該流体デバイスの出口リザーバから溶出する工程を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該産出溶液中の該精製核酸の濃度は、該組織試料中の該核酸の濃度よりも少なくとも約2倍の高さである。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該産出溶液中の該架橋核酸の濃度は、該組織試料中の該架橋核酸の濃度よりも少なくとも約2倍の低さである。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該産出溶液は該汚染物質を含まない。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該組織試料は新鮮組織である。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該組織試料は新鮮凍結（FF）組織である。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該組織試料はホルマリン固定パラフィン包埋（FFPE）組織である。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、本方法はさらに、該装填の前に、該組織試料を溶解または破壊する工程を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該溶解または破壊は、尿素またはチオ尿素を使用して実施される。
本開示の局面は、（a）流体デバイスの第一の流路に、（i）第一の核酸および第一の汚染物質を含む第一の組織試料、（ii）第一の後続イオンを含む第一の後続電解質緩衝液（該第一の後続イオンの実効移動度の大きさは該第一の核酸の実効移動度の大きさよりも小さい）；および（iii）第一の先導イオンを含む第一の先導電解質緩衝液（該第一の先導イオンの実効移動度の大きさは該第一の核酸の該実効移動度の該大きさよりも大きい）を装填する工程；（b）該流体デバイスの第二の流路に、（iv）第二の核酸および第二の汚染物質を含む第二の組織試料、（v）第二の後続イオンを含む第二の後続電解質緩衝液（該第二の後続イオンの大きさは該第二の核酸の実効移動度の大きさよりも小さい）；および（vi）第二の先導イオンを含む第二の先導電解質緩衝液（該第二の先導イオンの実効移動度の大きさは該第二の核酸の該実効移動度の該大きさよりも大きい）を装填する工程；および（c）電場を該流体デバイス内に印加して、該第一の流路中、該第一の後続イオン、該第一の核酸および該第一の先導イオンで等速電気泳動を実施し、該第二の流路中、該第二の後続イオン、該第二の核酸および該第二の先導イオンで等速電気泳動を実施し、それにより、該第一の汚染物質から該第一の核酸を精製し、該第二の汚染物質から該第二の核酸を精製する工程を含む、試料精製方法を提供する。
本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第一の後続電解質緩衝液または該第一の先導電解質緩衝液はさらに、溶解剤または組織破壊剤を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第二の後続電解質緩衝液または該第二の先導電解質緩衝液はさらに、溶解剤または組織破壊剤を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該溶解剤または該組織破壊剤は、約12よりも高いpHを有する溶液、プロテイナーゼ、尿素、チオ尿素および界面活性剤からなる群より選択される1つまたは複数の作用物質を含む。
本開示の局面は、（a）流体デバイスの第一のゾーンに、（i）核酸および汚染物質を含む組織試料、（ii）後続イオンを含む後続電解質緩衝液（該後続イオンの実効移動度の大きさは該核酸の実効移動度の大きさよりも低い）；および（iii）先導イオンを含む先導電解質緩衝液（該先導イオンの実効移動度の大きさは該核酸の該実効移動度の該大きさよりも大きい）を装填する工程；および（b）該流体デバイスに電場を印加して、該流体デバイスの第二のゾーン中、該後続イオン、該核酸および該先導イオンで等速電気泳動を実施し、それにより、該汚染物質から該核酸を精製する工程を含み、該印加中、該第一のゾーンが第一の温度に維持され、該第二のゾーンが、該第一の温度とは異なる第二の温度に維持される、試料精製方法を提供する。
本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該後続電解質緩衝液または該先導電解質緩衝液はさらに溶解剤または組織破壊剤を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該溶解剤または該組織破壊剤は、約12よりも高いpHを有する溶液、プロテイナーゼ、尿素、チオ尿素および界面活性剤からなる群より選択される1つまたは複数の作用物質を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第一の温度は約4℃～約40℃である。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第一の温度は約40℃～約80℃である。
本開示の局面は、（a）流体デバイスの第一のゾーンに、（i）核酸を含む組織試料、（ii）後続イオンを含む後続電解質緩衝液（該後続イオンの実効移動度の大きさは該核酸の実効移動度の大きさよりも低い）、および（iii）先導イオンを含む先導電解質緩衝液（該先導イオンの実効移動度の大きさは該核酸の該実効移動度の該大きさよりも大きい）を装填する工程；（b）該第一のゾーン中、該組織試料に対し、（1）包埋材の除去、（2）組織の破壊、（3）細胞の溶解、（4）核酸の解架橋、（5）タンパク質の消化、および（6）核酸の消化からなる群より選択される少なくとも1つの試料調製を実施する工程；および（c）電場を該流体デバイス内に印加して、該流体デバイスの第二のゾーン中、該後続イオン、該核酸および該先導イオンで等速電気泳動を実施し、それにより、該組織試料中の汚染物質から該核酸を精製する工程を含む、試料精製方法を提供する。
本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該包埋材の除去または該細胞の溶解は、該電場を印加する工程の前に、該組織試料を、該流体デバイス中、少なくとも約37℃の温度で少なくとも約1分の期間インキュベートすることを含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該温度は約40℃～約80℃である。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該期間は約1分～約60分である。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該組織の破壊または該細胞の溶解は、該試料に機械的応力を加えることを含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該組織の破壊または該細胞の溶解は、該試料に熱を加えることを含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該加熱は、約30℃～約65℃の該組織試料の温度を生じさせる。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該組織の破壊または該細胞の溶解は少なくとも12の溶液pHを含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該組織の破壊または該細胞の溶解はタンパク質分解的消化を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該タンパク質分解的消化は、約25℃よりも高い温度で実施される。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該温度は約30℃～約65℃である。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該組織の破壊または該細胞の溶解は、少なくとも1つの界面活性剤を該組織または該細胞に適用することを含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該組織の破壊または該細胞の溶解は、尿素を含む溶液を該組織または該細胞に適用することを含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該溶液はさらにチオ尿素を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該溶液中の該尿素の濃度は約4M～約9Mであり、該溶液中の該チオ尿素の濃度は約0.5M～約3.5Mである。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該溶液中の該尿素の濃度は約6.5M～約7.5Mであり、該溶液中の該チオ尿素の濃度は約1.5M～約2.5Mである。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該核酸の解架橋は、プロテイナーゼKを用いて架橋タンパク質を消化することを含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該核酸の消化は、DNアーゼまたはRNアーゼを用いて実施される。
本開示の局面は、（a）流体デバイスに、（i）包埋または固定化されている、核酸を含む組織試料、（ii）該核酸よりも低い実効移動度を有する後続電解質を含む後続電解質緩衝液、および（iii）該核酸よりも高い実効移動度を有する先導電解質を含む先導電解質緩衝液を装填する工程；および（b）該流体デバイスに電場を印加して、該後続電解質、該核酸および該先導電解質で等速電気泳動を実施し、それにより、該組織試料中の汚染物質から該核酸を精製する工程を含む、試料精製方法を提供する。
本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該汚染物質は、架橋核酸、包埋材、固定剤、酵素および阻害物質からなる群より選択される。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該包埋材はパラフィンを含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該組織試料はホルマリン固定されている。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該組織試料は包埋され、固定されている。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該組織試料はホルマリン固定パラフィン包埋（FFPE）組織試料である。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該組織試料は解剖組織試料である。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該解剖組織試料は解剖FFPE試料である。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、本方法はさらに、該核酸の特徴を他の試料からの核酸と比較する工程を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該特徴は発現レベルである。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該特徴は核酸配列である。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該特徴は分子量である。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該特徴は核酸完全性である。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該特徴は核酸純度である。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、本方法さらには、該核酸の該特徴に基づいて薬物を投与する工程を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該組織試料は腫瘍試料である。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該後続電解質緩衝液は約7のpHを有する。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該後続電解質緩衝液は、約7よりも高いpHを有する。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、本方法はさらに、該電場を印加する工程の前に、該組織試料を、該流体デバイス中、少なくとも約37℃の温度で少なくとも約1分の期間インキュベートする工程を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該温度は約40℃～約80℃である。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該期間は約1分～約60分である。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該先導電解質緩衝液はプロテイナーゼKを含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、本方法はさらに、該プロテイナーゼKを使用して該核酸からタンパク質架橋を除去する工程を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、本方法はさらに、該電場を印加する工程ののち、熱を使用して該核酸からタンパク質架橋を除去する工程を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、本方法はさらに、該精製核酸を含む産出溶液を該流体デバイスの出口リザーバから溶出する工程を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該産出溶液中の該精製核酸の濃度は、該組織試料中の該核酸の濃度よりも少なくとも約2倍の高さである。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該産出溶液中の該架橋核酸の濃度は、該組織試料中の該架橋核酸の濃度よりも少なくとも約2倍の低さである。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該産出溶液は該汚染物質を含まない。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該産出溶液は約50μL以下の量を有する。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該組織試料は少なくとも約1ngの質量を有する。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該組織試料は約500μL未満の量を有する。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該後続電解質は、該汚染物質よりも高い実効移動度を有する。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該後続電解質は、（i）該汚染物質よりも大きい実効移動度の大きさを有する第一のイオン、および（ii）該汚染物質とほぼ同じ、またはそれよりも低い実効移動度の大きさを有する第二のイオンを含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該等速電気泳動の実施は、該組織試料のpHを約7までクエンチする。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、本方法はさらに、該装填する工程の前に、該組織試料に対して脱パラフィン処理を実施する工程を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該組織試料は歴史的なホルマリン固定パラフィン包埋（FFPE）試料であり、方法はさらに、該核酸の特徴を異なる組織試料からの異なる核酸の特徴と比較する工程を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、本方法はさらに、該核酸の濃度を検出する工程を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該濃度は約1ピコグラム／マイクロリットル（pg/μL）以下である。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該濃度は約0.5pg/μL以下である。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該濃度は少なくとも約1ピコグラム／マイクロリットル（pg/μL）である。
本開示の局面は、（a）第一のゾーン；（b）該第一のゾーン中に位置する試料入口；（c）該第一のゾーンと流体連通した後続電解質リザーバ；（d）該第一のゾーンと流体連通した第二のゾーン；（e）該第二のゾーンと流体連通した先導電解質リザーバ；（f）該第二のゾーンと流体連通した試料出口；（g）該第一のゾーンと熱連通した第一のヒータ；および（h）該第二のゾーンに熱を伝達するよう構成された第二のヒータを含み、該第一のゾーンが該第二のゾーンから実質的に熱的に分離されている、流体デバイスを提供する。
本開示の局面は、（a）第一のゾーン；（b）該第一のゾーン中に位置する試料入口；（c）該第一のゾーンと流体連通した後続電解質リザーバ；（d）該第一のゾーンと流体連通した第二のゾーン；（e）該第二のゾーンと流体連通した先導電解質リザーバ；（f）該第二のゾーンと流体連通した試料出口；および（g）該第一のゾーンおよび該第二のゾーンと熱連通したヒータを含む流体デバイスを提供する。
本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、装置はさらに第二の試料精製領域を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第一のゾーンは脱パラフィン処理ゾーンである。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第一のゾーンは破壊ゾーンである。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第二のゾーンは等速電気泳動ゾーンである。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第一のゾーンまたは該第二のゾーンは約1mm未満の幅を有する。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第一のゾーンまたは該第二のゾーンは約0.5mm未満の幅を有する。
本開示の局面は、本明細書に提供されるデバイスと、後続電解質を含む後続電解質緩衝液と、先導電解質を含む先導電解質緩衝液とを含むキットを提供する。
本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該後続電解質緩衝液は、異なる実効移動度を有する少なくとも2つの電解質の混合物を含有する。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該混合物は、（i）核酸よりも低い実効移動度の大きさおよび汚染物質よりも高い実効移動度の大きさを有する第一の電解質、および（ii）該汚染物質よりも低い実効移動度の大きさを有する第二の電解質を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該汚染物質は架橋核酸を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第一の電解質はカプロン酸を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第二の電解質はHEPESを含む。
本開示の局面は、（a）流体デバイスに、（i）核酸を含む組織試料、（ii）該核酸の実効移動度の大きさよりも低い大きさを有する第一の実効移動度を有する後続電解質イオンを含む後続電解質緩衝液、（iii）該核酸の該実効移動度の該大きさよりも大きい大きさを有する第二の実効移動度を有する第一の先導電解質イオンを含む、第一の先導電解質リザーバ中の第一の先導電解質緩衝液、および（iv）該核酸の該実効移動度の該大きさよりも大きい大きさを有する第三の実効移動度を有する第二の先導電解質イオンを含む、第二の先導電解質リザーバ中の第二の先導電解質緩衝液（該第一の先導電解質緩衝液は該第二の先導電解質緩衝液とは異なる）を装填する工程；（b）一回目に、該後続電解質イオン、該核酸および該第一の先導電解質イオンで等速電気泳動を実施し、それにより、該組織試料中の該汚染物質から該核酸を精製する工程；および（c）二回目に、該後続電解質イオン、該核酸および該第二の先導電解質イオンで等速電気泳動を実施する工程を含む、試料精製方法を提供する。
本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該二回目に等速電気泳動を実施する工程は、第一の流路から第二の流路までで印加電流を変更することを含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第一の先導電解質イオンは該第二の先導電解質イオンと同じであり、該第一の先導電解質緩衝液中の該第一の先導電解質イオンの濃度は、該第二の先導電解質緩衝液中の該第二の先導電解質イオンの濃度とは異なる。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第一の先導電解質緩衝液中の該第一の先導電解質イオンの該濃度は、該第二の先導電解質緩衝液中の該第二の先導電解質イオンの該濃度と、少なくとも1.5倍だけ異なる。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第一の先導電解質イオンは該第二の先導電解質イオンとは異なる。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第一の先導電解質イオンは該第二の先導電解質イオンと同じであり、該第一の先導電解質緩衝液中の該第一の先導電解質イオンの濃度は、該第二の先導電解質緩衝液中の該第二の先導電解質イオンの濃度と同じであり、該第一の先導電解質緩衝液は第三の先導電解質イオンを含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第一の先導電解質イオンは該第二の先導電解質イオンと同じであり、該第一の先導電解質緩衝液中の該第一の先導電解質イオンの濃度は、該第二の先導電解質緩衝液中の該第二の先導電解質イオンの濃度と同じであり、該第二の先導電解質緩衝液は第三の先導電解質イオンを含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、方法はさらに、該核酸を該第二の先導電解質リザーバ中に捕集する工程を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、方法はさらに、該第二の先導電解質リザーバから該核酸を取り出す工程を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該後続電解質緩衝液は、該第一の先導電解質リザーバおよび該第二の先導電解質リザーバから切り離されている後続電解質リザーバに装填される。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該一回目に等速電気泳動を実施する工程および該二回目に等速電気泳動を実施する工程は、1つの電場を印加することによって実施される。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該一回目に等速電気泳動を実施する工程および該二回目に等速電気泳動を実施する工程は、1つよりも多い電場を印加することによって実施される。
本開示の局面は、（a）第一のゾーンおよび該第一のゾーンと流体連通した第二のゾーンを含む流路；（b）それぞれが該第一のゾーンと流体連通した、試料入口、後続電解質緩衝液を含む後続電解質リザーバおよび第一の先導電解質緩衝液を含む第一の先導電解質リザーバ；および（c）第二の先導電解質緩衝液を含む第二の先導電解質リザーバを含む試料精製領域を含み、該第二の先導電解質緩衝液が該第二のゾーンと流体連通し、該第二の先導電解質緩衝液が該第一の先導電解質緩衝液とは異なる、流体デバイスを提供する。
本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該試料入口は、少なくともいくらかの非液体生物学的物質を含む試料を受けることができる。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第二の先導電解質緩衝液は、該第一の先導電解質緩衝液とは異なる先導電解質共イオンを含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第一の先導電解質緩衝液は第一の先導電解質イオンを含み、該第二の先導電解質緩衝液は、該第一の先導電解質イオンと同じである第二の先導電解質イオンを含み、該第一の先導電解質緩衝液中の該第一の先導電解質イオンの濃度は、該第二の先導電解質緩衝液中の該第二の先導電解質イオンの濃度とは異なる。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第一の先導電解質緩衝液は第一の先導電解質イオンを含み、該第二の先導電解質緩衝液は第二の先導電解質イオンを含み、該第一の先導電解質緩衝液中の該第一の先導電解質イオンの該濃度は、該第二の先導電解質緩衝液中の該第二の先導電解質イオンの該濃度と、少なくとも1.5倍だけ異なる。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第一の先導電解質緩衝液は第一の先導電解質イオンを含み、該第二の先導電解質緩衝液は、該第一の先導電解質イオンとは異なる第二の先導電解質イオンを含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第一の先導電解質緩衝液は第一の先導電解質イオンを含み、該第二の先導電解質緩衝液は、該第一の先導電解質イオンと同じである第二の先導電解質イオンを含み、該第一の先導電解質緩衝液中の該第一の先導電解質イオンの濃度は、該第二の先導電解質緩衝液中の該第二の先導電解質イオンの濃度と同じであり、該第一の先導電解質緩衝液は第三の先導電解質イオンを含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該第一の先導電解質緩衝液は第一の先導電解質イオンを含み、該第二の先導電解質緩衝液は、該第一の先導電解質イオンと同じである第二の先導電解質イオンを含み、該第一の先導電解質緩衝液中の該第一の先導電解質イオンの濃度は、該第二の先導電解質緩衝液中の該第二の先導電解質イオンの濃度と同じであり、該第二の先導電解質緩衝液は第三の先導電解質イオンを含む。
本開示の局面は、（a）流路と流体連通したリザーバを含む界面動電流体デバイスを提供する工程；（b）試料量を該リザーバに装填する工程；（c）該試料量の少なくとも50％を該リザーバから該流路に移動させる工程；および（d）該流路にイオン電流を印加する工程を含む方法を提供する。
本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該移動させる工程は、重力を援用して実施される。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該イオン電流は該リザーバを実質的に通過しない。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該試料量の該少なくとも50％は該試料量の少なくとも80％を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該試料量は核酸を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該試料量は組織試料を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該試料量はホルマリン固定パラフィン包埋（FFPE）試料を含む。本明細書に提供される局面のいくつかの態様において、該イオン電流を印加する工程は、等速電気泳動（ITP）を実施することを含む。
[本発明1001]
離間している第一および第二の毛細管バリアを含む第一の流路と；
該第一の流路中の第一の開口部を介して該第一の流路と流体連通した第一の装填リザーバと
を含み、
該第一の開口部が該第一および第二の毛細管バリアの間に配置されて、該第一の開口部を介して該第一の流路に入る液体が、該第一の流路に沿って1つの方向に流れ、該第一の毛細管バリアで止まり、該第一の流路に沿ってもう1つの方向に流れ、該第二の毛細管バリアで止まることを許容する、
等速電気泳動（ITP）回路
を含む、流体デバイス。
[本発明1002]
前記開口部を介して第一の流路に入る液体が、該第一の流路の幅よりも長い経路に沿って第一または第二の毛細管バリアまで流れる、本発明1001の流体デバイス。
[本発明1003]
第一の液体のメニスカスが第一の毛細管バリアまたは第二の毛細管バリアでまたは該第一および第二の毛細管バリアの両方で止まるように、前記開口部を介して第一の流路に入る液体が流れる、本発明1001の流体デバイス。
[本発明1004]
第一の毛細管バリアが、1つまたは複数のブランチ型流体回路に第一のバースト圧が加えられたとき液体によって破られるように構成および配設され、
第二の毛細管バリアが、該1つまたは複数のブランチ型流体回路に第二のバースト圧が加えられたとき該液体によって破られるように構成および配設され、
該第一および第二のバースト圧がほぼ等しい、
本発明1001の流体デバイス。
[本発明1005]
第一の毛細管バリアが、1つまたは複数のブランチ型流体回路に第一のバースト圧が加えられたとき液体によって破られるように構成および配設され、
第二の毛細管バリアが、該1つまたは複数のブランチ型流体回路に第二のバースト圧が加えられたとき該液体によって破られるように構成および配設され、
該第一のバースト圧が該第二のバースト圧よりも大きい、
本発明1001の流体デバイス。
[本発明1006]
第一および第二の毛細管バリアの一方または両方がクリフ型毛細管バリアである、本発明1001の流体デバイス。
[本発明1007]
第一および第二の毛細管バリアの一方または両方がプラトー型毛細管バリアである、本発明1001の流体デバイス。
[本発明1008]
プラトー型毛細管バリアで止まった後の第一の液体と、該プラトー型毛細管バリアに向かってもう1つの方向に流れ、該第一の液体とは反対側で該プラトー型毛細管バリアで止まった後の第二の液体との間にエアギャップが形成するように、プラトー型毛細管バリアが構成および配設されている、前記本発明のいずれかの流体デバイス。
[本発明1009]
ITP回路が、第一の流路と流体連通した第二の流路を含み、
第二の液体が該第二の流路に沿って流れるとき該第二の液体の流れを止めて、該第一の毛細管バリアにおいて該第一および第二の液体の間に液－液界面が形成するように、第一の毛細管バリアが構成および配設されている、
本発明1001の流体デバイス。
[本発明1010]
第一の面および第二の面を有する基板をさらに含み、
該第一の面が、第一の装填リザーバを含む複数のリザーバを含み、
該第二の面が、第一の流路を含む複数の流路を含み、
該複数のリザーバが、該基板中のスルーホールを介して該複数の流路と連通する、
本発明1001の流体デバイス。
[本発明1011]
ITP回路が、第二の装填リザーバおよび第二の流路をさらに含み、
該第二の装填リザーバが、第二の開口部を介して該第二の流路と流体連通し、
該第二の流路が第三の毛細管バリアを含み、
該第三の毛細管バリアが、毛管力を使用して、該第二の流路に沿って流れる液体のメニスカスを該第三の毛細管バリアで止めるように構成および配設されている、
本発明1001の流体デバイス。
[本発明1012]
ITP回路が、第三の開口部を介して第三の流路に流体接続された第三の装填リザーバをさらに含み、
該第三の流路が第二のリザーバに流体接続され、
該第三の流路が、第二の開口部と該第三の開口部との間に配置された第四の毛細管バリアを含む、
本発明1001の流体デバイス。
[本発明1013]
第一の流路または第一の装填リザーバが試料緩衝液を含む；
第二の流路または第二の装填リザーバが第一の先導電解質緩衝液を含む；または
第三の流路または第三の装填リザーバが第二の先導電解質緩衝液を含む、
本発明1012の流体デバイス。
[本発明1014]
第一の流路と流体連通しかつ第一の毛細管バリアに隣接する第四の流路またはリザーバ
をさらに含み、
該第四の流路または装填リザーバが、後続電解質緩衝液を含む、
本発明1012の流体デバイス。
[本発明1015]
ITP回路が、溶出接合部において第一の溶出リザーバに接続された溶出流路を含む、本発明1001の流体デバイス。
[本発明1016]
ITP回路が、緩衝流路によって第二の先導電解質緩衝液リザーバに接続された第一の先導電解質緩衝液リザーバを含み、該緩衝流路が、プラトー型毛細管バリアが位置する界面で突き合う第一および第二の先導電解質緩衝液を含む、本発明1001の流体デバイス。
[本発明1017]
第一の毛細管バリアまたは第二の毛細管バリアまたは両方が、狭窄部を含む空気流路に隣接している、本発明1001の流体デバイス。
[本発明1018]
第一の装填リザーバおよび第一の流路を含む等速電気泳動（ITP）ブランチをそれぞれが含む少なくとも2つのさらなるITP回路をさらに含み、
該第一の装填リザーバが、第一の接合部を介して該第一の流路と流体連通し、
該第一の流路が、該第一の接合部の両側に配置されている第一および第二の毛細管バリアを含み、
該第一の毛細管バリアが、毛管力を使用して、該第一の流路に沿って流れる液体のメニスカスを該第一の毛細管バリアで止めるように構成および配設され、
該第二の毛細管バリアが、毛管力を使用して、該液体のもう1つのメニスカスの流れを該第二の毛細管バリアで止めるように構成および配設されている、
本発明1001の流体デバイス。
[本発明1019]
第一の装填リザーバおよび第一の流路を含む等速電気泳動（ITP）ブランチをそれぞれが含む少なくとも5つのさらなる流体回路をさらに含み、
該第一の装填リザーバが、第一の接合部を介して該第一の流路と流体連通し、
該第一の流路が、該第一の接合部の両側に配置されている第一および第二の毛細管バリアを含み、
該第一の毛細管バリアが、毛管力を使用して、該第一の流路に沿って流れる液体のメニスカスを該第一の毛細管バリアで止めるように構成および配設され、
該第二の毛細管バリアが、毛管力を使用して、該液体のもう1つのメニスカスの流れを該第二の毛細管バリアで止めるように構成および配設されている、
本発明1001の流体デバイス。
[本発明1020]
第一のリザーバが、取り外し可能な材料によって閉じられる試料リザーバである、本発明1001の流体デバイス。
[本発明1021]
1つまたは複数の空気ポートに開口し、毛細管バリアそれぞれと連通した、1つまたは複数の空気流路
をさらに含む、本発明1001の流体デバイス。
[本発明1022]
（a）第一の面および第二の面を有する基板であって、該第一の面が、第一の装填リザーバを含む複数のリザーバおよび1つまたは複数の空気ポートを含み、該第二の面が、第一の流路を含む複数の流路を含み、該複数のリザーバが基板中のスルーホールを介して該複数の流路と連通する、基板；
（b）該第二の面を覆い、それによって閉流路を形成する、材料の層；ならびに
（c）ガスケットを通して該第一の面中のポートと連通するスルーホールを含む、該第一の面の少なくとも一部を覆うカバー
をさらに含む、前記本発明のいずれかの流体デバイス。
[本発明1023]
1つまたは複数の空気ポートが、第一の装填リザーバよりも短い、基板に対する頭高さを有する、本発明1022の流体デバイス。
[本発明1024]
カバーが、ポート中のスルーホールの間に配置された多孔質通気性疎水性材料をさらに含む、本発明1022の流体デバイス。
[本発明1025]
第一の流路が、深さ2mm未満または容積約10μL～約1mLの試料流路である、本発明1001の流体デバイス。
[本発明1026]
第一のリザーバが、
（a）基板と接する、該第一のリザーバの領域中の円錐形区画、および
（b）該基板を貫通する円柱形スルーホールまたは開口部
を含む、本発明1001の流体デバイス。
[本発明1027]
第一のリザーバが、
（a）一端における、周囲空気のための進入路、および
（b）装填リザーバのもう一端における、基板を貫通する開口部
を含み、
該第一のリザーバが円錐台形を有し、該円錐台形の広いほうの領域が、周囲空気のための該進入路に配置され、狭いほうの領域が、該基板を貫通する該第一の開口部に配置されている、
本発明1001の流体デバイス。
[本発明1028]
基板上の空気ポートが、該基板の第一の面の表面の中へ約1μm～約1mmの深さで埋め込まれている、または、該基板の該第一の面の表面から約0μm～約2mmの高さで突出している、本発明1022の流体デバイス。
[本発明1029]
第二、第三、第四、第五または第六の装填リザーバまたは流路をさらに含む本発明1001の流体デバイスに装填する方法であって、第一、第二、第三、第四、第五または第六の流路またはリザーバに、異なる緩衝液を装填する工程を含む、方法。
[本発明1030]
流体デバイスが、第二の流路に隣接するプラトー型毛細管バリアを含む第一の流路を含み、
緩衝液を装填する工程が、第一の緩衝液を該第一の流路またはリザーバに装填し、第二の緩衝液を該第二の流路またはリザーバに装填することと；第一の正または負の空気圧を該流体デバイスに加えて、第一および第二の緩衝液が該プラトー型毛細管バリア内のランプ部の基部で止まるようにすることとを含み、
該第一の正または負の空気圧を加える工程が、該第一の正または負圧を一定きざみで増減させることを含む、
本発明1029の方法。
[本発明1031]
第二の正または負の空気圧を流体デバイスに加えて、第一および第二の緩衝液がプラトー型毛細管バリアの両側でランプ部に沿って流れるようにする工程をさらに含み、該第二の正または負の空気圧を加える工程が、該第二の正または負圧を一定きざみで増減させることを含む、本発明1029の方法。
[本発明1032]
第一および第二の緩衝液がプラトー型毛細管バリアのプラトー部で止まり、それらの間にエアギャップができ、該エアギャップが、該プラトー型毛細管バリアの該プラトー部の上方または下方に位置し、
方法が、第三の正または負の空気圧を流体デバイスに加えて、該第一および第二の液体が該エアギャップに入り、それによって該プラトー型毛細管バリアの該プラトー部の上方または下方で該第一および第二の緩衝液の間に液－液界面が形成するようにする工程をさらに含む、
前記本発明のいずれかの方法。
[本発明1033]
流体流路と、該流体流路中に配置された、該流体流路中の液体の流れを制限する毛細管バリアとを含み、
該毛細管バリアが、
該流体流路の表面から第一の角度で突出するランプ部；
プラトー区域；および
該プラトー区域から該流体流路の該表面まで延びるクリフ区域
を含み、
該クリフ区域が、該第一の角度よりも実質的に急峻である第二の角度で該表面と交差する、
流体デバイス。
[本発明1034]
第二の角度が、第一の角度よりも少なくとも約10°、少なくとも約15°、または少なくとも約20°急峻である、本発明1033の流体デバイス。
[本発明1035]
プラトー区域が流体流路の表面に対してほぼ平行である、本発明1033の流体デバイス。
[本発明1036]
流体流路と、該流体流路中に配置された、該流体流路中の液体の流れを制限する毛細管バリアとを含み、
該毛細管バリアが、
（a）該流体流路の表面から80°よりも小さい第一の角度で突出する第一のランプ部；
（b）プラトー区域；および
（c）該プラトー区域から該流体流路の該表面まで延びる第二のランプ部
を含み、
該第二のランプ部が、80°よりも小さい第二の角度で該表面と交差する、
流体デバイス。
[本発明1037]
第一および第二の角度が同一または実質的に同一である、本発明1036の流体デバイス。
[本発明1038]
第一および第二の角度が異なる、本発明1036の流体デバイス。
[本発明1039]
（a）台形の断面積を含み；
（b）流体流路の内面から突出し；
（c）該流体流路の該内面に対して実質的に平行であるプラトー面を有し；
（d）該プラトー面を該流体流路の該内面に接続する、該流体流路の長さに沿って斜度が変化するランプ面を有し；
（e）該流体流路の長さに沿って流れる液体のメニスカスを止めかつ配置するように、構成および配設されている、
毛細管バリア
を含む流体流路を含む流体デバイス。
[本発明1040]
毛細管バリアが、液－液界面を作製するようにさらに構成および配設されている、本発明1039の流体デバイス。
[本発明1041]
（a）すべて互いに流体連通した、後続電解質緩衝液リザーバ、第一の流路、第一の先導電解質緩衝液リザーバ、試料装填リザーバ、第二の先導電解質緩衝液リザーバおよび第一の溶出緩衝液リザーバを含む少なくとも1つのブランチ型流体回路を含む、流体デバイスであって、
（i）該後続電解質緩衝液リザーバが後続電解質緩衝液を含み；
（ii）該第一の先導電解質緩衝液リザーバが第一の先導電解質緩衝液を含み；
（iii）該第二の先導電解質緩衝液リザーバが、該第一の電解質緩衝液とは異なる第二の電解質緩衝液を含み；
（iv）該第一の溶出緩衝液リザーバが第一の溶出緩衝液を含む、
流体デバイスを提供する工程；
（b）該後続電解質緩衝液リザーバおよび該先導電解質緩衝液リザーバに空気圧を加えて、該後続電解質緩衝液および該先導電解質緩衝液がそれぞれ該第一の流路に入り、該第一の流路内で止まり、該後続電解質緩衝液と該先導電解質緩衝液との間にエアギャップができるようにする工程；
（c）該第一の流路内の該後続電解質緩衝液と該先導電解質緩衝液との間の該エアギャップ中に試料を装填する工程；ならびに
（d）該第二の先導電解質緩衝液リザーバおよび該第一の溶出緩衝液リザーバに空気圧を加えて、該第二の先導電解質緩衝液および該第一の溶出緩衝液がそれぞれ事実上同時に該流体回路に入るようにする工程
を含む、流体回路を作製する方法。
[本発明1042]
1つまたは複数のブランチ型流体回路を含む流体デバイスであって、
該ブランチ型流体回路それぞれが、等速電気泳動（「ITP」）ブランチと、該ITPブランチと連通した溶出ブランチとを含み、
（a）該ITPブランチが、すべて互いに連通した、後続電解質緩衝液リザーバ、試料流路、先導電解質緩衝液流路、第一の先導緩衝液電解質リザーバおよび第二の先導電解質緩衝液リザーバを含み、
（i）該試料流路が、第一のクリフ型毛細管バリアによって該後続電解質リザーバから切り離され、第二のクリフ型毛細管バリアによって該先導電解質緩衝液流路から切り離され、
（ii）該先導電解質リザーバが第一のプラトー型毛細管バリアによって該第二の先導電解質リザーバから切り離され；
（b）該溶出ブランチが、すべて互いに連通した、溶出流路、第一の溶出緩衝液リザーバおよび第二の溶出緩衝液リザーバを含み、
（i）該第一の溶出緩衝液リザーバが第二のプラトー型毛細管バリアによって該第二の溶出緩衝液リザーバから切り離され、
（ii）該先導電解質緩衝液流路が第三のプラトー型毛細管バリアによって該溶出流路の少なくとも一部から切り離されている、
流体デバイス。
[本発明1043]
（a）（i）後続電解質緩衝液リザーバが後続電解質緩衝液を含み；
（ii）第一の先導電解質緩衝液リザーバが第一の先導電解質緩衝液を含み；
（iii）第二の先導電解質緩衝液リザーバが第二の先導電解質緩衝液を含み；
（iv）第一の溶出緩衝液リザーバが第一の溶出緩衝液を含み；
（v）第二の溶出緩衝液リザーバが第二の溶出緩衝液を含む、
前記本発明のいずれかの流体デバイスを提供する工程；
（b）第一および第二のクリフ型毛細管バリアに負の空気圧を加えて、後続電解質緩衝液および第一の先導電解質緩衝液を該クリフ型毛細管バリアにおいてプライミングする工程；
（c）該第一および第二のクリフ型毛細管バリアを横切る流体接続を作製するのに十分な湿潤剤を含む試料を該試料流路に装填する工程；ならびに
（d）第一、第二および第三のプラトー型毛細管バリアに負の空気圧を加えて、該第一、第二および第三のプラトー型毛細管バリアを横切る流体接続を作製する工程
を含む、流体回路を作製する方法。
[本発明1044]
（e）後続電解質緩衝液リザーバ中の後続電解質緩衝液に第一の電極を挿入する工程；
（f）第二の先導電解質緩衝液リザーバ中の第二の先導電解質緩衝液に第二の電極を挿入する工程；ならびに
（g）該第一および第二の電極にかけて電圧または電流を印加する工程
をさらに含む、本発明1043の方法。
[本発明1045]
（h）第二の溶出緩衝液リザーバ中の第二の溶出緩衝液に第三の電極を挿入する工程；ならびに
（i）工程（g）ののち、該第一および第三の電極にかけて電圧または電流を印加し、任意選択で、第二の電極の電流を減らす工程
をさらに含む、本発明1044の方法。
[本発明1046]
試料リザーバにトッパー液を加える工程をさらに含む、本発明1043の方法。
[本発明1047]
流体流路を含む流体デバイスであって、
該流体流路が、
（a）第三の壁に対して実質的に平行な第一の壁、および第四の壁に対して実質的に平行な第二の壁；ならびに
（b）毛細管バリア
を含み、
該毛細管バリアが、
（i）該第二の壁の内面に配置され、またはその中に組み込まれ、実質的に該第一の壁と該第三の壁との間に延びる側面；
（ii）それぞれ該第一および第三の壁に接続されている、それらの中に組み込まれている、またはそれらに隣接する、台形の断面積をそれぞれが含む第一および第二の外側壁；
（iii）該第二の壁に対して実質的に平行であり、該第二および第四の壁の間に位置するプラトー面；ならびに
（iv）該第二の壁を該プラトー面に接続する、該流体流路の長さに沿って斜度が変化するランプ部
を含む、
流体デバイス。
[本発明1048]
流体流路を含む流体デバイスであって、
該流体流路が、
該流体流路の第一の壁から該流体流路の中へ突出する毛細管バリア
を含み、
該毛細管バリアが、
台形の断面積をそれぞれが有する2つの外側面；
該流路の該第一の壁に対して実質的に平行なプラトー側；および
（c）1つの縁が該プラトー側と交差して、該毛細管バリアの内鈍角を形成し、反対側の縁が該流路の該第一の壁と交差して、該毛細管バリアの内鋭角を形成するランプ部
を含む、
流体デバイス。
[本発明1049]
（a）（i）第一の試料リザーバ；
（ii）該試料リザーバと流体連通した、後続電解質緩衝液を含む後続電解質緩衝液リザーバ；および
（iii）該試料リザーバと流体連通した、先導電解質緩衝液を含む先導電解質緩衝液流路
を含む、マイクロ流体チップ中の第一の等速電気泳動回路；
（b）該先導電解質緩衝液流路中の温度変化を検出するように構成されたセンサ；ならびに
（c）該第一の等速電気泳動回路中の電圧または電流をモニタし、該第一の等速電気泳動回路内で定電流を供給するように構成された装置
を含む、流体システム。
[本発明1050]
（a）（i）第一の流体流路と流体連通した第一の試料リザーバ；
（ii）該第一の流体流路と流体連通した第一、第二および第三の緩衝液リザーバであって、該第一および第二の緩衝液リザーバが、第一の毛細管バリアによって切り離されている、第一、第二および第三の緩衝液リザーバ；ならびに
（iii）該第一の流体流路と流体連通した溶出リザーバ
を含む、マイクロ流体チップ中の第一の等速電気泳動回路；
（b）第一の等速電気泳動領域内の該第一の流体流路中の温度変化を検出するように構成されたセンサ；ならびに
（c）電圧または電流をモニタし、該第一の等速電気泳動回路内で定電流を供給するように構成された装置
を含む、流体システム。
[本発明1051]
第一の液体流路；
該第一の液体流路と流体連通した気体流路；
該気体流路と流体連通した空気ポート；および
該空気ポートを横切って配置された通気性の疎水性メンブレン
を含み、
該疎水性メンブレンが、液体透過性ではなく、該空気ポートを介して該気体流路に負圧が加えられたとき液体が該空気ポートから出ることを阻止するように構成されている、
流体デバイス。
[本発明1052]
空気ポートの上に配置されたガスケットをさらに含む、本発明1051の流体デバイス。
[本発明1053]
（a）（i）溶出緩衝液を含有する溶出流路に隣接する溶出ウェルであって、該溶出流路が、先導電解質緩衝液を含有する先導電解質流路に接続されている、溶出ウェル、および
（ii）該溶出緩衝液と該先導電解質緩衝液との間の界面に位置する毛細管バリア
を含む流体回路を提供する工程；
（b）該先導電解質緩衝液と該溶出緩衝液との間の該界面を該溶出ウェルに向けて流す工程；ならびに
（c）該先導電解質緩衝液と該溶出緩衝液との間の該界面の流れを止めて、該毛細管バリアが該先導電解質緩衝液によって完全に飲み込まれるようにする工程
を含む、方法。
[本発明1054]
（a）すべて互いに連通した、後続電解質緩衝液リザーバ、試料流路、先導電解質緩衝液流路および溶出リザーバを有する流体回路を含み、
（i）該先導電解質緩衝液流路が、該溶出リザーバの下方に位置する該先導電解質緩衝液流路中の開口部を介して該溶出リザーバに流体接続され、
（ii）該後続電解質緩衝液リザーバが後続電解質緩衝液を含み、
（ii）該試料流路が分析対象物を含み、
（iii）該先導電解質緩衝液流路が先導電解質緩衝液を含み、
（iv）該溶出リザーバが溶出緩衝液を含む、
流体デバイスを提供する工程；ならびに
（b）該流体回路に電流を印加して該分析対象物を該溶出リザーバに移動させる工程
を含み、
該電流が、該分析対象物と該後続電解質緩衝液との間の界面において第一の温度を生成し、該試料と該先導電解質緩衝液との間の界面において第二の温度を生成するように構成および配設され、該第一の温度と該第二の温度との間に温度差が存在し；
該分析対象物が、該溶出リザーバの下方に位置する該先導電解質緩衝液流路中の該開口部に達したとき、該分析対象物が、該温度差によって促進されて、該溶出リザーバに入る、
方法。
[本発明1055]
インターカレート色素と複合化した核酸を含む核酸試料を含む等速電気泳動（ITP）流路を含む流体デバイスを提供する工程；
該インターカレート色素と複合化した該核酸を集束させるために、流体流路中でITPを実施する工程；および
ITPが実施された後の該インターカレート色素の強さを計測することにより、該流路内の該インターカレート色素と複合化した該核酸を定量化する工程
を含み、
該インターカレート色素が、SYTO（商標）13、PicoGreen（登録商標）、EvaGreen（登録商標）またはQuantifluor（登録商標）の1つまたは複数を含む、
核酸試料を定量化する方法。
[本発明1056]
1つまたは複数のブランチ型流体回路を含む流体デバイスであって、
該ブランチ型流体回路それぞれが、等速電気泳動（「ITP」）ブランチと、該ITPブランチと連通した溶出ブランチとを含み、
該ITPブランチが、すべて互いに連通した、後続電解質緩衝液リザーバ、試料流路、先導電解質緩衝液流路、第一の先導緩衝液電解質リザーバおよび第二の先導電解質緩衝液リザーバを含み；
該溶出ブランチが溶出流路および溶出ウェルを含み、該溶出ウェルが、該溶出流路と連通した第一および第二のスルーホールを含む、
流体デバイス。
[本発明1057]
第一および第二のスルーホールが、円形であるか、カーブしているか、または楕円形である、本発明1056の流体デバイス。
[本発明1058]
第一のスルーホールおよび第二のスルーホールが、溶出ウェル内の同じまたは異なる垂直面上にある、本発明1056の流体デバイス。
[本発明1059]
第一のスルーホール中の端部で終端する第一の流路；
第二のスルーホール中の端部で終端する第二の流路；および
25mm以下、15mm以下、10mm以下または10mmよりも大きい高さを有する壁によって画定された流体リザーバ
を含み、
該リザーバが、該第一および第二のスルーホールを通して2つの流体流路それぞれと流体連通し、該第一のスルーホールが、該第二のスルーホールよりも低い、該リザーバ中の位置で該リザーバに入る、
流体デバイス。
[本発明1060]
第一の流路が第一の電極と連通し；
第二の流路が第二の電極と連通し；
該流路およびリザーバが導電性流体を含み、該第一および第二の電極にかかる電圧の印加が、該リザーバ中を移動する電流を発生させる、
本発明1059の流体デバイス。
[本発明1061]
流路およびリザーバが導電性流体を含み、第一の流路がイオン性分析対象物をさらに含む、本発明1059の流体デバイスを提供する工程；
第一および第二の電極にかけて電圧を印加して、リザーバを通って移動する電流を発生させる工程；ならびに
該分析対象物を第一のスルーホールに通して該リザーバの中へ移動させる工程
を含む、方法。
[本発明1062]
長さおよび幅を有する流体流路と；
該流体流路の上方に配置され、1つまたは複数のスルーホールを通して該流体流路に流体接続されたリザーバと
を含み、
各スルーホールの少なくとも一部が、
該流体流路の該幅にかけて該流体流路と実質的に同じ広がりを有し、
該流体流路および該リザーバが導電性流体を含み、該流体流路に電流が通されるとき、該電流の少なくとも5％、少なくとも6％、少なくとも7％、少なくとも10％または少なくとも20％が該リザーバを通過するような形状を有する、
流体デバイス。
[本発明1063]
流路およびリザーバが導電性流体を含み、該リザーバがイオン性分析対象物を含む、本発明1062の装置を提供する工程；ならびに
該流路に電流を通す工程
を含み、
該電流が、分析対象物の少なくともいくらかを該リザーバから該流路の中へ移動させる、
方法。
[本発明1064]
1つまたは複数のブランチ型流体回路を含む流体デバイスであって、
該ブランチ型流体回路それぞれが、
すべて互いに連通した、後続電解質緩衝液リザーバ、試料流路、先導電解質緩衝液流路、第一の先導電解質緩衝液リザーバおよび第二の先導電解質緩衝液リザーバを含む等速電気泳動（「ITP」）ブランチと、
該試料流路と連通した第一のスルーホールを含む試料リザーバと
を含む、
流体デバイス。
[本発明1065]
第一のスルーホールが正方形または長方形を有する、本発明1064の流体デバイス。
[本発明1066]
円柱形カラムの内壁によって画定される内部流路を含む1つまたは複数の円柱形カラムを含み、
各円柱形カラムが、
該内部流路内の第一の位置に配置された第一のゲルプラグと、該内部流路内の、該第一のゲルプラグと該円柱形カラムの上端との間に配置された第一の空間とを含む、第一の段；
該内部流路内の、該第一の位置よりも下に位置し、重力と整列する向きにある第二の位置に配置された第二のゲルプラグと、該内部流路内の、該第一のゲルプラグと該第二のゲルプラグとの間に配置された第二の空間とを含む、第二の段；および
該内部流路内の、該第二の位置よりも下に位置し、重力と整列する向きにある第三の位置に配置された第三のゲルプラグと、該内部流路内の、該第二のゲルプラグと該第三のゲルプラグとの間に配置された第三の空間とを含む、第三の段
を含む、
垂直等速電気泳動を実施するための装置。
[本発明1067]
分析対象物を、本発明1066の装置の第二のゲルプラグよりも上で、第二の段の第二の空間に導入する工程；および
該装置に電流を印加して、該分析対象物を重力の方向に該第二の空間から該第二のゲルプラグに通して第三の空間の中へ移動させる工程
を含む、分析対象物を集束させるための方法。
参照による組み入れ
本明細書において挙げられるすべての刊行物、特許および特許出願は、個々の刊行物、特許または特許出願それぞれが参照により組み入れられることが明確かつ個別に示される場合と同じ程度に、全体として参照により本明細書に組み入れられる。
本発明の新規な特徴は添付の特許請求の範囲の中で詳細に述べられる。本発明の原理が利用されている例示的態様を記す下記の詳細な説明および添付図面を参照することにより、本発明の特徴および利点のよりよい理解が得られるであろう。
試料処理および核酸抽出または精製のための例示的プロトコルを示す。 自動化試料処理および核酸抽出または精製のための例示的プロトコルを示す。 汚染物質からのDNAおよびRNAの等速電気泳動分離および精製の例示的な模式図を示す。 プロテイナーゼ媒介組織破壊および核酸の解架橋と同時並行的な、パラフィンおよび他のあり得る試料汚染物質からの核酸の等速電気泳動分離および精製の例示的な模式図を示す。 流体デバイス中の自動化等速電気泳動によるDNA抽出および精製の例示的結果を、一般的な固相カラム抽出キットからの例示的結果と比較して示す。 図4Aは、等速電気泳動を使用した、試料濃度比で混合されたGCリッチおよびATリッチ合成DNAオリゴヌクレオチドの偏りのない（たとえば配列に関して）抽出の例示的結果を示す。図4Bは、等速電気泳動を使用した、DNA分子量ラダーの偏りのない（たとえばサイズまたは分子量に関して）精製前および精製後の例示的結果を示す。2つの固相カラムベースの核酸精製方法との比較が示されている。 試料調製ゾーンおよび等速電気泳動精製ゾーンを有する流路の例示的な模式図を示す。 図5Aに示す、最大8つの試料の同時処理のための8つの平行な流体流路およびリザーバを含む例示的な流体デバイスカートリッジを示す。 図5Bに示す流体デバイスカートリッジのための1つの流路およびその接続されたリザーバの例示的な上面図を示し、さらに、該流体デバイスカートリッジ内の流路への外部圧または真空適用のためのガスポートの使用を例示する。 図5Bに示す流体デバイスカートリッジの例示的な側面図を示す。 図5Bに示す流体デバイスカートリッジの例示的な端面図を示す。 流体デバイスカートリッジの例示的な上面図を示す。 流体デバイスカートリッジの例示的な側面図を示す。 流体デバイスカートリッジの例示的な下面図を示す。 流体デバイスカートリッジの例示的な三次元上面全体図を示す。 流体デバイスカートリッジの例示的な上面図を示す。 流体デバイスカートリッジの例示的な側面図を示す。 流体デバイスカートリッジの例示的な下面図を示す。 流体デバイスカートリッジの例示的な三次元下面全体図を示す。 流体デバイスカートリッジの例示的な上面図を示す。 流体デバイスカートリッジの例示的な側面図を示す。 流体デバイスカートリッジの例示的な下面図を示す。 流体デバイスカートリッジの例示的な三次元下面全体図を示す。 図9Aは、図5Bに示す8つの平行流路を含む流体デバイスカートリッジの例示的な模式図を示す。図9Bは、図9Aに示す8つの平行流路のゾーンとそれぞれが整合する2つの温度制御装置の例示的な模式図を示す。 図10Aは、毛細管バリアを含み得る例示的な気体流路を示す。図10Bは、図10Aの気体流路の拡大図である。 例示的な低損失型試料リザーバを示す。 図12Aは、流体デバイスの流路を閉じるための圧力を加えるために使用することができる例示的な機械部材を示す。図12Bは、例示的なくし様機械部材を示す。図12Cは、くし様機械部材と流体デバイスの流路との整合を示す。 流体デバイスカートリッジ上で自動化試料調製および等速電気泳動を実施するための例示的なベンチトップ型装置を示す。 本明細書に提供される方法を具現化するためにプログラムまたは他のやり方で構成されている例示的なコンピュータ制御システムを示す。 等速電気泳動を使用する核酸の滴定系列のための蛍光ベースの計測および定量化の例示的結果を示す。 流路／装置への自動化流体装填および自動化等速電気泳動を実施するための、接続されたリザーバ、非接触電極（導電率センサとして使用し得る）およびガスポートを有する流体流路の例示的設計の模式図を示す。 実行中のITP流路における経時的な電圧計測のグラフを示す。 図16からの電圧計測の微分分析の2つのグラフを示す。 ITP流路中、溶出リザーバの近くでの経時的な導電率計測の例を示す。 C4Dセンサ具現化の例示的な模式図を示す。 熱探知カメラを使用して撮影されたITP流路の例示的な温度マップを示す。 図20A中のカーソル1の位置における経時的な温度プロットを示す。 ITP実行中の経時的な温度計測および温度微分のグラフを示す。 図22Aは、垂直（またはカラム）ITPセットアップの例示的な模式図を示す。図22Bは、DNA ITPバンドを有する垂直ITPセットアップの例示的な画像を示す。 等速電気泳動を使用した、FFPE試料からの架橋DNAからの増幅可能な（たとえば解架橋された）DNAの抽出および分離の例示的画像および対応する蛍光強度トレースを示す。 図24Aは、等速電気泳動を使用した、FFPE試料からのDNA抽出および精製の例示的画像を示す。図24Bは、等速電気泳動を使用したFFPE試料からのDNAの抽出および精製に関して定量的PCRによって計測された例示的なDNA収量を、一般的な固相カラム抽出キットからの例示的結果と比較して示す。 図25Aは、可視化のために色素で染色された核酸（ヒト細胞からのRNA抽出および消化物）を装填された単一流路型ITPチップの画像を示す。図25Bは、可視化のために色素で染色された核酸（ヒト細胞からのRNA抽出および消化物）を装填された単一流路型ITPチップの画像を示す。 精製中のチップ流路中のRNA ITPバンドの画像を示す。 精製中のチップ流路中の全核酸ITPバンドの画像を示す。 図26Aに示す試料のRNA品質エレクトロフェログラムのグラフを示す。 図26Bに示す試料のRNA品質エレクトロフェログラムのグラフを示す。 マウス全血の、ITP（正方形）の場合のDNA収量（ng）の結果を、カラム抽出（菱形、Qiagen QiaAmp）と比較して、出発試料中の全血の容量パーセントの関数として示す。 チップ上の溶解マウス全血のITP精製中のITPバンド中の全核酸の画像を示す。 50容量％全血溶解物のITP精製の前後での、溶出流路およびリザーバからの試料／先導電解質流路中のヘムの物理的分離を示すITPチップ流路の白色光および蛍光オーバレイ画像を示す。核酸は、溶出ウェル中、可視化のために緑色色素で染色されている。図27CはITP前のチップを示す（血液溶解物およびITP緩衝液をチップに装填；緩衝液は溶出ウェル中のみ）。図27DはITP後のチップを示す（血液溶解物およびITP緩衝液をチップに装填；精製DNAは溶出ウェル中）。 図２７Ｃの説明を参照。 ITP精製後のチップ（50容量％血液）を示す。 ITP精製後のチップ（25容量％血液）を示す。 ITPの場合の高分子量DNA精製の結果を固相抽出と比較して示す。 8つの閉じた流路を含む流体デバイスを示す。 各流路の溶出リザーバに隣接する第二の流路閉鎖位置の拡大顕微鏡画像を示す。 流体デバイスに加えられた力の関数として計算された閉鎖パーセントを示す。 流路閉鎖の導電率計測の結果を示す。 ITP実行中の経時的な電圧計測および電圧微分のグラフを示す。 図31Aは、デバイスの試料流路領域中の8つの試料それぞれにおける、集束したDNAを有するITPバンドの顕微鏡写真を示す。図31Bは、8つの流路それぞれに関する固定電流における経時的な独立した電圧信号データを示す。図31Cは、溶出リザーバ中に溶出した試料からの集束したDNAを有する同じ8つのITPバンドの顕微鏡写真を示す。図31Dは、図31Bに示すトリガリングに使用される電圧トレーシング（モニタリング）の拡大区画である。 培養された哺乳動物細胞からの試料調製およびDNA精製のためのITPの例示的方法を示す。 図32A-1の続きを示す図である。 組織試料からの試料調製およびDNA精製のためのITPの例示的方法を示す。 図32B-1の続きを示す図である。 自動化ITPの例示的なプロセスワークフローを示す。 図33-1の続きを示す図である。 図33-2の続きを示す図である。 ITP中の漏電を検出し、防ぐように構成された回路を示す。 2つの連結部品を含む例示的な流体デバイスを示す。 図35Aの説明を参照。 複数の部品を含む流体デバイスの例を示す。 図36Aの説明を参照。 3つの部品を含む流体デバイスの例を示す。 図37Aの説明を参照。 3部品型流体デバイスのチップの下側にある8つの平行流路の例示的な流路模式図を示す。 例示的な多部品型流体デバイスを示す。 電圧および温度感知を含む例示的な流体回路を示す。 図41A～41Bは、例示的な「クリフ型毛細管バリア」を示す。 図42A～42Bは、例示的な「プラトー型毛細管バリア」を示す。 装填後の初期流体界面位置を強調する例示的な流路または流体回路を示す。 装填後の最終流体界面位置を強調する例示的な流路または流体回路を示す。 図45Aは、チップの流体層の例を示す。図45Bは、空気ポートの切欠き図を示す。図45Cは、この設計の具現化を示す。 空の試料流路を検出することができる例示的なマイクロ流体流路を示す。 流路が空であるのか満たされているのかを検出するための一連のイベントを示す。 この技術の具現化からの圧力トレースおよび制御信号トレースを示す。 段階的な液体装填のための例示的な空気制御スキームを示す。 図47Aの説明を参照。 直接注入のために設計された例示的な試料入口リザーバを示す。 図48Aの説明を参照。 図48Aの説明を参照。 図48Aの説明を参照。 図48Aの説明を参照。 図48Aの説明を参照。 図48Aの説明を参照。 図48Aの説明を参照。 図49A～49Bは、例示的な低分散型溶出流路を示す。 流路が、基板の反対側リザーバ面上のリザーバと連通するスルーホールで終端する、基板の流体表面を示す。 チップデバイス上の例示的な溶出リザーバの技術的図面を示す。 図50Aの説明を参照。 図50Aにおける設計の場合の様々な溶出工程における流体デバイスのバックグラウンド減算蛍光画像である。 図50Cの説明を参照。 図50Cの説明を参照。 溶出ワークフローにおける工程を表すブロック図である。 核酸溶出に使用することができる例示的な流体リザーバを示す。 射出成形適合性のためのさらなる変更を有する、リザーバの第二の態様を示す。 このリザーバ設計の第三の態様の2つの図を示す。 図51Cの説明を参照。 開示された設計と参照設計との間で核酸の滞留時間の比較を示す。 参照設計の断面を示す。これは、内部構造なしで図案化された垂直シリンダである。 装置からの確実な流体回収のためにピペットチップを容易に配置することができるように寸法設定された楕円形スルーホールからなる流体リザーバを示す。 図52Aの説明を参照。 図52Aの説明を参照。 図52Aの説明を参照。 もう1つの例示的な流体リザーバを示す。 図53Aの説明を参照。 図53Aの説明を参照。 例示的な溶出リザーバの上面図を示す。 図53Dの溶出リザーバの断面図を示す。 流体デバイスの流路を閉じるための圧力を加えるために使用することができる例示的な機械部材を示す。 例示的なリッジ様機械部材を示す。 リッジ様機械部材と流体デバイスの流路との整合を示す。 流路を閉じるためのリッジ様構造に結合された機械的アクチュエータの分解構成部品アセンブリ図を示す。 ベータプロトタイプおよび製造機器の空気制御ブロック図を示す。 図56A～56Bは、流体デバイスの熱または圧力誘発塑性変形を使用せずに流路を閉じるための代替機構を示す。 流体デバイスの熱または圧力誘発塑性変形を使用せずに流路を閉じるための代替機構を示す。 図58A～58Cは、流体デバイスの熱または圧力誘発塑性変形を使用せずに流路を閉じるための代替機構を示す。 流体デバイスカートリッジ上で自動化等速電気泳動および／または試料調製を実施するための例示的なベンチトップ型装置を示す。 図59Aの説明を参照。 図59Aの説明を参照。 リザーバ装填プロセスを通してユーザに指示および案内を出すためにユーザに表示され得る例示的画像を示す。 マイクロ流体チップと機器との係合を容易にし得る空気マニホルドを示す。 機器中のチップの断面を示す。 アライメントおよび自動引き込みを伴う動きのための機械的アセンブリ設計を含む垂直マニホルド運動機構を示す。 ラックアンドピニオンを使用する水平動のための機械的アセンブリ設計を含む水平マニホルド運動機構の設計を示す。 所定の温度の区域を熱電冷却器の位置から離して維持するための熱電冷却器設計を有するヒートパイプを示す。 流体デバイスカートリッジ上で自動化等速電気泳動および／または試料調製を実施するためのもう1つの例示的なベンチトップ型装置を示す。 様々な核酸結合色素の場合の核酸質量に対するピーク面積応答のプロットを示す。 様々な核酸結合色素の場合の核酸質量に対するピーク幅応答のプロットを示す。 図69A～69Cは、PCRとのQuantifluor（登録商標）不適合性を示す。 Qubit dsDNAアッセイとのPicoGreen適合性を示す。 Qubit dsDNAアッセイとのSYTO 13適合性を示す。 図72A～72Bは、PCRとのPicoGreen適合性を示す。 図73A～73Cは、PCRとのSYTO 13適合性を示す。SYTO 13の存在下および非存在下、等速電気泳動を使用してgDNAを精製した。 アンプリコンベースのシーケンシングライブラリー調製とのPicoGreen適合性を示す。 アンプリコンベースのシーケンシングライブラリー調製とのSYTO 13適合性を示す。 図76A～76Bは、全ゲノムシーケンスライブラリー調製とのPicoGreen不適合性を示す。 図77A～77Bは、次世代シーケンシングライブラリー調製とのSYTO 13適合性を示す。 全ゲノムシーケンシングライブラリー調製とのPicoGreen不適合性を示す。 次世代シーケンシングライブラリー調製とのSYTO 13適合性を示す。 全エクソーム次世代シーケンシングライブラリー調製とのSYTO 13適合性を示す。 図80Aの説明を参照。 図80Aの説明を参照。 図80Aの説明を参照。 光信号処理アルゴリズムを説明するブロック図を示す。 色素に結合した試料の蛍光の照明および検出のための機械的光学アセンブリ設計の図を示す。 試料結合色素蛍光の励起および試料結合色素蛍光からの放出光の捕捉を達成する光路を示す。 流路中の電極によって作製された電気回路を立証する方法の制御スキームを示す。 図84Aの説明を参照。 図84Aの説明を参照。 図84Aの説明を参照。 図84Aの説明を参照。 図84Aの説明を参照。 流路クローザ、すなわち機械的アクチュエータを有する歯様部材を示す。 流路中の染色された分析対象物のコントラスト画像を示す。 導電率計を使用して溶出物の導電率を計測することによって得られた導電率データを示す。 流路中の染色された分析対象物のコントラスト画像を示す。 実行中にIRセンサによって捕らえられた温度信号の一般的トレースを示す。 図A中の温度データの一次微分値を示す。 データ－適合度（0016）の残差とデータ－帰無仮説（0015）の残差とを比較して尤度比を出したものを示す。 トリガリングプロセスのブロック図を示す。 核酸抽出プロセスの成功したトリガリングを示す。 失敗したトリガリング実行を示す。 試料（この場合、先導電解質中で調製された試料）と先導電解質緩衝液との間の毛細管バリアを示す。 遅いイオン（3-(N-モルホリノ)プロパンスルホン酸）およびコントロールを加えたときの核酸の通過を示す。 抽出プロセス中のしばらく後での核酸形態を示す。 先導電解質緩衝液と溶出緩衝液との間の毛細管バリアを示す。 緩衝液界面調節の例を示す。 界面位置を調節することによる核酸通過の促進を示す。 図90A～90Cは、3つの異なる細胞株の溶解効率を示す。 図91A-91Bは、赤外線温度センサを使用して流路の1つ中の電流の減少または除去をトリガした例示的な温度計測結果を示す。 使用された試料流路からLE流路へのトリガリングプロセスのブロック図を示す。 試料流路からLE流路へのトリガリングに使用された電圧、電圧の微分および計測誤差の例示的なトレースを示す。 使用されたLE流路トリガリングプロセスのブロック図を示す。 LE流路内の毛細管バリアの後の狭窄部におけるトリガリングに使用された電圧、電圧の微分および計測誤差の例示的なトレースを示す。 使用された溶出トリガリングプロセスのブロック図を示す。 溶出トリガリングに使用された電圧、電圧の微分および計測誤差の例示的なトレースを示す。
詳細な説明
概説
試料調製は、ほぼすべてのゲノムおよびトランスクリプトーム解析への第一工程であり、にもかかわらず、解析変動の主要な根源であることができる。試料調製はまた、特に、試料が架橋タンパク質を含有するホルマリン固定パラフィン包埋（FFPE）試料である場合、手作業集約的であることができる。
本開示は、何らかの方法で処理された試料、たとえばパラフィン包埋試料または化学的に固定された試料（たとえばFFPE試料、固形組織を含有する試料）を含む組織および細胞試料からの核酸抽出および精製の効率を改善するためのプロセスおよび装置を提供する。本明細書に提供される方法は、先導電解質イオンおよび後続電解質イオンを組み込む方法を使用する等速電気泳動を実施する前の、そのような処理された試料のオンチップまたはオフチップ調製の方法を含む。いくつかの例において、本方法は、試料に対して等速電気泳動を実施する前に、後続電解質緩衝液または先導電解質緩衝液中で固定固形組織を処理すること（たとえば包埋材の除去、溶解、酵素的破壊により）を含む。本方法はまた、増幅または他の酵素的アッセイのような下流プロセスと適合性の試料を生成するために、イオン強度がより低い第二の先導電解質緩衝液の使用を含むことができる。本明細書に提供される装置およびシステムは、試料処理流路内の温度変化を検出する温度センサを含み得る並行処理機能および自動化フィードバック制御機構を有するマイクロ流体デバイスを含む、組織に由来する試料に対して等速電気泳動を実施するのに適した装置を含む。
本開示のプロセスおよび装置は、試料、特に、低存在度試料（たとえば100ng未満の核酸）、比較的多い量（たとえば、25μLを超える全量、50μLを超える全量、100μLを超える全量またはより多い全量）の試料または固形粒子を含有する液体試料からの核酸回収の改善を提供することができる。本明細書に提供されるプロセスおよび装置はまた、高い繰り返し精度および短鎖核酸の場合の偏りの低減を提供することができる。本明細書に提供される装置は、1つの装置内で試料調製（たとえば、架橋または包埋材の除去）と核酸抽出操作とを統合することができる。本開示の装置およびプロセスはまた、プロセス自動化との適合性、下流プロセスとの統合、インライン定量化との統合（たとえば、単一ピコグラム分解能で）および／または核酸長さおよび配列分布解析との統合を提供することができる。
本明細書に提供される方法は、多くの場合、特定の試料、特にFFPE試料から核酸を抽出するのに適した条件下、等速電気泳動を実施する方法である。いくつかの例において、開示される方法は、実効移動度の大きさが異なる少なくとも2つのイオンを含有する後続電解質緩衝液を使用して等速電気泳動を実施する方法を含む。本方法はまた、一方が試料溶出緩衝液として作用し得る2つの異なる先導電解質緩衝液を使用して等速電気泳動を実施する方法を含み得る。本方法は、プロセス自動化および複数の試料の並行処理を含むことができる。
本開示はまた、緩衝液およびスペーサ化学を使用するプロトコルを含む。これらの緩衝液およびスペーサ化学は、ITPを実施するための複数種の電解質の使用を含むことができる。たとえば、後続電解質は、非架橋核酸を架橋核酸から切り離しながらも、非架橋核酸または架橋核酸と非架橋核酸の両方のいずれかを試料内の汚染物質から切り離すことができる電解質種の混合物を含むことができる。
本明細書に提供される装置は、多重的にITPを実施することができる並行試料処理流路を有する射出成形流体デバイスおよび熱的装置に接続されている2つ以上の領域を有するITP装置を含む。本開示の技術は、ITPを用いて、抽出されたRNAおよびDNAを同時に捕集、精製および集束し、抽出された全核酸をオンチップで定量化し（たとえば、非常に少ない量へのインラインITP援用濃縮またはインターカレート蛍光色素による標識を介して）、核酸を、ロボット型ピペッティングと適合性の並行産出リザーバへと下流に送ることができる。
本開示の技術は、試料物質（たとえば核酸）を固体支持体に結合させることなく、試料物質の精製を可能にすることができる。本開示の技術は、液相抽出を使用することなく、試料物質（たとえば核酸）の精製を可能にすることができる。これは、溶解度差に依存しない精製を可能にすることができる。
本開示の装置の動作は、自動化、大部分自動化または部分的自動化されることができる。場合によっては、本開示の方法は、試料（たとえばFFPE切片）を溶液（たとえば、尿素および／またはチオ尿素を含むアルカリ溶液、溶解溶液または緩衝溶液）に分注する単一のオフチップ混合工程と、その後、さらなるオンデバイス試料調製（たとえば、脱パラフィン処理、組織破壊および細胞溶解、プロテアーゼ消化、タンパク質分解消化またはタンパク質変性もしくはヌクレアーゼ消化を含む他の処理）ならびに核酸抽出、精製、濃縮、インライン定量化およびサイジングまたは分別（たとえばサイズ選択）のための、流体デバイスのリザーバへの試料装填工程しか含まない。場合によっては、本開示の方法は、オンデバイス試料調製（たとえば、脱パラフィン処理、組織破壊および細胞溶解、プロテアーゼ消化またはタンパク質変性もしくはヌクレアーゼ消化を含む他の処理）ならびに核酸抽出、精製、濃縮、インライン定量化およびサイジングまたは分別（たとえばサイズ選別）のために、試料（たとえばFFPE切片または他の組織試料）を、溶液（たとえば、尿素および／またはチオ尿素を含むアルカリ溶液、溶解溶液または緩衝溶液）を事前に充填された流体デバイス（たとえばカートリッジ）のリザーバまたは流路に分注する工程を含む。場合によっては、本開示の方法は、オフチップでの試料の組織破壊および／または細胞溶解の工程と、その後、溶解固形組織および核酸の均質または不均質混合物であり得る試料を、さらなるオンデバイス試料調製（たとえば、脱パラフィン処理、プロテアーゼ消化またはタンパク質変性もしくはヌクレアーゼ消化を含む他の処理）ならびに核酸抽出、精製、濃縮、インライン定量化およびサイジングまたは分別（たとえばサイズ選別）のために、流体デバイスのリザーバに装填する工程を含む。ヌクレアーゼ消化は、DNAフリーのRNA抽出のためのDNAの除去またはRNAフリーのDNA抽出のためのRNA除去を含むことができる。本明細書に提供される流体デバイスは、ベンチトップ型システムとともに使用されて、試料からのDNAおよびRNAの抽出のための電場ベースの方法を自動化することができる。
本開示の装置は、オンチップ加熱（たとえば37℃～80℃の温度まで）、試料調製（たとえば脱パラフィン処理、組織破壊および細胞溶解）、緩衝液交換、核酸抽出および精製、非架橋核酸または増幅可能な核酸の濃縮（たとえば、それを切り離し、架橋核酸とは別に送達することによる）および産出リザーバ、たとえば手作業またはロボット型ピペッティングと適合性のアレイへの精製核酸の送達を自動化し、統合することができるシステムを含む。たとえば、本開示は、標準的なロボット自動化適合性マイクロタイタプレートフォーマットにおける8流路型カートリッジならびに緩衝液および他の流体の装填の自動化制御、装置への温度および電場の適用ならびに試料の自動化開始・終了実行並行処理を提供することができる統合ベンチトップ型制御装置プロトタイプを含む。このシステムは、将来、必要に応じて、より大きな診断または臨床検査室における使用（たとえば96ウェル試料フォーマット）のためのより高いスループットを提供するために、容易に改変されることができる。
たとえば、図1Aは、本開示の技術を使用する試料処理および核酸抽出の例示的なプロセス図を示す。試料を提供し（101）、任意の前処理工程102、たとえば緩衝液との混合、溶解または包埋材（ある場合）の除去に付すことができる。次いで、試料（および、たとえば緩衝液）を流体デバイス103に装填することができる。次いで、包埋材（ある場合、および前処理中に除去されなかった場合）の除去、組織破壊、細胞溶解、タンパク質またはタンパク質分解的消化および（たとえば）ヌクレアーゼ消化などの試料調製工程104を流体デバイス上で実施することができる。次いで、等速電気泳動105を実施して、試料内の汚染物質（たとえば細胞残屑、原形質膜、小分子、包埋材、架橋核酸、固定剤、たとえばホルマリン、阻害物質、酵素、たとえば消化または制限酵素）から核酸を切り離し、精製することができる。他の工程、たとえば架橋核酸の解架橋（たとえば熱またはプロテアーゼ消化による）を等速電気泳動と同時並行に実施することができる。等速電気泳動中またはその後、核酸を検出し、定量化する（106）ことができる。次いで、核酸が抽出または精製されたならば、それを溶出させ、装置から回収する（107）ことができる。
図32Aは、本明細書に提供される方法および装置を利用する、培養哺乳動物細胞からの試料調製およびDNA精製のためのITPの非限定的な例示的方法を示す。概して、工程は、細胞の単離（工程151）および洗浄（工程152）、細胞溶解（工程153～155）およびタンパク質分解（工程156～157）ならびに溶解物中の遊離DNAの均質化（工程158～159）を含み得、すべてがその間、下流ITPに適切なイオン含有量を維持する。
工程151で、生きた健康な（たとえば生存率＞90％）対数増殖期の細胞培養物から遠心処理（たとえば250g×5分）によって培養哺乳動物細胞をペレット化し得る。少なくともいくつかの例において、たとえば接着性または半接着性の細胞を使用するとき、ペレット化の前にトリプシン処理を実施してもよい。消費済み培地を捨てたのち、新鮮な培地中で細胞を洗浄し、細胞をペレット化し、細胞を新鮮な培地中に再懸濁させ、細胞を計数し得る。下流処理（たとえば以下の工程152～163）のために、適切な密度の細胞懸濁液（たとえば、ITP抽出の1レーンあたり生細胞100,000個）をマイクロ遠心管（たとえば2mLエッペンドルフLo-Bindマイクロ遠心管）に入れ得る。いくつかの例において、当業者には明らかであるように、再懸濁物の蛍光活性化セルソーティング（FACS）を使用して関心対象の細胞を単離し、計数してレシピエント管に入れたのち、その管を、ITPに関して本明細書に記載するように調製してもよい。
工程152で、細胞を緩衝液、たとえばリン酸緩衝生理食塩水（PBS）で洗浄し得る。細胞を遠心処理（たとえば250g×5分）によってペレット化し得る。次いで、細胞培地を捨て、ペレットをPBS（たとえば1×PBS（Ca2+またはMg2+なし）190μL）中に再懸濁させ得る。再懸濁させた細胞を遠心処理してペレットを形成し、ペレット化細胞からPBS上清を除去し得る。
工程153で、細胞ペレットを、溶解緩衝液、たとえば有標アルカリCCD Lysis緩衝液（「L1」）中、ピペット再懸濁に通して溶解し得る（たとえば、P1000ピペットを使用して5回ピペッティングすることにより）。溶解は、当業者に公知である他の溶解技術、たとえば音波処理、手作業の粉砕、ベーズ法、均質化、凍結、酵素的消化および／または化学的破壊を代用または併用することによって実施されてもよい。次いで、溶解した細胞をボルテックスして混合し得る（たとえば3秒間）。概して、工程153で、溶解緩衝液は高アルカリ性である。場合によっては、アルカリ溶液は30～120mM NaOH（場合によっては40～80mM NaOH）を含み得、pHが約10～13である。例示的なアルカリ溶液は、80mM NaOH、11mM DTTおよび0.5体積％Igepal CA-630を含み得る。
工程154で、溶解プロセスが細胞を溶解することを許容するために、細胞を、溶解緩衝液中、室温でインキュベートし得る（たとえば2分間）。
工程155で、溶解を停止し、試料pHを中和し得る。たとえば、有標酸性Quench緩衝液（「Quench」）を溶解細胞試料に適用し得る。場合によっては、Quench緩衝液は、LEのみを含有してもよいし、LEとTEの両方を含有してもよいし、TEのみを含有してもよい。場合によっては、Quench緩衝液がLEとTEの両方を含有するまたはTEのみを含有することで、毛細管バリア、特に試料とLEとの間の毛細管バリアにおける核酸の停留を減らし得る。場合によっては、工程155に記載されるクエンチングは、本明細書に開示される方法で実施されない（たとえば、高分子量DNA用途の場合）。たとえば、溶解溶液が中性または非アルカリ性pH範囲内であるとき、不必要であり得る。そのような場合、LE、LEとTEまたはTEは溶解溶液に含まれ得る。クエンチングは概して、溶解工程中にアルカリ性溶解溶液が使用される場合に有用である（たとえば、培養細胞用途または初代ヒト細胞の場合）。
試料を、ピペッティングによって混合したのち（たとえば上下に5回ピペッティングすることにより）、ボルテックスし得る（たとえば3秒間）。
工程156で、溶解細胞懸濁液を処理して、細胞溶解物中のタンパク質を変性し得る。任意選択で、RNA（または、ITPの関心対象の試料分子がRNAであるならば、DNA）を分解し得る。たとえば、プロテイナーゼK（たとえば20mg/mL）および任意選択でRNアーゼA（たとえば10mg/mL）を加え得る。試料をボルテックスして（たとえば3秒間）混合し、その後、パルススピンしたのち、室温でインキュベート（たとえば2分間）し得る。
工程157で、試料を56℃で10分間インキュベートし得る。
工程158で、試料をボルテックス（たとえば3秒間）およびパルススピニングによって均質化し得る。
次いで、工程159で、試料を室温まで冷まし得る（たとえば5分間）。場合によっては、試料をLE中で調製する場合、冷ましたのちTEを加えて、毛細管バリア、特に試料とLEとの間の毛細管バリアにおける核酸の停留を減らす、または最小化することができる。
工程160で、任意選択で、試料界面活性剤（たとえばMOPS）を試料に加え得る。
工程161で、任意選択で試料を後日の使用に備えて凍結し得る。
工程162で、試料を20℃に加温し得る。
工程163で、任意選択で、核酸の可視化および検出（たとえば核酸質量の定量化のため）のために核酸色素または染料を試料溶解物に加え得る。たとえば、ITPプロセス中に核酸質量のインライン定量化を実施する場合、核酸染料、たとえば核酸結合またはインターカレート色素の添加を使用し得る。
工程164で、試料を1つまたは複数のリザーバに装填し得る。装填の前に、試料をパルスボルテックスし（たとえば2回）、パルススピニングして試料をかく拌し、混合してもよい。ITP流路を、先導電解質緩衝液、後続電解質緩衝液および／または本明細書に記載される他の緩衝液で事前にプライミングし得る。あるいはまた、試料を流路中の液体の残りと同時に装填してもよい。
工程165で、ITPを実施し得る。ITPプロセス中、本明細書に記載されるように試料内のDNAが流路を通って移動し、溶出リザーバに達するまでに、試料内のDNAが精製（すなわち濃縮）され得る。本明細書に記載されるように試料DNAを定量化し得る。
工程166で、溶出した試料を溶出リザーバから溶出（たとえばピペッティングによる）によって回収し得る。
図32Bは、本明細書に提供される方法および装置を使用する、組織試料（たとえば新鮮またはFFPE組織試料）からの試料調製およびDNA精製のためのITPの非限定的な例示的方法を示す。概して、工程は、組織から過剰のパラフィンをトリミングする工程（たとえば、スライドに載せたFFPE組織切片を使用する場合）（工程171）、組織溶解（工程172～175）およびタンパク質分解（工程176～177）および溶解物中の遊離DNAの架橋を解く工程（工程178～179）を含み得、すべてがその間、下流ITPに適切なイオン含有量を維持する。
工程171で、任意選択で、FFPE組織試料から過剰のパラフィンをトリミングまたは除去し得る（たとえば、さらなる試料調製工程の前に）。パラフィンブロックまたはスライドに載せた切片からFFPE組織試料を直接取得してもよい。
工程172で、組織をマイクロ遠心管（たとえばエッペンドルフLo-Bindマイクロ遠心管）中に捕集し得る。捕集は、任意選択で、FFPE組織試料をスライドから削ぎ落す、または他のやり方で新鮮またはFFPE組織試料を管に入れることを含み得る。
工程173で、組織を、溶解緩衝液、たとえば有標アルカリCCD溶解Lysis（「L1」）中、ピペット再懸濁に通して溶解し得る（たとえば、P1000ピペットを使用して5回ピペッティングすることにより）。溶解は、当業者に公知である他の溶解技術、たとえば音波処理、手作業の粉砕、ビーズ法、均質化、凍結、酵素的消化および／または化学的破壊を代用または併用することによって実施されてもよい。次いで、溶解した細胞をボルテックスして混合し得る（たとえば5秒間）。概して、工程173で、溶解緩衝液は高アルカリ性である。場合によっては、アルカリ溶液は30～120mM NaOH（場合によっては40～80mM NaOH）を含み得、pHが約10～13である。例示的なアルカリ溶液は、80mM NaOH、11mM DTTおよび0.5体積％ Igepal CA-630を含み得る。
工程174で、溶解プロセスが細胞を溶解することを許容するために、組織を、溶解緩衝液中、80℃で（たとえば3分間）インキュベートし得る。次いで、試料を、ピペッティングによって混合したのち（たとえば上下に5回ピペッティングすることにより）、ボルテックスし得る（たとえば3秒間）。
工程175で、溶解した試料を室温でインキュベートして（たとえば3分間）冷まし得る。
工程176で、溶解組織懸濁液を処理して、組織溶解物中のタンパク質を変性し得る。任意選択で、RNA（または、ITPの関心対象の試料分子がDNAであるならば、DNA）を分解し得る。たとえば、プロテイナーゼK（たとえば20mg/mL）を加え得る。
工程177で、試料を56℃で1時間インキュベートし得る。インキュベートののち、試料をボルテックスし、パルススピニングし得る。
工程178で、試料を90℃で1時間インキュベートし得る。
次いで、工程179で、試料を室温まで冷まし得る（たとえば5分間）。
工程180で、任意選択で、RNアーゼA（たとえば10mg/mL）を加え得る。
工程181で、試料を25℃で5分間インキュベートし得る。インキュベートののち、試料をボルテックスし、パルススピニングし得る。
工程182で、任意選択で、試料潤滑剤（たとえばMOPS）を試料に加え得る。
工程183で、任意選択で、試料を後日の使用に備えて凍結し得る。
工程184で、試料を20℃に加温し得る。
工程185で、任意選択で、核酸の可視化および検出（たとえば核酸質量の定量化のため）のために核酸色素または染料を試料溶解物に加え得る。たとえば、ITPプロセス中に核酸質量のインライン定量化が実施される場合、核酸染料、たとえば核酸結合またはインターカレート色素の添加を使用し得る。
工程186で、試料を1つまたは複数のリザーバに装填し得る。装填の前に、試料をパルスボルテックスし（たとえば2回）、パルススピニングして試料をかく拌し、混合してもよい。ITP流路を、先導電解質緩衝液、後続電解質緩衝液および／または本明細書に記載される他の緩衝液で事前にプライミングし得る。あるいはまた、試料を流路中の液体の残りと同時に装填してもよい。
工程187で、ITPを実施し得る。ITPプロセス中、本明細書に記載されるように試料内のDNAが流路を通って移動し、溶出リザーバに達するまでに、試料内のDNAが精製（すなわち濃縮）され得る。本明細書に記載されるように試料DNAを定量化し得る。
同じく工程187で、溶出した試料を溶出リザーバから溶出（たとえばピペッティングによる）によって回収することができる。
図1Bは、自動化ITPのための例示的なプロセスワークフローを示す。工程110で、ベンチトップ型装置上、たとえばグラフィカルユーザインターフェースを使用することにより、プロトコルを選択することができる。ユーザインターフェースソフトウェアが、使いやすい、またはハンズフリーの操作を可能にすることができる。たとえば、ユーザはメニュー（たとえばドロップダウンメニュー）から選択することができる。あるいはまた、装置が、実行されるプロトコルを指示することができる、試料または流体デバイスチップと関連したバーコード（たとえば光学バーコード、RFIDチップ）をスキャンすることができる。工程111で、機器の蓋を開けることができる（たとえば、手で、またはモータによって自動的に）。電動化蓋開口はロボット検査室自動化と適合可能である。工程112で、ユーザがチップ（たとえば流体デバイス）をベンチトップ型機器に装填することができる。チップは、自動化ITPのためのモノリシック多流路SLAS標準マイクロタイタプレート（MTP）フットプリントを含むことができる。工程113で、ITP液をチップウェルに装填することができる。ITP流体およびユーザ試料のためのリザーバは、たとえば多流路ピペット（たとえば9mmピッチSLAS標準マイクロタイタプレートフォーマット）を介する容易な装填のために設計されることができる。リザーバをITP流路に接続する流路の幾何学的設計（たとえば毛細管バリア）が、操作前に、流路への液体の重力駆動流または湿潤に抵抗することができる。これらの構造は、先導電解質／後続電解質界面の確立を含め、ITP流路内の所定位置で流体を止めることができ、また、バブルフリーの装填を可能にすることができる。場合によっては、操作の前に、空気式作動を適用して流路をプライミングすることができる。チップ材料は、流路中への流体の湿潤またはウィッキングを防ぐ、またはそれに抵抗するように選択することができる（たとえば、疎水性または高い接触角を有するプラスチック）。ユーザは、ITP試薬および緩衝液（たとえば5つの異なる流体）をチップに装填することができる。あるいはまた、チップは、事前に装填された試薬を提供されることもできる。工程114で、ユーザまたは装置が装置の蓋を閉じることができる。試料装填は、チップ上の気体または空気ポートを通して作動させることができる。たとえばアクティブな圧力適用なしで、湿潤および／または重力駆動流を使用して流路を液体で満たすこともできる。
工程115で、機器は、圧力を適用して流体をチップに装填して流路をプライミングすることができる。工程116で、装置は、流路が適切にプライミングされたことをチェックすることができる。たとえば、光学（たとえば反射率）、電気、圧力および／または流量センサを使用して、流体がチップ内の正しい位置に装填されたことをチェックすることができる。センサおよび装置ソフトウェアが、液体装填のリアルタイムモニタリングおよび制御を可能にすることができる。ITP試薬および緩衝液の装填は、誤装填の場合、試料物質が無駄にならないよう、試料をチップに装填する前に実施することができる。流路が正しくプライミングされないならば、装置はエラー報告130を実行することができる。工程117で、装置の蓋を開けることができる。工程118で、試料を装置に装填することができる。試料装填は、ユーザが手作業で実施することもできるし、自動化されたやり方で、たとえば検査室自動化ロボティックスによって実施することもできる。また、他の試料調製工程を実施することもできる。たとえば、パラフィン包埋試料（たとえばFFPE）を装填することができ、その場合、装置は、試料を脱パラフィン処理するために試料リザーバ内の温度を制御することができる。工程119で、装置の蓋を閉じることができる。工程120で、装置はセルフテストを実行することができる。たとえば、オンチップリザーバとインターフェースする装置電極からの電気フィードバックを使用して、液体のプライミングの成否（たとえば気泡検出）をセルフテストすることができる。光学センサを使用して、液体プライミング状態（たとえば、液体が指定の毛細管バリアに達したかどうか）に関するフィードバックを可能にすることができる。他の感知機構、たとえば本明細書に開示されるものを使用することもできる。セルテストが、装置が適切にプライミングされていないと判定するならば、装置はエラー報告131を実行することができる。
工程121で、ITPベースの精製を実施することができる。本明細書に記載されるセンサを使用するフィードバック制御およびプロセスタイミング（たとえばトリガリング）を使用して、ITP精製を制御および／または自動化することができる。装置は、精製がうまく実施されたかどうかを判定し、されなかった場合、エラー報告132を実行することができる。工程122で、装置上のセンサ（たとえば光学センサ）を使用して、たとえば蛍光、UVまたは他の光学検出により、試料を定量化することができる。また、試料サイジングを実施することもできる。装置が、試料が正しく定量化されなかったと判定する、または他の問題を発見するならば、装置はエラー報告133を実行することができる。工程123で、導電率変化を検出することができ、これを使用して、ITP実行を終了するタイミング（たとえば、核酸が指定の溶出位置またはリザーバに達したとき）を指示することができる。また、本明細書に記載される他の検出方法、たとえば温度または駆動電圧を使用して、実行終了のタイミングまたは他のトリガを決定することもできる。たとえば、ITPプロセスを自動化するために、温度または電圧センサを使用して、装置内の流路に印加される電場を制御することができる。一例として、電場を流路に印加してITP精製を開始し得る。感知された電圧変化を使用して、流路内の固定位置、たとえば溶出リザーバまたはその近くにおける温度または他の感知の開始をトリガし得る。閉じ込められた核酸を含むITPゾーンが移動するとき、電圧は変化し得る。ITPゾーンが流路の特徴、たとえば断面積減少区域の区画を通過していることを示す変化を電圧センサによって感知し得、フィードバックを使用して、たとえば印加電流を減らすことにより、電場を変化させ得る。ITPゾーンが溶出リザーバまたはその近くで温度センサを通過するときの温度変化を検出し得、センサからのフィードバックを使用して、たとえば電場を除くことによって電場を制御してITP実行を終了させ得る。工程124で、装置は、たとえばトリガ信号に基づいて、実行を終了させることができる。ITP実行が終了するとき、核酸は、溶出リザーバまたは領域内に配置または隔離され得る。工程125で、装置は流路を閉じることができ、それが溶出量を固定して、溶出のために一定の量を維持することができる（たとえば、溶出量からピペッティングで取り出す間、溶出リザーバまたは産出リザーバへの流入に抵抗する、またはそれを防ぐことにより）。溶出量の固定は、使いやすさを支援することができ、溶出した試料物質の濃度の報告に役立つことができる。工程126で、装置の蓋を開けることができる（たとえばユーザにより、または自動的に）。
工程127で、精製された試料を装置から抽出することができる。チップおよび／または装置は、本明細書に詳述されるように、所与の溶出量のために設計されることができる。装置からの精製物質の回収は、ピペッティングまたは他のやり方でチップから物質を取り出すことによって実施することができる。あるいはまた、試料抽出は、ITPチップをもう1つの流体チップまたはシステムとインターフェースさせることによって実施することもできる（たとえば、溶出リザーバの非存在下）。次いで、他の流体システムを使用して、精製された試料物質に対し、他の操作、たとえば次世代シーケンシング（NGS）ライブラリー調製、試料分析、たとえばPCR、ddPCR、他のシーケンシング操作または他の下流プロセスを実施することができる。工程128で、装置は、試料に関する定量的データ、たとえば試料量および／または試料濃度を報告することができる。装置は、測定値（たとえば蛍光シグナル）を試料定量値に変換するためのアルゴリズムまたは他のソフトウェアを含むことができ、そのデータをユーザに報告することができる。工程129で、プロセスは終了する。
図33は、本明細書に記載される方法、装置およびシステムを使用する自動化ITPのための非限定的かつ例示的な詳細プロセスワークフローを示す。
工程250で、ユーザが機器をオンにし得る。
工程251で、任意選択で機器初期化を実施し得る。初期化は、たとえば、以下のチェック／工程の1つまたは複数を含み得る：（a）圧力制御許容差を0psiおよび－0.1psiでチェックし得る；（b）負圧弁を閉じた状態で流路内の無視し得る流量を確認し得る；（c）比例弁値を観測し得る；（d）HVS温度をチェックし得る；（e）HVS電圧レールをチェックし得る；（f）HVS無効化状態での無電圧を確認し得る；（g）光学素子温度をチェックし得る；（h）光学素子電圧レールをチェックし得る；（i）各LEDをオンにしたときのピックオフ値の増大を確認し得る；（j）各LEDをオンにしたときの検出値の増大を確認し得る；および／または（k）室温またはその付近で赤外線センサを確認し得る。
工程252で、機器が、任意選択で、「Start」または「Home」メニューをユーザに表示し得る。
工程253で、ユーザが、任意選択で、機器表示装置上の「Start New Run」を打鍵し得る。
工程254で、機器ドアが開き得る。
工程255で、ユーザは新品のマイクロ流体チップを機器ステージに配置し得る。
工程256で、任意選択で、「chip-in-place」センサを使用して、チップが機器ステージ上に配置されたかどうか、および／またはチップがステージ上で正しい位置または向きにあるかどうかを検出し得る。
工程257で、機器は、任意選択で、チップ上のバーコード識別子を読み得る。たとえば、ユーザがハンドヘルド型スキャナを使用してもよい。
工程258で、機器は、任意選択で、スキャンされたバーコード識別子に基づいて、実行するプロトコルを選択し得る。
工程259で、機器は、任意選択で、機器（たとえばヒータの）の温度をチェックし得る。たとえば、加熱／冷却要素の温度が機器によって読まれ得る。任意選択の温度センサによって検出される温度が機器によって読まれ得る。たとえば、機器温度と温度センサによって検出された温度とが約5℃以下しか異ならないことをチェックすることにより、機器の温度範囲を確認し得る。
工程260で、機器は、任意選択で、緩衝液（たとえば、1つまたは複数の後続電解質緩衝液、1つまたは複数の先導電解質緩衝液、1つまたは複数の溶出緩衝液など）をチップに装填する方法に関する指示を表示し得る。たとえば、機器は、視覚的および／または色分けされた指示（たとえば図60に示すような）をユーザに表示し得る。
工程261で、ユーザは緩衝液をチップ上にピペッティングし得る。
工程262で、ユーザは、たとえば表示装置上のボタンを押すことにより、機器ドアを閉じ得る。
程263で、機器は、緩衝液の1つまたは複数をチップに装填し得る。表示装置は、任意選択で、たとえば「プライミング進行中」メッセージを表示することにより、装填が実行中であるという指示をユーザに提供し得る。
工程264で、機器は、任意選択で、緩衝試薬が装填されたこと、および流路が緩衝液で正しくプライミングされたことをチェックして確認し得る。装填は、たとえば、本明細書に記載されるように2つの高電圧電極の間の導電率を試験することによって確認され得る。たとえば、10μAを一方の電極からソーシングし得、10μAをもう1つの電極からシンキングし得る。本明細書に記載されるように、2つの電極の間の電圧差を測定し得る。流路のプライミングは、緩衝液装填の確認の前、最中または後で確認され得る。流路プライミングは、たとえば、ソース電極と接地電極との間の導電率を保証することによって確認され得る。
工程265で、機器は、1つまたは複数の緩衝液が正しく装填されたという確認ののち、ドア／蓋を開けて、ユーザがチップにアクセスすることを許し得る。
工程266で、機器は、任意選択で、試料をチップに装填する方法に関する指示をユーザに表示し得る。
工程267で、ユーザは、試料をチップ上にピペッティングし得る。ユーザは、任意選択で、試料装填を可能にするために、チップの試料ウェルからシールを剥がし得る。ユーザは、任意選択で、本明細書に記載されるように試料を装填したのち、さらなる量の「トッパー」を試料リザーバに加え得る。
工程268で、ユーザは、たとえば表示装置上のボタンを押すことにより、機器ドアを閉じ得る。
工程269で、機器は、任意選択で、試料が正しく装填されたことを確認し得る。試料の装填は、本明細書に記載されるように各電極から大地への導電率をチェックすることによって確認され得る。試料装填後に1つまたは複数の緩衝液が装填されないまま残るとき、機器は、残りの緩衝液をチップに装填し得る。
工程270で、機器はITP実行を開始し得る。機器は、任意選択で、チップを装填したのち、チップ中の流体が平衡することを許容するため、所定の期間待機し得る。ITP実行の開始は、高電圧（「HV」）電源をアクティブ化すること、チップの温度を実行温度（「T_run」）に調節すること、および／または光学検出システム（たとえば発光ダイオード）をオンにすることを要し得る。一般的なITP手順のための実行温度は、たとえば、約15℃～約23℃の範囲内であり得る。
工程271で、機器は、任意選択で、本明細書に記載されるように検出された電圧信号を記録し、処理し得る。
工程272で、機器は、任意選択で、本明細書に記載されるようにITPを開始するためのトリガとして作用するための電圧変化を検出し得る。電圧変化は、任意選択で、本明細書に記載されるように駆動電極極性および／または駆動電圧を変化させるためのトリガとして作用し得る。
工程273で、機器は、任意選択で、光学検出を実施し得る。
工程274で、機器は、任意選択で、検出された光学信号を処理し得る。
工程275で、機器は、任意選択で、たとえば、本明細書に記載されるように赤外線センサを使用して、チップ内の所定の位置における温度変化を感知し得る。温度変化は、任意選択で、本明細書に記載されるようにITPを終了させるためのトリガとして作用し得る。
工程276で、機器は、任意選択で、本明細書に記載されるようにITPを終了させるためのトリガとして作用するための電圧変化を検出し得る。
工程277で、機器は、任意選択で、高電圧電源を遮断するようにトリガされ、それにより、ITP実行を終了させ得る。機器はまた、光学システムを停止させ得る。
工程278で、機器は、任意選択で、本明細書に記載されるような流路クローザを使用して流路を封鎖し得る。
工程279で、機器は、任意選択で、ITPが完了したことをユーザに警告するためのインジケータまたはメッセージをユーザに表示し得る。
工程280で、機器は、任意選択で、ITP実行中に収集された任意の定量データをユーザに表示し得る。
工程281で、ユーザは、戻ってもよいし、機械のところにいてもよい。
工程282で、機器は、任意選択で、工程281におけるようにユーザが機器に戻るまで、チップを一定の温度に保持し得る。一定の温度は、たとえば、約4℃～約20℃の範囲内であり得る。
工程283で、ユーザは、任意選択で、たとえば表示装置上のボタンを押すことにより、機器ドア／蓋を開け得る。
工程284で、ユーザは、任意選択で、溶出リザーバから試料を回収し得る。代替的に、または組み合わせて、機器は、任意選択で、溶出リザーバから試料を自動的に回収し得る。その後、試料は、任意選択で、ユーザが望むようなさらなる下流アッセイに使用され得る。
工程285で、ユーザは、使用済みチップを機器から取り出し得る。
工程286で、chip-in-placeセンサが、任意選択で、ユーザによるチップの取り出しを検出し得る。機器に記憶されたバーコード情報を消去し得る。
工程287で、ユーザは、任意選択で、望むならば新たなチップを用いるさらなるITP実行のための試薬および試料を準備し得る。
工程288で、ユーザはドアを閉じ得る。
工程289で、ユーザは、任意選択で、新たなチップ、緩衝液、試料などを用いて工程253～288を所望の回数だけ繰り返し得る。機器は、任意選択で、実行と実行との間のアイドリング中に機器の温度をたとえば約20℃～約25℃の範囲内の温度に調節し得る。
工程290で、ユーザは、任意選択で、ITP実行中に収集されたデータを、たとえば機器上のUSBポートを介して、またはワイヤレス接続を介して転送し得る。
工程291で、ユーザは、任意選択で、機器をオフにし得る。いくつかの例において、機器は、chip-in-placeセンサが機器中にもうチップがないことを確認したとき、所定のアイドリング期間ののちオフになるようにプログラムされ得る。
表1は、図33に記載される例示的方法を使用するITPプロセスの様々な手動工程（ユーザが実施する）または自動化工程（機器が実施する）の一般的な動作時間を示す。
Figure 2023027383000002
これらの問題は、貴重かつ収集し難い、または存在度が低い試料（たとえば、100ng未満の核酸または低い存在度の無傷もしくは非架橋の核酸を含有する試料）試料に対処する場合に特に重要であることができる。そのような試料の場合、現在のプロトコルは、繰り返し精度を欠く、試料物質の損失を招く、短または長鎖核酸標的の場合に偏りを招く、核酸標的の配列に対する偏りを招く、および／または繰り返し精度を欠くおそれがある。このようなプロトコルはまた、プロセス自動化または下流分析との適合性を欠く場合がある。核酸調製のための現在のプロトコルは、液相抽出（LPE）、たとえばフェノール・クロロホルム抽出またはTrizol抽出および固相抽出（SPE）を含むことができる。SPEタイプの手法は、充填ビーズ、モノリシック多孔質構造および／または磁気ビーズを含む構造を使用することができる。場合によっては、LPEおよびSPEタイプの手法は、処理中に機械的剪断を生じさせることができ、それが、長鎖または高分子量核酸の断片化を生じさせる、および／またはその収率を低下させることができる。
本明細書に提供される等速電気泳動法および装置は、固形または半固形組織の溶解物からの核酸の抽出を実施するのに特に好適である。固相抽出（SPE）技術は一般的に、溶解物試料の全量をカラムに通してポンピングして核酸をカラムの表面に選択的に吸着させることによって溶解物を処理する。そのような、液・粒子混合物を含み得る複雑な溶解物を多孔質カラムに通すポンピングは、核酸抽出の効率を低下させることができる、カラムの目詰まりまたは汚損を招くことができる。対照的に、本明細書に記載される等速電気泳動法および装置は、多くの場合、溶解物試料の全量をカラムに通してポンピングまたは「ろ過」することを含まない。代わりに、電場を溶解物に印加して、複雑な試料溶解物全体に分散する帯電し、溶媒和した核酸を泳動させて試料の連続液相に通し、そこから出し得る。核酸は、試料溶解物中の他の溶質、残屑または汚染物質と比べて相対的に高い電気泳動移動度の大きさを含み得る。試料中の溶質は、相対的に低い電気泳動移動度を有し、先導電解質と後続電解質との間の界面に位置する等速電気泳動ゾーンに集束させるには低すぎ得る。電場の印加は核酸を泳動させ得るが、粒子および／または他の組織残屑（たとえば、細胞残屑、非溶解細胞または細胞を他の細胞に結合させ得る組織を含む）は後に残る。したがって、本明細書に提供される等速電気泳動法および装置は、SPEにおけるように混合物全体をカラムに通して処理する必要はなく、帯電し、溶媒和した核酸を複雑な溶解固形組織試料から抽出するのに好適であることができる。
本明細書において使用される「粒子」とは、試料の連続液相（たとえば水溶液）とは異なる相である、試料混合物または試料溶解混合物の成分を指し得る。粒子は、試料混合物の非液体成分であってもよい。粒子は、たとえば、懸濁した固形粒子または試料内に懸濁したコロイド体であることができる。そのような粒子は、約1ナノメートル（nm）～約1ミリメートル（mm）の範囲である多様な特徴的な長さスケールを有することができる。いくつかの例において、粒子は単細胞生物または細胞でなくてもよい。
本明細書に提供される等速電気泳動法および装置は、一般的なSPE法と比べ、試料が流路を通過するとき、ひずみ速度の低下を提供し得る。場合によっては、本明細書に提供される方法および装置は、約250s-1、500s-1、750s-1、1000s-1、2000s-1、3000s-1、4000s-1、5000s-1、6000s-1、7000s-1、8000s-1、9000s-1または10,000s-1未満のひずみ速度を有する。場合によっては、本明細書に提供される方法および装置は、約250s-1、500s-1、750s-1、1000s-1、2000s-1、3000s-1、4000s-1、5000s-1、6000s-1、7000s-1、8000s-1、9000s-1または10,000s-1よりも高いひずみ速度を有する。場合によっては、本明細書に提供される方法は、遠心処理なしで実施され得る。
等速電気泳動化学および操作
図2Aは、核酸を精製する等速電気泳動（ITP）プロセスの例示的な模式図を示す。核酸（DNAおよびRNA）202および汚染物質203を含む試料201、たとえば溶解固形組織試料が、後続電解質（TE）204とともに、先導電解質（LE）205を含有する等速電気泳動流路200に装填される。等速電気泳動流路210に印加される電場220の影響下、核酸212は泳動して汚染物質213から離れ得る。電場はまた、後続電解質214を、流路中、概して核酸の後方にある位置へと泳動させ、概して、先導電解質215を、流路中、概して核酸の前方へと泳動させる。先導電解質の実効移動度の大きさは核酸の実効移動度の大きさよりも大きく、他方、核酸の実効移動度の大きさは後続電解質の実効移動度の大きさよりも大きく、後続電解質の実効移動度の大きさは汚染物質の実効移動度の大きさよりも大きい。
図2Bは、流体デバイス上で等速電気泳動（ITP）を使用して、核酸を解架橋すると同時に解架橋された核酸を架橋核酸および汚染物質（たとえばパラフィン）から切り離すプロセスの例示的な模式図を示す。いくつかの例において、汚染物質は架橋核酸を含み得る。組織溶解および初期脱パラフィン処理のために、パラフィン包埋試料をアルカリ性緩衝液中で流体デバイスに装填し、約10のpHおよび約50℃～約80℃の温度で10～30分間インキュベートし得る。インキュベーションは、等速電気泳動を実施するための電場の印加の前または最中に実施され得る。あるいはまた、試料を先導電解質緩衝液に装填することもできる。インキュベーション後、第一のタイムポイント240で、架橋核酸236およびパラフィン237を含む試料は、後続電解質232とともにITP流路中に位置し得る。ITP流路の前方、先導電解質（LE）ゾーン238中には、先導電解質231およびプロテイナーゼK酵素233がある。第二のタイムポイント250で、50℃で、ITP駆動pHクエンチングがpHを低下させ、プロテイナーゼK酵素が架橋核酸に接触し、それを解架橋して非架橋核酸235を生成すると、それが、ITPゾーン239中で後続電解質と先導電解質との間に集束する。pHの低下（たとえば、約10～12の範囲から約7（または約6.5～約8.5）まで）が、酵素活性および核酸の化学的安定性の改善に適切な環境を提供することができる。第三のタイムポイント260で、プロテイナーゼKはより多くの核酸を解架橋させて遊離タンパク質234を生じさせており、解架橋した核酸は、パラフィン、遊離タンパク質および他の汚染物質からさらに上流へ泳動している。このようなプロセスの動作は、流体デバイスまたはベンチトップ型システムによって自動的に実施されることができる。
場合によっては、試料は、等速電気泳動を実施するために使用される先導電解質205、231の濃度とは異なる濃度の先導電解質205、231を含む試料緩衝液に装填されてもよい。場合によっては、試料は、先導電解質215とは異なる第二の先導電解質を含む試料緩衝液に装填されてもよい。第二の先導電解質は、核酸の実効移動度の大きさよりも大きい実効移動度の大きさを有することができる。第二の先導電解質は、先導電解質215の実効移動度の大きさよりも小さい実効移動度の大きさを有することができる。
場合によっては、試料のpHは、等速電気泳動を実施することによってクエンチされてもよい。いくつかの例において、試料のpHは、約6.5～約8.5の範囲内、たとえば約7または7.5にクエンチされてもよい。
様々な先導電解質および後続電解質を使用してITPを実施することができる。先導電解質は、抽出標的（たとえば核酸）よりも大きい実効移動度の大きさを有するものを選択することができ、後続電解質は、抽出標的よりも小さい実効移動度の大きさを有するものを選択することができる。先導および／または後続電解質は、約10mM～約200mMの濃度で存在することができる。先導および／または後続電解質は、約10mM、20mM、30mM、40mM、50mM、60mM、70mM、80mM、90mM、100mM、110mM、120mM、130mM、140mM、150mM、160mM、170mM、180mM、190mMまたは200mMの濃度で存在することができる。先導および／または後続電解質は、少なくとも約10mM、20mM、30mM、40mM、50mM、60mM、70mM、80mM、90mM、100mM、110mM、120mM、130mM、140mM、150mM、160mM、170mM、180mM、190mMまたは200mMの濃度で存在することができる。先導および／または後続電解質は、多くとも約10mM、20mM、30mM、40mM、50mM、60mM、70mM、80mM、90mM、100mM、110mM、120mM、130mM、140mM、150mM、160mM、170mM、180mM、190mMまたは200mMの濃度で存在することができる。ITPの具体例において使用される先導電解質は、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10またはより多くの異なるイオン種を含むことができる。ITPの具体例において使用される後続電解質は、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10またはより多くの異なるイオン種を含むことができる。先導電解質および／または後続電解質中の異なるイオン種は異なる濃度で存在することができる。たとえば後続電解質または先導電解質内の異なるイオン濃度は、スペーシングゾーンのサイズを操作するために選択することができる。スペーシングゾーンは、あるタイプの標的を別のタイプの標的からさらに切り離す、たとえば解架橋核酸をタンパク質架橋核酸から切り離すために使用することができる。
後続電解質は、実効移動度の大きさが異なるイオンの混合物を含むことができる。第一の実効移動度の大きさを有する第一の後続電解質イオンと、第一のイオンの実効移動度の大きさよりも低い第二の実効移動度の大きさを有する第二の後続電解質イオンとを使用すると、非架橋核酸をタンパク質架橋核酸から切り離すと同時に、両方（または少なくとも解架橋核酸）を汚染物質から切り離すことができる。そのような場合、非架橋核酸は、架橋核酸よりも大きい実効移動度の大きさを有することができる第一の後続電解質イオンよりも大きい実効移動度の大きさを有することができ、他方、架橋核酸は、第二の後続電解質イオンよりも大きい実効移動度の大きさを有することができ、他方、第二の後続電解質イオンは、汚染物質よりも大きい実効移動度の大きさを有することができる。たとえば、架橋核酸および非架橋核酸は、先導電解質および2つの後続電解質、たとえば第一のイオンとしてのカプロン酸および第二のイオンとしてのHEPESを使用して等速電気泳動を実施することにより、別々に濃縮することができる。
電解質イオンはまた、酸性度（たとえばpKa）に基づいて選択することもできる。特定のpKaを有するイオンを、たとえば、ITP流路に沿ってpH変化を生じさせるために選択することができる。イオンはまた、非電気泳動的理由、たとえば下流プロセス（たとえば酵素的プロセス、たとえばPCRまたは次世代シーケンシングライブラリー調製）との適合性のために選択することもできる。たとえば、良好な下流酵素的適合性のためには、カプロン酸、MOPSおよびHEPESを選択することができる。
例示的な先導電解質イオンとしては、塩酸、酢酸、2-クロロイソクロトン酸、サリチル酸、クロロクロトン酸、ニコチン酸、没食子酸、トリクロロ乳酸、酪酸、スルファニル酸、安息香酸、クロトン酸、トリクロロアクリル酸、プロピオン酸、レブリン酸、ソルビン酸、オロチン酸、吉草酸、ピクリン酸、2-ナフタレンスルホン酸、サッカリン、ジニトロフェノール、p-トルエンスルホン酸、アスパラギン酸、トリメチルアクリル酸、イソカプロン酸、カプロン酸、オクチルスルホン酸、ニトロフェノール、GABA、カコジル酸、トリメチルピルビン酸、エチルマレイン酸、エチルフマル酸、トルイル酸、エナント酸、マンデル酸、ケイ皮酸、クレゾール、グルタミン酸、MES、それらの異性体およびそれらの組み合わせがあるが、これらに限定されない。
例示的な後続電解質イオンとしては、カプリル酸、グルコン酸、バニリン酸、デシルスルホン酸、アスピリン、グルクロン酸、ペラルゴン酸、ベンジルアスパラギン酸、アスコルビン酸、ドデシルスルホン酸、MOPS（3-(N-モルホリノ)プロパンスルホン酸）、ジクロロフェノール、カプロン酸、カプリン酸、チロシン、HEPES（4-(2-ヒドロキシエチル)-1-ピペラジンエタンスルホン酸）、それらの異性体およびそれらの組み合わせがあるが、これらに限定されない。
異なる後続電解質イオンの混合物を使用して、移動度段階的分離（たとえば、汚染物質からの架橋核酸からの非架橋核酸の分離）、下流アッセイとの適合性、流体と流体デバイス材料との間の好都合な表面エネルギーまたは接触角、緩衝能力および全イオン溶解度を達成することができる。
先導電解質は先導電解質緩衝液に装填され得る。先導電解質緩衝液は、ITP中に標的核酸を流路中の先導電解質の後方に圧密化するための1つまたは複数の先導電解質を含み得る。先導電解質はまた、標的核酸を、標的核酸の実効移動度の大きさよりも大きい実効移動度の大きさを有する任意の汚染物質または阻害物質から切り離し得る。先導電解質緩衝液はたとえば塩化物を含み得る。先導電解質緩衝液は、先導電解質緩衝液の分離能力が試料核酸のイオン強度よりも大きくなるような十分な濃度の塩化物を含み得る。先導電解質緩衝液は、核酸安定性と適合性のpHを含み得る。先導電解質緩衝液は、電気浸透流を減らす、または最小化するために、界面活性剤（たとえばTween）を含み得る。先導電解質緩衝液は、表面吸着を減らす、または最小化するために、界面活性剤（たとえばBrij-35）を含み得る。先導電解質緩衝液は、本明細書に記載される1つまたは複数の界面活性剤を含み得る。1つまたは複数の界面活性剤の濃度は、LEが本明細書に記載される毛細管バリア（たとえばプラトー型毛細管バリア）を過ぎて制御不可能に濡らさないことを保証するように調節し得る。
いくつかの態様において、先導電解質は高濃度先導電解質緩衝液に装填され、これは、より低濃度の先導電解質緩衝液を緩衝するように作用し得る。高濃度電解質緩衝液は、ITP実行中に発生する電解プロセス中にpHを変化させないような十分な緩衝能力を有し得る。高濃度先導電解質緩衝液は1つまたは複数の先導電解質を含み得、これは、先導電解質緩衝液の先導電解質と同じであってもよいが、より高濃度である。高濃度先導電解質緩衝液はTrisおよび塩化物を含み得る。高濃度先導電解質緩衝液は、緩衝能力を最大化するように構成されたTris：塩化物の比、たとえばITP実行中にTrisの供給源を提供するための高いTris：塩化物の比を含み得る。高濃度先導電解質緩衝液は、高濃度先導電解質緩衝液が高濃度先導電解質緩衝液リザーバの壁を濡らし、負圧の適用時に毛細管バリアに荷重を加えることを保証するために、1つまたは複数の界面活性剤を含み得る。1つまたは複数の界面活性剤の濃度は、LEが本明細書に記載される毛細管バリア（たとえばランプ型バリア）を過ぎて制御不可能に濡らさないことを保証するように調節し得る。
いくつかの態様において、先導電解質は溶出緩衝液に装填され得る。溶出緩衝液は1つまたは複数の先導電解質を含み得る。溶出緩衝液の1つまたは複数の先導電解質は、先導電解質緩衝液の先導電解質よりも低いイオン強度を有し得る。1つまたは複数の先導電解質は、高いほうのイオン強度の電解質緩衝液から低いほうのイオン強度の溶出緩衝液へのITPバンドの受け渡しを可能にし得る。溶出緩衝液は、本明細書に記載される1つまたは複数の下流アッセイ（たとえばNGSライブラリー調製、PCRなど）との適合性を提供し得る。溶出緩衝液は、Trisおよび塩化物、たとえば10mM Tris-HClを含み得る。溶出緩衝液は、核酸安定性と適合性のpHを含み得る。先導電解質緩衝液は、電気浸透流を減らす、または最小化するために、界面活性剤（たとえばTween）を含み得る。先導電解質緩衝液は、流体流路中の気泡成長を減らす、または最小化するために（たとえば、本明細書に記載されるような温度測定中に）、界面活性剤を含み得る。先導電解質緩衝液は、表面吸着を減らす、または最小化するために、界面活性剤を含み得る。溶出緩衝液は、本明細書に記載される1つまたは複数の界面活性剤を含み得る。1つまたは複数の界面活性剤の濃度は、溶出緩衝液が本明細書に記載される毛細管バリア（たとえばランプ型バリア）を過ぎて制御不可能に濡らさないことを保証するように調節し得る。
いくつかの態様において、先導電解質は高濃度溶出緩衝液に装填され、これは、より低濃度の溶出緩衝液を緩衝するように作用し得る（たとえば、より低い濃度は、抽出および本明細書に記載される下流アッセイにおける使用に適する）。高濃度溶出緩衝液は、ITP実行中に発生する電解プロセス中にpHを変化させないような十分な緩衝能力を有し得る。高濃度溶出緩衝液は、高濃度溶出緩衝液と溶出緩衝液との間で最小量（たとえば1μL未満）のキャリーオーバを有し得る。高濃度溶出緩衝液は、キャリーオーバが下流適合性に影響しないような十分に低いイオン濃度を含み得る。高濃度溶出緩衝液はTrisおよび塩化物を含み得る。高濃度溶出緩衝液は、緩衝能力を最大化するように構成されたTris：塩化物の比、たとえばITP実行中にTrisの供給源を提供するための高いTris：塩化物の比を含み得る。高濃度溶出緩衝液は、ロバストな緩衝を達成しながらもキャリーオーバの影響を最小化するのに十分な高さのイオン濃度でTrisおよび塩化物を含み得る。高濃度溶出緩衝液は、高濃度溶出緩衝液が高濃度溶出緩衝液リザーバの壁を濡らし、負圧の適用時に毛細管バリアに荷重を加えることを保証するために、1つまたは複数の界面活性剤を含み得る。1つまたは複数の界面活性剤の濃度は、高濃度溶出緩衝液が、本明細書に記載される毛細管バリア（たとえばランプ型バリア）を過ぎて制御不可能に濡らさないことを保証するように調節し得る。
後続電解質は後続電解質緩衝液中にあり得る。後続電解質緩衝液は、ITP中に標的核酸を流路中の後続電解質の前に詰め込むための1つまたは複数の後続電解質を含み得る。後続電解質はまた、標的核酸を、標的核酸の実効移動度の大きさよりも小さい実効移動度の大きさを有する任意の汚染物質または阻害物質から切り離し得る。後続電解質緩衝液は、ITP実行中に発生する電解プロセス中にpHを変化させないような十分な緩衝能力を有し得る。後続電解質緩衝液はたとえばカプロン酸を含み得る。後続電解質緩衝液はMOPSを含み得る。後続電解質緩衝液はカプロン酸およびMOPSを含み得る。後続電解質緩衝液は高濃度のカプロン酸を含み得る。高濃度のカプロン酸は過度に濡れ性の流体を生じさせ得る。MOPSを後続電解質緩衝液のカプロン酸に加えると、高濃度過ぎるカプロン酸の濡れ性を増すことなく、後続電解質リザーバ中で必要な緩衝能力を提供し得る。後続電解質緩衝液は、核酸安定性と適合性のpHを含み得る。
先導電解質緩衝液は、本明細書に記載される1つまたは複数の界面活性剤（たとえばTween）を含み得る。1つまたは複数の界面活性剤の濃度は、TEが、本明細書に記載される毛細管バリア（たとえばプラトー型毛細管バリア）を過ぎて制御不可能に濡らさないことを保証するように調節し得る。1つまたは複数の界面活性剤の濃度は、電解プロセス中に、ITPバンド、電圧トレースおよび／または温度トレースの乱れを生じさせることができる流体変動を招き得る大きな気泡または移動し、トリガリングにマイナスの影響を及ぼし得る非常に大きな気泡とは違って、小さな気泡しか生成しない、または気泡を生成しないように調節し得る。
等速電気泳動は試料のpHを中性またはほぼ中性にクエンチすることができる。局所pHに影響を及ぼすイオン（たとえばナトリウムイオン（Na+））が等速電気泳動中に試料ゾーンから押し退けられ、それにより、試料ゾーン中のpHを中性方向にシフトすることができる。
等速電気泳動は、一定範囲の電圧、電流および電場強度で実施することができる。たとえば、等速電気泳動は、約100V～約1500Vの電圧で実施することができる。等速電気泳動は、約100V、200V、300V、400V、500V、600V、700V、800V、900V、1000V、1100V、1200V、1300V、1400Vまたは15000Vの電圧で実施することができる。等速電気泳動は、少なくとも約100V、200V、300V、400V、500V、600V、700V、800V、900V、1000V、1100V、1200V、1300V、1400Vまたは15000Vの電圧で実施することができる。等速電気泳動は、多くとも約100V、200V、300V、400V、500V、600V、700V、800V、900V、1000V、1100V、1200V、1300V、1400Vまたは15000Vの電圧で実施することができる。等速電気泳動は、約10nA～約10mAの電流で実施することができる。等速電気泳動は、約10nA、20nA、30nA、40nA、50nA、60nA、70nA、80nA、90nA、100nA、200nA、300nA、400nA、500nA、600nA、700nA、800nA、900nA、1mA、2mA、3mA、4mA、5mA、6mA、7mA、8mA、9mAまたは10mAの電流で実施することができる。等速電気泳動は、少なくとも約10nA、20nA、30nA、40nA、50nA、60nA、70nA、80nA、90nA、100nA、200nA、300nA、400nA、500nA、600nA、700nA、800nA、900nA、1mA、2mA、3mA、4mA、5mA、6mA、7mA、8mA、9mAまたは10mAの電流で実施することができる。等速電気泳動は、多くとも約10nA、20nA、30nA、40nA、50nA、60nA、70nA、80nA、90nA、100nA、200nA、300nA、400nA、500nA、600nA、700nA、800nA、900nA、1mA、2mA、3mA、4mA、5mA、6mA、7mA、8mA、9mAまたは10mAの電流で実施することができる。等速電気泳動は、約10V/cm～約100V/cmの電場強度で実施することができる。等速電気泳動は、約10V/cm、15V/cm、20V/cm、25V/cm、30V/cm、35V/cm、40V/cm、45V/cm、50V/cm、55V/cm、60V/cm、65V/cm、70V/cm、75V/cm、80V/cm、85V/cm、90V/cm、95V/cmまたは100V/cmの電場強度で実施することができる。等速電気泳動は、少なくとも約10V/cm、15V/cm、20V/cm、25V/cm、30V/cm、35V/cm、40V/cm、45V/cm、50V/cm、55V/cm、60V/cm、65V/cm、70V/cm、75V/cm、80V/cm、85V/cm、90V/cm、95V/cmまたは100V/cmの電場強度で実施することができる。等速電気泳動は、多くとも約10V/cm、15V/cm、20V/cm、25V/cm、30V/cm、35V/cm、40V/cm、45V/cm、50V/cm、55V/cm、60V/cm、65V/cm、70V/cm、75V/cm、80V/cm、85V/cm、90V/cm、95V/cmまたは100V/cmの電場強度で実施することができる。
等速電気泳動を使用して試料中の核酸を濃縮することができる。試料中の核酸の濃度は、等速電気泳動後、少なくとも約2倍、5倍、10倍、100倍、1,000倍、10,000倍、100,000倍、1,000,000倍、10,000,000倍、100,000,000倍または1,000,000,000倍、高まることができる。等速電気泳動による核酸の濃縮のための動作時間は、約5時間、4.5時間、4時間、3.5時間、3時間、2.5時間、2時間、1.5時間、1時間、50分、40分、30分、20分、10分、9分、8分、7分、6分、5分、4分、3分、2分、1分、45秒、30秒、20秒、10秒または1秒以下であることができる。場合によっては、等速電気泳動を使用して、試料中の核酸の濃度を、約2分以内に1,000,000倍、高めることができる。場合によっては（たとえば、血液溶解物25μLの試料から）、等速電気泳動を使用して、試料中の核酸の濃度を、約5分以内に100,000倍、高めることができる。
本開示の技術を使用して、試料中の架橋核酸の濃度を低下させることができる。試料中の架橋核酸の濃度は、等速電気泳動後、少なくとも約2倍、5倍、10倍、100倍、1,000倍、10,000倍、100,000倍、1,000,000倍、10,000,000倍、100,000,000倍または1,000,000,000倍、低下することができる。等速電気泳動を使用して、試料中の汚染物質の濃度を低下させることができる。試料中の汚染物質濃度は、等速電気泳動後、少なくとも約2倍、5倍、10倍、100倍、1,000倍、10,000倍、100,000倍、1,000,000倍、10,000,000倍、100,000,000倍または1,000,000,000倍、低下することができる。
核酸試料は、約0.1ピコグラム（pg）～約25マイクログラム（μg）を含有することができる。たとえば、核酸試料は、約5pg～約5μgを含有することができる。核酸試料は、約0.1pg、0.2pg、0.3pg、0.4pg、0.5pg、0.6pg、0.7pg、0.8pg、0.9pg、1pg、2pg、3pg、4pg、5pg、6pg、7pg、8pg、9pg、10pg、20pg、30pg、40pg、50pg、60pg、70pg、80pg、90pg、100pg、200pg、300pg、400pg、500pg、600pg、700pg、800pg、900pg、1ナノグラム（ng）、2ng、3ng、4ng、5ng、6ng、7ng、8ng、9ng、10ng、20ng、30ng、40ng、50ng、60ng、70ng、80ng、90ng、100ng、200ng、300ng、400ng、500ng、600ng、700ng、800ng、900ng、1μg、2μg、3μg、4μg、5μg、6μg、7μg、8μg、9μg、10μg、11μg、12μg、13μg、14μg、15μg、16μg、17μg、18μg、19μg、20μg、21μg、22μg、23μg、24μgまたは25μgを含有することができる。
核酸試料は、デオキシリボ核酸（DNA）、一本鎖DNA、二本鎖DNA、ゲノムDNA、相補的DNA、リボ核酸（RNA）、リボソームRNA、トランスファーRNA、メッセンジャーRNA、マイクロRNAなど、またはそれらの任意の組み合わせを含むことができる。核酸試料は、少なくとも約0.5、1、2、5、10、20、30、40、50、60、70、80、90、100、150、200、250、300、350、400、450または500kbまたはより大きい長さを含むことができる。本開示の技術を使用して、流体デバイスの異なる流路中で異なる試料タイプを抽出することができる。たとえば、異なる流路を使用して、異なる長さおよび／または様々なタイプの核酸を抽出し得る。
いくつかの例において、核酸試料の特徴を別の試料からの1つまたは複数の核酸と比較し得る。特徴は、たとえば、発現レベル、核酸配列、分子量、核酸完全性、核酸の鎖状態または核酸純度であり得る。
核酸試料は、抽出または他の処理の前および／または後で特定の品質であることができる。核酸品質は、RIN値（RNA integrity number）、DIN値（DNA integrity number）、サイズ分布（たとえば電気泳動を使用）および増幅（たとえばPCRによる）または他のやり方の酵素的処理（たとえば、断片化、ライゲーション、a-テーリングまたは次世代シーケンシングライブラリー調製のためのハイブリダイゼーション）される能力をはじめとする様々な評価尺度によって評価することができる。本開示の技術を使用して核酸を抽出または処理し、少なくとも約1.0、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2.0、2.1、2.2、2.3、2.4、2.5、2.6、2.7、2.8、2.9、3.0、3.1、3.2、3.3、3.4、3.5、3.6、3.7、3.8、3.9、4.0、4.1、4.2、4.3、4.4、4.5、4.6、4.7、4.8、4.9、5.0、5.1、5.2、5.3、5.4、5.5、5.6、5.7、5.8、5.9、6.0、6.1、6.2、6.3、6.4、6.5、6.6、6.7、6.8、6.9、7.0、7.1、7.2、7.3、7.4、7.5、7.6、7.7、7.8、7.9、8.0、8.1、8.2、8.3、8.4、8.5、8.6、8.7、8.8、8.9、9.0、9.1、9.2、9.3、9.4、9.5、9.6、9.7、9.8、9.9または10.0のRIN値を有する、抽出または処理された核酸を提供することができる。本開示の技術を使用して核酸を抽出または処理し、多くとも約1.0、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2.0、2.1、2.2、2.3、2.4、2.5、2.6、2.7、2.8、2.9、3.0、3.1、3.2、3.3、3.4、3.5、3.6、3.7、3.8、3.9、4.0、4.1、4.2、4.3、4.4、4.5、4.6、4.7、4.8、4.9、5.0、5.1、5.2、5.3、5.4、5.5、5.6、5.7、5.8、5.9、6.0、6.1、6.2、6.3、6.4、6.5、6.6、6.7、6.8、6.9、7.0、7.1、7.2、7.3、7.4、7.5、7.6、7.7、7.8、7.9、8.0、8.1、8.2、8.3、8.4、8.5、8.6、8.7、8.8、8.9、9.0、9.1、9.2、9.3、9.4、9.5、9.6、9.7、9.8、9.9または10.0のRIN値を有する、抽出または処理された核酸を提供することができる。本開示の技術を使用して核酸を抽出または処理し、少なくとも約1.0、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2.0、2.1、2.2、2.3、2.4、2.5、2.6、2.7、2.8、2.9、3.0、3.1、3.2、3.3、3.4、3.5、3.6、3.7、3.8、3.9、4.0、4.1、4.2、4.3、4.4、4.5、4.6、4.7、4.8、4.9、5.0、5.1、5.2、5.3、5.4、5.5、5.6、5.7、5.8、5.9、6.0、6.1、6.2、6.3、6.4、6.5、6.6、6.7、6.8、6.9、7.0、7.1、7.2、7.3、7.4、7.5、7.6、7.7、7.8、7.9、8.0、8.1、8.2、8.3、8.4、8.5、8.6、8.7、8.8、8.9、9.0、9.1、9.2、9.3、9.4、9.5、9.6、9.7、9.8、9.9または10.0のDIN値を有する、抽出または処理された核酸を提供することができる。本開示の技術を使用して核酸を抽出または処理し、多くとも約1.0、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2.0、2.1、2.2、2.3、2.4、2.5、2.6、2.7、2.8、2.9、3.0、3.1、3.2、3.3、3.4、3.5、3.6、3.7、3.8、3.9、4.0、4.1、4.2、4.3、4.4、4.5、4.6、4.7、4.8、4.9、5.0、5.1、5.2、5.3、5.4、5.5、5.6、5.7、5.8、5.9、6.0、6.1、6.2、6.3、6.4、6.5、6.6、6.7、6.8、6.9、7.0、7.1、7.2、7.3、7.4、7.5、7.6、7.7、7.8、7.9、8.0、8.1、8.2、8.3、8.4、8.5、8.6、8.7、8.8、8.9、9.0、9.1、9.2、9.3、9.4、9.5、9.6、9.7、9.8、9.9または10.0のDIN値を有する、抽出または処理され核酸を提供することができる。本開示の技術を使用して核酸を抽出または処理し、試料の核酸の質量の少なくとも10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％、95％、96％、97％、98％、99％、99.9％または99.99％が、少なくとも約0.5、1、2、5、10、20、30、40、50、60、70、80、90、100、150、200、250、300、350、400、450または500kBまたはより大きい分子量を有するような、抽出または処理された核酸を提供することができる。場合によっては、処理された核酸の質量の約90％～約100％は、約10～約1000bp、約200～約2000bpまたは約200～5000bpである。
等速電気泳動を使用して、所与の出発量の核酸から、核酸のパーセント収率として特徴付けられる抽出効率または収量で核酸を抽出することができる。本開示の技術は、少なくとも約10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％、96％、97％、98％、99％または99.9％の収率で抽出核酸を提供することができる。本開示の技術は、約104ナノグラム（ng）、103ng、102ng、101ng、100ng、10-1ngまたは10-2ng以下を含む低い核酸投入量の場合でさえ、高い収率を提供することができる。図3は、たとえば、一定範囲の異なる核酸投入量および由来からの例示的な核酸収率を示す。核酸の高い収率および／または低い損失は次世代シーケンシングライブラリー調製の場合に重要であることができる。核酸の回収率は100％またはその近くになることができる。
本開示の技術は、低い配列バイアスで、または配列バイアスなしで、核酸を抽出することができる。すなわち、抽出され、精製された核酸の配列組成（たとえば、GCリッチ核酸とATリッチ核酸との比）は、投入された核酸の配列組成に類似する、またはそれと同じであることができる（たとえば図4Aを参照）。抽出された核酸の配列組成と投入された核酸の配列組成との差は、約20％、15％、10％、5％、4％、3％、2％または1％以下であることができる。
本開示の技術は、低い長さバイアスで、または長さバイアスなしで、核酸を抽出することができる。すなわち、抽出された核酸の長さ分布（たとえば、様々なサイズの核酸の割合）は、投入された核酸の長さ分布に類似する、またはそれと同じであることができる（たとえば図4Bを参照）。抽出された核酸の長さ分布と投入された核酸の長さ分布との差は、約20％、15％、10％、5％、4％、3％、2％または1％以下であることができる。たとえば、短鎖核酸（たとえば約10～約300bp）、長鎖核酸（たとえば約10kB、20kB、30kB、40kB、50kB、60kB、70kB、80kB、90kB、100kBまたはより大きい）、または短鎖核酸と長鎖核酸の両方を、低下した欠落またはバイアスで、抽出することができる。固相カラムは、場合によっては、短鎖および／または長鎖核酸物質の最大100％を失うことがある。本開示の技術は、サイズが1塩基から数百キロ塩基までのヌクレオチドを回収することができる。本開示の技術は、試料中に存在する短鎖および／または長鎖核酸の少なくとも約10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％または95％、96％、97％、98％、99％、99.9％または100％を回収することができる。
本開示の技術は、試料からの汚染物質の除去を生じさせることができる。汚染物質としては、包埋材、細胞残屑、細胞外マトリックス成分、組織残屑、包埋残屑、脂質、炭水化物、酵素、ライゲーション副生物、プライマ、非結合プローブもしくはライゲータ、二価金属、洗剤、保存剤、固定剤、抗凝固剤、コラーゲン繊維およびPCR阻害物質があるが、これらに限定されない。汚染物質は、試料の組織もしくは細胞、試料に対して使用された保存剤もしくは包埋材または試料に対して実施された以前の調製、反応もしくはアッセイに由来することができる。たとえば、制限ヌクレアーゼなどの酵素を、フィンガプリントアッセイ法のためにDNAを調製するために使用することができ、消化（たとえばDNアーゼ消化）ののち、DNAを酵素から切り離すことができる。
試料
本開示の技術は、生物学的試料、固形組織、生検材料、組織生検材料、液体生検材料、臓器、腫瘍、新鮮組織、固形臓器、保存組織（たとえばFFPE）、解剖FFPE、新鮮凍結組織、固定試料、固定組織、包埋試料、溶解試料、非溶解試料、細胞間の結合（たとえばギャップジャンクション、タイトジャンクション、アドヘレンスジャンクション）を含む試料、溶解固形組織および核酸を含む試料、多相試料、不均質液体または溶液（たとえば組織、全血または非溶解細胞懸濁液）、ゲノムDNAを含む生物学的試料、溶解および非溶解全血、血漿および血清、口腔スワブ、乾燥血痕および他の法医学試料、新鮮または新鮮凍結（FF）組織、血液もしくは組織から培養または収穫した細胞（溶解および非溶解）、固定細胞、便および体液（たとえば唾液、尿）またはそれらの任意の組み合わせをはじめとする様々な試料タイプを処理するために使用することができる。固形臓器の非限定的な例は、肝臓、膵臓、脳、心臓、胆嚢、結腸、肺および生殖器を含む。試料は、真核生物と原核生物の両方の細胞性および無細胞核酸を含むことができる。固定試料は、化学的に固定または物理的に固定（たとえば加熱または凍結）されていることができる。たとえば、試料は、化学固定剤、たとえばホルマリン、中性緩衝ホルマリン（NBF）、ホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒド、グルタルアルデヒド、グリオキサール、塩化水銀、亜鉛塩、ブアン液、アルコール・ホルマリン・酢酸（AFAまたはFAA）、クエン酸塩・アセトン・ホルマリン（CAF）、アセトン、メタノール、エタノール、クラーク液、カルノア液またはPuchtlerのメタカンで化学的に固定することができる。包埋試料は、ワックス（たとえばパラフィン）、寒天、ゼラチンまたはプラスチック樹脂をはじめとする物質中に包埋することができる。ホルマリン固定パラフィン包埋（FFPE）試料を、本開示の技術を使用して処理することができる。試料は、口腔スワブ、血痕および他の法医学試料を含むことができる。試料は、臨床試料、微細針吸引物、生検材料、全血、溶解血、血清、血漿、尿、細胞培養溶解物または収穫されたばかりの細胞（たとえば血液細胞、解離新鮮組織、幹細胞）溶解物、血液細胞、循環細胞（たとえば循環腫瘍細胞（CTC））、血液または他の体液からの核酸および他の試料カテゴリーを含むことができる。無細胞核酸（たとえばcfDNAまたはcfRNA）を、たとえば非溶解全血から、本開示の技術を使用して回収することができる。多くの場合、無細胞核酸は循環無細胞核酸である。試料は、正常組織、良性新生物、悪性新生物、幹細胞、ヒト組織、動物組織、植物組織、細菌、ウイルスおよび環境ソース（たとえば水）をはじめとする多様な起源に由来することができる。ヒトまたは動物組織としては、上皮組織、結合組織（たとえば血液、骨）、筋組織（たとえば平滑筋、筋骨格、心筋）および神経組織（たとえば脳、脊髄）があるが、これらに限定されない。
試料は、1つまたは複数の粒子を懸濁液中に含むことができる。1つまたは複数の粒子は、コロイドサイズから目視可能な範囲であり得る。1つまたは複数の粒子は、少なくとも約1ナノメートル（nm）、10nm、20nm、30nm、40nm、50nm、60nm、70nm、80nm、90nm、100nm、150nm、200nm、250nm、300nm、350nm、400nm、450nm、500nm、600nm、700nm、800nm、900nm、950nm、1マイクロメートル（μm）、10μm、20μm、30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm、100μm、150μm、175μm、200μm、225μm、250μm、275μm、300μm、350μm、400μm、450μm、500μm、550μm、600μm、650μm、700μm、750μm、800μm、850μm、900μm、950μmまたは1ミリメートル（mm）のサイズを有することができる。1つまたは複数の粒子は、多くとも約1ナノメートル（nm）、10nm、20nm、30nm、40nm、50nm、60nm、70nm、80nm、90nm、100nm、150nm、200nm、250nm、300nm、350nm、400nm、450nm、500nm、600nm、700nm、800nm、900nm、950nm、1マイクロメートル（μm）、10μm、20μm、30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm、100μm、150μm、175μm、200μm、225μm、250μm、275μm、300μm、350μm、400μm、450μm、500μm、550μm、600μm、650μm、700μm、750μm、800μm、850μm、900μm、950μmまたは1ミリメートル（mm）のサイズを有することができる。1つまたは複数の粒子は同じサイズまたは異なるサイズであることができる。試料は、たとえば、サイズが1nm～500μmの範囲である複数の粒子を含み得る。
様々な量の試料を流体デバイス上で処理することができる（たとえば、核酸を抽出し、精製するため）。たとえば、試料量（緩衝液を含む、または含まない）は、少なくとも約1ナノリットル（nL）、10nL、20nL、50nL、100nL、200nL、500nL、1マイクロリットル（μL）、10μL、20μL、30μL、40μL、50μL、60μL、70μL、80μL、90μL、100μL、150μL、175μL、200μL、225μL、250μL、275μL、300μL、350μL、400μL、450μL、500μL、600μL、700μL、800μL、900μL、1ミリリットル（mL）、2mL、3mL、4mL、5mL、6mL、7mL、8mL、9mLまたは10mLであることができる。試料量（緩衝液を含む、または含まない）は、多くとも約1ナノリットル（nL）、10nL、20nL、50nL、100nL、200nL、500nL、1マイクロリットル（μL）、10μL、20μL、30μL、40μL、50μL、60μL、70μL、80μL、90μL、100μL、200μL、300μL、400μL、500μL、600μL、700μL、800μL、900μL、1ミリリットル（mL）、2mL、3mL、4mL、5mL、6mL、7mL、8mL、9mLまたは10mLであることができる。場合によっては、試料量は約1nL～約10nLであることができる。試料量（緩衝液を含む、または含まない）は、少なくとも約1ナノリットル（nL）、10nL、20nL、50nL、100nL、200nL、500nL、1マイクロリットル（μL）、10μL、20μL、30μL、40μL、50μL、60μL、70μL、80μL、90μL、100μL、200μL、300μL、400μL、500μL、600μL、700μL、800μL、900μL、1ミリリットル（mL）、2mL、3mL、4mL、5mL、6mL、7mL、8mL、9mLまたは10mLであることができる。場合によっては、試料量は約1nL～約10nLであることができる。
様々な数の細胞を含む試料を流体デバイス上で処理することができる（たとえば、核酸を抽出し、精製するため）。たとえば、試料は、約20,000個以下、15,000個以下、10,000個以下、9,000個以下、8,000個以下、7,000個以下、6,000個以下、5,000個以下、4,500個以下、4,000個以下、3,500個以下、3,000個以下、2,500個以下、2,000個以下、1,500個以下、1,000個以下、900個以下、800個以下、700個以下、600個以下、500個以下、400個以下、300個以下、200個以下、100個以下、90個以下、80個以下、70個以下、60個以下、50個以下、40個以下、30個以下、20個以下、10個以下、5個以下、2個以下または1個の細胞を含有することができる。場合によっては、試料は、少なくとも約10,000,000個、5,000,000個、1,000,000個、500,000個、100,000個、50,000個、20,000個、15,000個、10,000個、9,000個、8,000個、7,000個、6,000個、5,000個、4,500個、4,000個、3,500個、3,000個、2,500個、2,000個、1,500個、1,000個、900個、800個、700個、600個、500個、400個、300個、200個または100個の細胞を含有する。
様々な質量の試料を流体デバイス上で処理することができる（たとえば、核酸を抽出し、精製するため）。たとえば、試料は、約0.001ミリグラム（mg）～約10mgの組織を含有することができる。試料は、多くとも約0.001mg、0.002mg、0.003mg、0.004mg、0.005mg、0.006mg、0.007mg、0.008mg、0.009mg、0.01mg、0.02mg、0.03mg、0.04mg、0.05mg、0.06mg、0.07mg、0.08mg、0.09mg、0.1mg、0.2mg、0.3mg、0.4mg、0.5mg、0.6mg、0.7mg、0.8mg、0.9mg、1mg、2mg、3mg、4mg、5mg、6mg、7mg、8mg、9mgまたは10mgの組織を含有することができる。試料は、少なくとも約0.001mg、0.002mg、0.003mg、0.004mg、0.005mg、0.006mg、0.007mg、0.008mg、0.009mg、0.01mg、0.02mg、0.03mg、0.04mg、0.05mg、0.06mg、0.07mg、0.08mg、0.09mg、0.1mg、0.2mg、0.3mg、0.4mg、0.5mg、0.6mg、0.7mg、0.8mg、0.9mg、1mg、2mg、3mg、4mg、5mg、6mg、7mg、8mg、9mgまたは10mgの組織を含有することができる。試料は、約0.001mg、0.002mg、0.003mg、0.004mg、0.005mg、0.006mg、0.007mg、0.008mg、0.009mg、0.01mg、0.02mg、0.03mg、0.04mg、0.05mg、0.06mg、0.07mg、0.08mg、0.09mg、0.1mg、0.2mg、0.3mg、0.4mg、0.5mg、0.6mg、0.7mg、0.8mg、0.9mg、1mg、2mg、3mg、4mg、5mg、6mg、7mg、8mg、9mgまたは10mgの組織を含有することができる。
様々な量の核酸を含む試料を流体デバイス上で処理することができる（たとえば、核酸を抽出し、精製するため）。たとえば、試料は、約1マイクログラム（1μg）以下、100ナノグラム（ng）以下、10ng以下、1ng以下、100ピコグラム（pg）以下、10pg以下または1pg以下の核酸を含有することができる。場合によっては、試料は、約1マイクログラム（1μg）以上、100ナノグラム（ng）以上、10ng以上、1ng以上、100ピコグラム（pg）以上、10pg以上または1pg以上の核酸を含有することができる。
試料は試料緩衝液に装填されることができる。試料緩衝液は、標的核酸へのアクセスを提供するために、オフチップ処理中に投入試料を溶解するための溶解剤または界面活性剤を含み得る。試料緩衝液は1つまたは複数の先導電解質を含み得る。試料緩衝液は、重力および／または表面張力によって試料流路に自己装填されるのに十分な濡れ性を有し得る。試料緩衝液は、流体流路の壁への標的核酸の吸着を減らす、または最小化するために、1つまたは複数の界面活性剤を含み得る。試料緩衝液は、溶解および／または核酸保存のために十分な塩を有しながらも核酸の分離を受け入れるように最適化されたイオン含有量を含み得る。当業者は、試料緩衝液（または本明細書に記載される緩衝液のいずれか）のイオン含有量が高ければ高いほど、試料緩衝液の電荷を移動させるためにより多くの電流が必要になることを理解するであろう。
試料は、後続電解質または先導電解質を含む緩衝液に装填されることができる。試料は、ITPを実施するために使用される先導電解質とは異なる第二の先導電解質を含む緩衝液に装填されることができる。試料は、水性アルカリまたは水性中性緩衝液などの緩衝液に装填されることができる。例示的なアルカリ溶液または緩衝液（たとえばDNA抽出の場合）は30～120mM NaOH（場合によっては40～80mM NaOH）を含むことができ、pHが約10～13である（場合によっては、少なくとも1つのさらなる成分を含む）。いくつかの例において、試料をチップに装填する前にアルカリ溶液または緩衝液を用いる処理によって試料を溶解する場合、その後、酸性溶液または緩衝液を加えることによって溶解試料をクエンチして、溶解試料のpHを約7.5～約8.5の範囲内にしたのち、等速電気泳動を実施し得る。例示的な水性緩衝液（たとえばDNAまたはRNA抽出の場合）は、2～150mM Tris-HCl（pH約7～約8）またはBisTris-HCl（pH約5.8～約7.3）を、少なくとも1つのさらなる成分とともに含むことができる。緩衝液中に使用されるさらなる成分は、非イオン界面活性剤または洗剤、イオンまたは双性イオン界面活性剤または洗剤、カオトロピック剤、ジスルフィド結合還元剤、プロテアーゼ、ヌクレアーゼおよび核酸を抽出、精製、濃縮または他のやり方で単離するために核酸を消化、変性、破壊または分解する他の添加物または成分を含むことができる。
試料は、毛細管バリア、特に試料とLEとの間の毛細管バリアにおける核酸の停留を減らす、または最小化するために加えられる後続電解質または先導電解質を含む緩衝液に装填されることができる。たとえば、DNA ITPバンドの圧密化を意図的に減速させるために、少量の後続電解質（たとえばMOPSおよび／またはカプロン酸）を溶解物試料に加え得る。特定の理論によって制限されることを望まないが、これは、DNAが毛細管バリア（たとえば、試料とLEとの接合部におけるクリフ型毛細管バリア）の狭窄空間を通過するとき、DNAをより分散した状態に維持する（そうしないと、より圧密なITPバンドの通過を損なうおそれがある）のに役立ち得ると考えられる。スパイクインされたTEはDNAおよびLEのいずれよりも遅い移動度の大きさを有するため、ITPバンドがLE緩衝液に入ると、TEは遅れをとり、ITPバンドが溶出リザーバに達する前にITPバンドが完全に圧密化することを許し得る。
非イオン界面活性剤または洗剤としては、以下のクラス：オクチルフェノールエトキシレート、ポリソルベート、ポロキサマーまたはポリオキシエチレンからの界面活性剤があるが、これらに限定されない。オクチルフェノールエトキシレート界面活性剤としては、分岐状オクチルフェノキシポリエトキシエタノール（IGEPAL CA-630）、t-オクチルフェノキシポリエトキシエタノール（Triton（商標）X-100）または芳香族炭化水素親油もしくは疎水基を有する他のポリエチレンオキシド鎖があるが、これらに限定されない。ポリソルベート界面活性剤としては、モノラウリン酸ポリエチレングリコールソルビタン（Tween（登録商標）20）、モノオレイン酸ポリエチレングリコールソルビタン（Tween（登録商標）80）またはモノオレイン酸ソルビタン（Span（登録商標）80）があるが、これらに限定されない。ポロキサマー界面活性剤（すなわち、エチレンオキシドおよびプロピレンオキシドに基づくブロックコポリマー）としては、ポリオキシエチレン－ポリオキシプロピレンブロックコポリマー（Pluronic（登録商標）F-68）またはポリエチレン－ポリプロピレングリコールブロックコポリマー（Pluronic（登録商標）F-127）があるが、これらに限定されない。ポリオキシエチレン界面活性剤としては、ノニルフェノキシポリエトキシルエタノール（NP-40）があるが、これらに限定されない。
非イオン界面活性剤または洗剤としては、IGEPAL（登録商標）（たとえばIGEPAL（登録商標）CA-630）、Triton（商標）X-100、Tween（登録商標）20、Tween（登録商標）80、NP-40、他のブロックコポリマー、たとえばPluronic（登録商標）（たとえばF-68またはF-127）、Span（登録商標）80およびPEG化ポリマーまたはコポリマーがあるが、これらに限定されない。非イオン界面活性剤または洗剤を使用すると、流路壁への生物学的分子吸着を低減もしくは防止して、または流体の濡れ性および／または表面張力性を制御して、流体デバイスへの試料の装填を制御することができる。非イオン界面活性剤または洗剤は、約0.0005～5％（v/vまたはw/v）の濃度で存在することができる。たとえば、IGEPAL CA-630は、約0.05～0.5％ v/vで使用することができる。イオン界面活性剤または洗剤としては、ドデシル硫酸ナトリウム（たとえば0.01～2％w/v）、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム（たとえば0.01～2％w/v）、コレステリル硫酸ナトリウム（たとえば0.01％～2％w/v）およびデオキシコール酸ナトリウム（たとえば約10～1000mM）があるが、これらに限定されない。カオトロピック剤としては、尿素（たとえば約0.5～9.5Mまたは場合によっては5～9.5M）、チオ尿素、ブタノール、エタノール、塩化グアニジニウム、過塩素酸リチウム、酢酸リチウム、塩化リチウム、塩化マグネシウム、フェノールおよびプロパノールがあるが、これらに限定されない。たとえば、RNAまたはDNAいずれかの抽出または全核酸抽出の場合、7.0M尿素および2.0Mチオ尿素を5～50mM Tris-HCl（場合によっては10～20mM Tris-HCl）緩衝溶液中で使用することができる。尿素：チオ尿素の比は、少なくとも約1：1、1.5：1、2：1、2.5：1、3：1、3.5：1、4：1、4.5：1、5：1、6：1、6.5：1、7：1、7.5：1または8：1であることができる。ジスルフィド結合還元剤としては、DTT（たとえば約0.1～40mMまたは場合によっては約10mM）およびベータメルカプトエタノール（たとえば約0.5～2％または場合によっては約1％）があるが、これらに限定されない。プロテアーゼとしては、プロテイナーゼK、プロテアーゼ、エンドプロテイナーゼ（たとえばトリプシン、LysC、GluC、AspN）、ペプチダーゼ、ペプシンおよびパパインがあるが、これらに限定されない。ヌクレアーゼとしては、非特異的核酸消化酵素、たとえばDNアーゼ、たとえばDNアーゼI（たとえば、DNAフリーRNA抽出物を調製するための）およびRNアーゼ、たとえばRNアーゼA、RNアーゼTまたはそれらの組み合わせ（たとえば、RNAフリーDNA抽出物を調製するための）があるが、これらに限定されない。また、ヌクレアーゼとしては、特定の核酸配列で切断することができ、予測可能な断片サイズおよび断片サイズ分布を生成することができる特異的核酸消化酵素（たとえば制限酵素）がある。場合によっては、本明細書に提供される1つまたは複数の方法またはプロセスは、ヌクレアーゼを使用せずに、DNアーゼを使用せずに、またはRNAアーゼを使用せずに、実施される。たとえば、本明細書に提供される方法は、DNAアーゼを使用しないRNA抽出を含む。
制限酵素としては、タイプ1～タイプVの制限酵素、BamHI、EcoP15I、EcoRI、EcoRII、EcoRV、HaeIII、HgaI、HindIII、HinFI、KpnI、NotI、PstI、PvuII、SacI、SalI、SmaI、SpeI、SphI、XbaIおよびStuIがあるが、これらに限定されない。ヌクレアーゼは、50～400μg/mLを含む濃度で使用することができる。ヌクレアーゼ消化は、約20℃～約37℃を含む温度で実施することができる。トランスポサーゼ、リガーゼ、ポリメラーゼおよびホスファターゼなどの他の核酸修飾酵素を使用することもできる。リゾチームなどの他のタンパク質またはポリヌクレオチド消化または分解剤を使用することもできる。
流体デバイスへの装填の前に、試料を様々な程度の前処理に付すことができる。場合によっては、試料を単に緩衝液に装填したのち流体デバイスに装填し、デバイス上で他の任意の所要または所望の試料調製工程を実施することができる。他の場合には、試料を、処理流体、たとえば溶液または緩衝液で事前に満たされている試料リザーバに加えることができる。他の場合には、試料を、包埋材の除去、組織破壊、細胞溶解または消化に付したのち、流体デバイスに装填することができる。一例においては、試料を、脱パラフィン処理したのち流体デバイスに装填し、流体デバイス上で核酸の解架橋を実施する。もう1つの例においては、試料を、脱パラフィン処理し、破壊し、溶解したのち流体デバイスに装填し、任意選択で、流体デバイス上で核酸の解架橋を実施する。もう1つの例においては、試料を、脱パラフィン処理したのち流体デバイスに装填し、流体デバイス上で組織破壊および細胞溶解を実施する。もう1つの例において、試料を流体デバイスに装填し、脱パラフィン処理、組織破壊、細胞溶解および核酸の解架橋をすべて流体デバイス上で実施する。試料調製工程は本開示中でさらに詳細に説明される。
試料調製
等速電気泳動の前に試料を調製することができる。試料調製は、包埋材の除去、組織破壊、細胞溶解、タンパク質の消化、核酸架橋の解除、等温酵素的プロセス、酵素的増幅、酵素的消化、細胞間結合の破壊、細胞外マトリックスの破壊、結合組織の破壊およびそれらの組み合わせをはじめとする工程を含むことができる。試料調製は、ポリメラーゼ連鎖反応（PCR）または他の核酸増幅、関心対象の物質（たとえば細胞、核酸）の単離または精製、プローブハイブリダイゼーションおよび抗体ハイブリダイゼーション（たとえば、ヌクレオソームへの抗体のハイブリダイゼーション）などの技術を含むことができる。場合によっては、試料は、さらなる分析のために、試料からの細胞から物質の一部分を単離することによって調製することもできる。たとえば、循環腫瘍細胞を、フローサイトメータまたは磁気カラムなどのセルソーティング装置を使用して、不均質な細胞集団から単離することができる。もう1つの例においては、末梢血リンパ球（PBL）または末梢血単核細胞（PBMC）を血液試料から単離することができる。試料調製は、オンデバイスまたはオフデバイスで実施することができる。場合によっては、いくつかの試料調製工程をオフデバイスで実施したのち、試料を流体デバイスに装填し、そこでさらなる試料調製工程を実施する。
包埋試料中の生物学的物質（たとえば細胞、組織、核酸）を包埋材から取り出すことができる。たとえば、パラフィン包埋試料を脱パラフィン処理することができる。包埋材の除去は、加熱処理、化学処理（たとえば酸または塩基）、酵素的処理およびそれらの組み合わせをはじめとする技術を使用して実施することができる。脱パラフィン処理は、試料の化学処理、試料の熱処理、試料の酵素的処理または他の方法によって実施することができる。たとえば、脱パラフィン処理は、中性緩衝液またはいくぶん酸性の緩衝液（たとえばpH約5.5まで）またはいくぶん塩基性（pH約9まで）もしくはアルカリ性の溶液（たとえばpH約12～約13）の存在下、高温（たとえば約50℃～約80℃）で実施することができる。包埋材の除去は、オフデバイスまたはオンデバイスで実施することができる。一例においては、包埋試料を、容器中、高温でインキュベートしたのち、流体デバイスに装填することができる。もう1つの例においては、包埋試料を、流体デバイスに装填し、装置上、たとえば流路またはリザーバ中、高温でインキュベートすることができる。
包埋材の除去は、加熱処理によって実施することができる。包埋材を除去するためのインキュベーションは、少なくとも約35℃、37℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃、95℃、96℃、97℃、98℃、99℃、99.5℃または100℃の温度で実施することができる。包埋材を除去するためのインキュベーションは、約40℃～約80℃、約50℃～約80℃、約50℃～約99.9℃または約95～約99.5℃の温度で実施することができる。包埋材を除去するためのインキュベーションは、少なくとも約1分、2分、3分、4分、5分、6分、7分、8分、9分、10分、15分、20分、25分、30分、35分、40分、45分、50分、55分、60分、65分、70分、75分、80分、85分、90分、95分、100分、105分、110分、115分または120分の期間、実施することができる。包埋材を除去するためのインキュベーションは、約1分～約20分、約1分～約30分、約1分～約60分、約1分～約120分または約5分～約20分の期間、実施することができる。包埋材を除去するためのインキュベーションは、たとえば、少なくとも約37℃の温度で少なくとも約1分の期間、実施することができる。包埋材を除去するためのインキュベーションは、アルカリ性緩衝液または中性緩衝液（たとえば溶解緩衝液）の存在下で実施することができる。アルカリ性緩衝液（たとえば溶解緩衝液）は、少なくとも約8.5、9.0、9.5、10.0、10.5、11.0、11.5、12.0、12.5、13.0または13.5のpHを有することができる。中性緩衝液は約7.0（たとえば約7～約8）のpHを有することができる。
組織または細胞は、破壊または溶解されると、分離、精製または抽出のために核酸を放出することができる。組織破壊または細胞溶解は、機械的応力、音波処理、電気穿孔法、浸透圧、化学処理（たとえば酸または塩基）、酵素的処理、加熱処理およびそれらの組み合わせをはじめとする技術を使用して実施することができる。たとえば、圧力を使用して、組織を、機械的に組織を破壊する、または細胞を溶解するための構造（たとえば流路、樹脂、たとえばフリットもしくは多孔質樹脂またはガラス材料）に押し通すことができる。場合によっては、後続電解質緩衝液は1つまたは複数の組織破壊剤および／または細胞溶解剤を含むことができる。場合によっては、先導電解質緩衝液は1つまたは複数の組織破壊剤および／または細胞溶解剤を含むことができる。場合によっては、包埋材の除去は、組織破壊または細胞溶解と同じプロセスによって達成することができる。たとえば、高温（たとえば約30℃～約80℃、約50℃～約80℃または約30℃～約65℃）でのインキュベーションが、包埋材の除去、組織破壊および細胞溶解を達成することができる。組織破壊または細胞溶解は、オフデバイスまたはオンデバイスで実施することができる。一例においては、組織試料を容器中で破壊したのち、流体デバイスに装填する。もう1つの例においては、事前に流体デバイスに装填されている組織試料をデバイス上で破壊する。
組織または細胞を含む試料は、流体デバイスに装填する前または後に、等速電気泳動と適合性の溶解溶液または緩衝液を使用して溶解することができる。等速電気泳動と適合性の溶解緩衝液は、非イオン界面活性剤または洗剤、イオンまたは双性イオン界面活性剤または洗剤、カオトロピック剤、ジスルフィド結合還元剤、プロテアーゼ、ヌクレアーゼおよび核酸を抽出、精製、エンリッチ（濃縮）または他のやり方で単離するために核酸を消化、変性、破壊または分解する他の添加物または成分を含むことができる。場合によっては、溶解緩衝液はアルカリ性緩衝液を含み得る。場合によっては、溶解緩衝液はアルカリ性緩衝液を含まなくてもよい。例示的な溶解緩衝液は、本明細書に記載されるように、0.5M～9.5M、4M～9Mまたは6.5M～7M尿素を含み得る。例示的な溶解緩衝液は、本明細書に記載されるように、0.5M～3.5Mまたは1.5M～2.5Mチオ尿素を含み得る。例示的な溶解緩衝液は、0.5～9.5M尿素およびチオ尿素、たとえば7M尿素および2Mチオ尿素を、本明細書に記載される非イオン界面活性剤とともに含み得る。尿素を単独で、またはチオ尿素と組み合わせて使用すると、核酸精製のための細胞を溶解し得る。組み合わさると、尿素およびチオ尿素は、相乗的に作用して細胞を溶解し得、核酸精製のための非荷電の等速電気泳動適合性緩衝液を提供し得る。
例示的な溶解緩衝液は、非イオン界面活性剤、たとえば本明細書に記載される0.05～0.5％v／vのIGEPAL CA-630を含み得る。場合によっては、溶解緩衝液は1つまたは複数の後続電解質を含み得る。場合によっては、溶解緩衝液は、後続電解質緩衝液を、本明細書に記載される、組織破壊または細胞溶解のための添加物とともに含み得る。場合によっては、溶解緩衝液は1つまたは複数の先導電解質を含み得る。場合によっては、溶解緩衝液は、先導電解質緩衝液を、本明細書に記載される、組織破壊または細胞溶解のための添加物とともに含み得る。場合によっては、溶解緩衝液は1つまたは複数の先導電解質および1つまたは複数の後続電解質を含み得る。場合によっては、溶解緩衝液は、1つまたは複数の先導電解質および1つまたは複数の後続電解質を、本明細書に記載される、組織破壊または細胞溶解のための添加物とともに含み得る。
場合によっては、本明細書における方法またはプロセスは、溶解反応中に、DNAおよび／またはRNAの機械的破壊を最小化する溶解緩衝液を使用して、細胞または組織試料を溶解することを含み得る。たとえば、細胞または組織は、Tris（たとえば5mM、10mM、20mM、30mM Tris）をHCl（たとえば1mM、5mM、10mM HCl）および非イオン界面活性剤とともに含有する緩衝溶液中で溶解し得る。非イオン洗剤（たとえばIGEPAL CA-630）は、溶解緩衝液中、約1％、約2％、約3％、約4％またはより多く、または約1％未満で存在し得る。細胞または組織は、反転および低速（自動化ピペット）などによってやさしく混合することにより、溶解緩衝液中に溶解し得る。場合によっては、プロテイナーゼKなどの酵素が溶解物または溶解緩衝液に含まれてもよい。場合によっては、溶解は遠心処理なしで実施される。場合によっては、遠心処理が溶解法において使用される。溶解物は、高分子量DNA断片などの所望の分析対象物を精製するために、等速電気泳動装置に導入され得る。
試料中のタンパク質は、たとえば、プロテアーゼによる酵素的消化によって消化することができる。プロテアーゼとしては、プロテイナーゼK、プロテアーゼ、エンドプロテイナーゼ（たとえばトリプシン、LysC、GluC、AspN）、ペプチダーゼ、ペプシンおよびパパインがあるが、これらに限定されない。リゾチームなどの他のタンパク質またはポリヌクレオチド消化または分解剤を使用することもできる。タンパク質の消化は、架橋核酸から架橋性タンパク質を除去して、架橋核酸を非架橋核酸に転換することができる。タンパク質の消化は、室温または本明細書に記載される高温（たとえば約25℃より高い）で実施することができる。
試料は、試料量がリザーバを通過して流路に入り、試料量の20％未満がリザーバ中に残り、その後、イオン電流を流路中の試料量に印加することができるような装置（たとえば、少なくとも1つの流路に接続された少なくとも1つのリザーバを有する界面動電装置またはシステム）上で処理されることができる。イオン電流は実質的に流路を通過し得ない。場合によっては、試料量の50％、45％、40％、35％、30％、25％、20％、19％、18％、17％、16％、15％、14％、13％、12％、11％、10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％または1％未満がリザーバ中に残る。
試料は、リザーバを通過して流路に入る試料量が、リザーバに装填された試料量の少なくとも50％であり、その後、イオン電流を流路中の試料量に印加することができるような装置（たとえば、少なくとも1つの流路に接続された少なくとも1つのリザーバを有する界面動電装置またはシステム）上で処理されることができる。場合によっては、試料量の少なくとも50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％、99％またはより多くがリザーバから流路に移される。場合によっては、リザーバに装填される全量はリザーバの容積以下である。イオン電流は実質的に流路を通過し得ない。場合によっては、イオン電流の印加は、等速電気泳動を実施することを含む。
いくつかの態様において、試料量がリザーバに装填され、次いで流路に装填されたのち、流路の中への試料量の移動を促進するために、トッパー緩衝液がリザーバに加えられてもよい。さらなる試料量を流路に「押し込む」ための量のトッパー緩衝液をリザーバに加え得る。たとえば、残る試料量の少なくとも一部分を流路の中へ移動させるために、リザーバ中に残る試料の量以上の量のトッパー緩衝液をリザーバに加え得る。トッパー緩衝液は、たとえば、試料緩衝液と同じ緩衝液を含み得るが、その中に分析対象物を有しない。
等速電気泳動装置
等速電気泳動および／または試料調製（たとえば脱パラフィン処理、消化、溶解）は、流体デバイス、たとえばマイクロ流体チップ中で実施することができる。たとえば、図5Aは、試料入口501および後続電解質リザーバ502を有する試料調製（たとえば脱パラフィン処理）ゾーン500と、先導電解質リザーバ511および溶出出口520を有する精製（たとえば等速電気泳動）ゾーン510とを有する流路の模式図を示す。毛細管バリアが、電圧を印加する前に、試料流体と先導電解質緩衝液との間の界面を提供し得る。毛細管バリアは、試料流体および後続電解質緩衝液の混合または圧力駆動流を制限する、減らす、または防ぐために、試料調製ゾーン500と後続電解質リザーバ502との間に提供され得る。毛細管バリアは、ゾーン510および先導電解質リザーバ511の内容物の混合または圧力駆動流を制限する、減らす、または防ぐために、精製ゾーン510と先導電解質リザーバ511との間に提供され得る。もう1つの例において、脱パラフィン処理は、はじめにオフチップで実施することもできるし、出発原料のせいで不要であることもでき、その場合、流路は、溶解および消化ゾーン（たとえばpH7、56℃）と、架橋解除および精製（たとえば等速電気泳動）ゾーン（たとえばpH7、80℃）とを含むことができる。もう1つの例において、脱パラフィン処理は、はじめにオフチップで実施することもできるし、出発原料のせいで不要であることもでき、その場合、流路は、溶解および消化ゾーン（たとえばpH7、温度T1）と、架橋解除および／または精製（たとえば等速電気泳動）ゾーン（たとえばpH7、温度T2）とを含むことができる。もう1つの例において、脱パラフィン処理は、はじめにオフチップで実施することもできるし、出発原料のせいで不要であることもでき、その場合、流路は、破壊および／または溶解ゾーン（たとえばpH7、温度T1）と、消化および／または精製（たとえば等速電気泳動）ゾーン（たとえばpH7、温度T2）とを含むことができる。もう1つの例において、脱パラフィン処理は、はじめにオフチップで実施することもできるし、出発原料のせいで不要であることもでき、その場合、流路は、破壊および／または溶解ゾーン（たとえばpH7、温度T1）と、等温酵素的増幅ゾーン（たとえばpH7、温度T2）とを含むことができる。もう1つの例において、脱パラフィン処理は、はじめにオフチップで実施することもできるし、出発原料のせいで不要であることもでき、その場合、流路は、破壊および／または溶解ゾーン（たとえばpH7、温度T1）と、等温酵素的消化ゾーン（たとえばpH7、温度T2）とを含むことができる。場合によっては、流路は、3つのゾーン、たとえば破壊および／または溶解ゾーン（たとえばpH7および温度T1）、等温酵素的増幅ゾーン（たとえばpH7、温度T2）および精製（たとえば等速電気泳動）ゾーン（たとえばpH7および温度T3）を含み得る。図5Bは、図5Aに示す、それぞれ8つの並行流路を有する例示的な流体デバイスカートリッジを示す。図5Cは、図5Bに示す流体デバイスの上面図を示し、図5Dおよび図5Eはそれぞれ側面図および端面図を示す。デバイスは、試料入口またはリザーバ530、ITP電解質緩衝液リザーバ531および試料溶出出口またはリザーバ532を含むことができる。流路および／またはリザーバは1つまたは複数の空気ポートに結合されてもよい。流体デバイスの8つの並行流路それぞれは、他の流路それぞれから独立して作動し得る。場合によっては、各流路は、ITPを駆動するための専用の電極および電気回路のセットを有する。電極は、試料物質に直接接触しないよう、たとえば後続電解質リザーバ502および先導電解質リザーバ511中に配置され得る。
いくつかの例において、並行流路間に流体またはイオン流はほとんどまたは全く存在し得ない。場合によっては、並行流路は互いに流体連通していなくてもよい。並行流路間の流体漏れ量は、1時間あたり約0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9または1μL未満であり得る。
いくつかの例において、並行流路が互いから電気的に隔離されるよう、並行流路間に電気的連通はほとんどまたは全く存在し得ない。並行流路それぞれは、流路それぞれに独立した電場を印加するために、独立して電気的に制御され得る。いくつかの例において、流路間の漏電量は、約0.1マイクロアンペア（μA）、0.2μA、0.3μA、0.4μA、0.5μA、0.6μA、0.7μA、0.8μA、0.9μAまたは1μA未満である。いくつかの例において、流路間のインピーダンスは、0.1メガオーム（MOhm）、0.2MOhm、0.3MOhm、0.4MOhm、0.5MOhm、0.6MOhm、0.7MOhm、0.8MOhm、0.9MOhm、1MOhm、5MOhm、10MOhm、20MOhm、30MOhm、40MOhmまたは50MOhmよりも大きくあり得る。
いくつかの例において、並行流路それぞれは、同じ電流または電圧源に結合され、独立して電気的に制御され得る。いくつかの例において、並行流路それぞれは、異なる電流または電圧源に結合され、独立して電気的に制御され得る。
図34は、ITP中、並行流路中の漏電を検出し、防ぐように構成された回路を示す。回路は、単一のHV電極からITPシステム中への電流と、高電圧ボードを通って漏れる電流とをモニタするように構成され得る。2つの電流を規則的な間隔で、または継続的に測定することにより、リーク電流が変化する場合でも、チップへの電流を正確に制御することができる。これは、電極が正味ソース構成または正味シンク構成のいずれかで作動することを許し得る。回路は、電圧源VS、シンク電流制御装置3406、ソース電流制御装置3408ならびに制御電流源3406および3408を通って流れる電流を測定する2つの電流測定回路3405および3409を含み得る。制御電流源は、マイクロプロセッサにより、デジタル・アナログコンバータ（DAC）3402および3403の使用を通して制御されることができる。DAC3402は、電極および漏れ経路への電流を制御し得る。DAC3403は漏れ経路への電流を制御し得る。測定された電流は、マイクロプロセッサにより、アナログ・デジタルコンバータ（ADC）3401および3404の使用を通して読まれることができる。ADC3401はソースVSにおける電流を測定し得る。ADC3404は、大地に送られる、漏れ経路における電流を測定し得る。電流制御源3406および3408は、電流源3408が電流を負荷3407に供給することができるよう、また、電流源3406が負荷3407から電流をシンクすることができるよう、負荷3407と結合され得る。負荷3407に流れ込む電流をIRLと指定することができる。制御電流源3408を通って流れる電流をIm1と指定することができる。制御電流源3406を通って流れる電流をIm2と指定することができる。したがって、負荷3407に流入する、またはそれから流出する電流は式IRL＝Im1－Im2によって表すことができる。電流Im1は、Ic1によって指定される、制御源3408によって命令される電流と、IL1によって指定される、任意の物理的に実現可能な回路中に存在する寄生導電路によるリーク電流の両方で構成される。電流Im1は式Im1＝Ic1＋IL1によって表すことができ、同様に、電流Im2はIm2＝Ic2＋IL2によって表すことができる。ひいては、負荷3407に流入する、またはそれから流出する電流は式IRL＝Ic1＋IL1－Ic2－IL2によって表すことができる。いくつかの用途において、IRL＝0になるように回路をオフ状態に命令することが望ましい場合がある。これを達成するために、制御電流源は一般的に、Ic1＝0およびIc2＝0になるように命令されるが、リーク電流IL1およびIL2のせいで、オフ状態中に負荷3407に流入する、またはそれから流出する電流は、IRL＝IL1－IL2によって表されるいくらかの非ゼロ電流であり得る。オフ状態電流IRLをリーク電流IL1またはIL2よりも有意に小さい値まで減らすために、回路は、IRLに流れる電流の残りがゼロになるまで、さらなる電流を誘導して制御電流源3406または3408のいずれかに通すことができる。たとえば、回路は、Ic1＝Ic2＋IL2－IL1またはIc2＝Ic1＋IL1－IL2のいずれかを設定することができる。いずれの場合でも、結果的な電流IRLはIRL＝0に減る。換言するならば、回路は、電流源3406、3408からの電流を調節して、リーク電流を平衡させ、中和して、並行流路間の正味流を0にすることができる。
制御電流源が一定の期間だけ負荷に印加され、一定の期間だけ負荷から除かれる多くの用途、たとえば等速電気泳動においては、制御電流源が除かれるとき、電流源回路が負荷の中に漏らす電流はできるだけ少ないことが望ましいといえる。電流源を構築するために使用される多くまたはすべての回路部品は、制御回路がオフにされるとき、いくらかの寄生リーク電流が回路に流れることを許し得る。一般的に、漏電の最小化は、より低い寄生漏電特性を示す、より洗練され、より高品質の部品の使用を必要とするが、それは、より高いコストで実現され、多くの場合、回路を実装するためにより多くの物理量を必要とする。開示される開示は、リーク電流を負荷から離れるように誘導することにより、負荷に印加されるリーク電流を減らすことを可能にする。したがって、本開示は、電流源の構築においてより簡単な回路部品を使用することを可能にして、他の目的、たとえばより低いコストまたは物理サイズのために最適化されている回路部品を用いてより低いリーク電流を実現し得る電流源を可能にし得る。漏電は、材料層が基板表面の流体流路を閉じる流体流路の間で液体が漏れることから生じ得る。基板表面全体の層の確実な接着の保証がそのような漏れを減らし得る。漏電はまた、異なる流体回路のポート、特に流体流路への負圧の供給源であるポートの間を液体が移動することからも生じることができる。そのようなポートに疎水性バリアを提供すると、そのような漏れを減らし得る。
いくつかの例において、等速電気泳動装置上の各ゾーンは加熱されることができる。いくつかの例において、ゾーンは同じ温度に加熱される。いくつかの例において、個々のゾーンは異なる温度に加熱される。いくつかの例において、第一のゾーンは、37℃よりも高い温度、たとえば約60℃～約100℃の範囲内に加熱され得る。いくつかの例において、第二のゾーンは、37℃よりも高い温度、たとえば約40℃～約60℃の範囲内に加熱され得る。
等速電気泳動流体デバイスは、緩衝液装填リザーバ、試料装填リザーバ（固体、多相または他の不均質液体または溶液、たとえば組織、全血液または非溶解細胞懸濁液を受け入れるリザーバを含む）、先導電解質リザーバ、後続電解質リザーバ、試薬リザーバ、溶出リザーバ（たとえば、処理された試料を取り出すための）および気体または空気リザーバをはじめとする1つまたは複数のリザーバを含むことができる。場合によっては、1つの物理的リザーバを複数の目的、たとえば緩衝液装填および試料装填に使用することができる。液体または空気リザーバは、液体装填のための外部圧を（たとえば、液体ウェルには正圧を、または気体のみのリザーバには真空を）加えるために使用することができる。当業者には、本明細書に記載されるリザーバのいずれかを使用して、本明細書に記載される緩衝液および／または試料のいずれかを装填または回収し得ることが理解されよう。
リザーバは、加熱または冷却源と熱的に連通していることができ、リザーバおよびその内部の任意の物質（たとえば試薬、試料、生成物）の温度の制御を可能にする。たとえば溶出リザーバは、流体デバイス内にある、溶出生成物の温度を制御する（たとえば構造、完全性の保存のため）ために熱的に制御されることができる。
試薬リザーバは、等速電気泳動の前、最中または後に試料を処理するための1つまたは複数の試薬を装填するために使用することができる。試薬は、消化試薬、増幅試薬、逆転写試薬、サイズベースの分離のための直鎖状ポリマー溶液、ハイブリダイゼーション反応のためのプローブ、ライゲーション試薬、色素（たとえば、本明細書に記載されるインターカレート色素）、トレーサ、標識および他の試薬を含むことができる。試薬リザーバは、反応が起こることができる反応流路または別の流路の反応区画に接続されることができる。反応（たとえば、核酸またはタンパク質との酵素的反応）を触媒する、核酸をハイブリダイズまたは融解する、または核酸からインターカレート色素を除去する（たとえば溶出の前に）ために加熱または冷却を適用することができる（たとえば、本明細書に詳述される温度制御装置を用いて）。加熱および冷却はまた、ITPを実施するための一定の動作温度を制御するために（たとえば、ジュール加熱の効果を減らすために冷却を適用することができる）、または、たとえば精製された核酸の安定貯蔵のためにリザーバ（たとえば溶出リザーバ）を一定の温度（たとえば室温よりも低い）に維持するために、使用することができる。光学インターロゲーション、蛍光励起および反応エネルギーまたは触媒作用を含む目的のために光を適用することができる（たとえば、本明細書に詳述される光源を用いて）。
気体もしくは空気リザーバまたは気体もしくは空気出口は、気体流路を介して流体デバイス内の液流路に接続されて、流体デバイスから空気または他の気体のパージを可能にすることができる（たとえば、流体デバイスの液体充填中）。気体もしくは空気リザーバまたは空気ポートは、気体流路を介して液流路に接続されて、流体デバイス上またはその内部の流体のポンピングを可能にすることができる（たとえば、リザーバから流路中に流体をポンピングするため）。
デバイスは、互いに接続された複数の精製（たとえば等速電気泳動）ゾーンを含むことができる。たとえば、第二の等速電気泳動ゾーンは、第一の等速電気泳動ゾーンから切り離され、かつそれと平行に延びることができ、並行処理のために試料バンドを指定の比（たとえば、2つのゾーン間の電流比に基づく）で分割することを可能する。
流体デバイスは複数の精製ゾーンを並行に含むことができる（たとえば図5Cを参照）。たとえば、流体デバイスは1つよりも多いセットの精製ゾーンを含むことができ、各セットが、対応するリザーバ、入口、出口、流路および本明細書に記載される任意の他の構成要素（たとえば試料調製ゾーン、電極、ヒータ、検出器）を並行に有し、互いから切り離され、試料を独立して処理することができる。流体デバイスは、少なくとも2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、24、48、96またはより多くの精製ゾーンを並行に含むことができる。流体デバイスは複数の流路を並行に含むことができる。流体デバイスは、少なくとも2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、24、48、96またはより多くの流路を並行に含むことができる。並行に配置された構成要素、たとえば精製ゾーンまたは流路は、様々なデバイス層（たとえば水平層または垂直層）中で横並びに配置されることもできるし、異なる配列に配置されることもできる。並行な構成要素は、同一であることもできるし、異なるふうに設計されることもできるが、同等またはほぼ同等に機能することができる。たとえば、並行流路は、より小さい全流体デバイスフットプリントを可能にするために異なる形状を有することができるが、それでも同様に機能することができる。あるいはまた、並行構成要素は、たとえば異なるタイプの試料を並行に処理する、または試料を異なる操作に付すために、異なるふうに機能するように設計されることもできる。場合によっては、並行構成要素は、異なる試料タイプを異なる操作に並行に付すように設計されることができる。場合によっては、並行構成要素は、同じ試料タイプを異なる操作に並行に付すよう設計されることができる。場合によっては、並行構成要素は、異なる試料タイプを同じ操作に並行に付すように設計されることができる。場合によっては、並行構成要素は、同じ試料タイプを同じ操作に並行に付すように設計されることができる。場合によっては、並行構成要素は、同時におよび／または独立して、2つ以上の試料を1つまたは複数の操作に並行に付すように設計されることができる。場合によっては、2つ以上の流路間の（または、2つ以上の精製ゾーン間の）漏れ量は、0.5μL/時未満、1μL/時未満、5μL/時未満、10μL/時未満であり得る。いくつかの態様において、2つ以上の流路間の（または、2つ以上の精製ゾーン間の）漏電量は、0.5μA未満、1μA未満、5μA未満または10μA未満であり得る。いくつかの態様において、流路またはゾーン間のインピーダンスは、0.5メガオームよりも大きい、1メガオームよりも大きい、5メガオームよりも大きい、または10メガオームよりも大きいインピーダンスであり得る。
本明細書に詳述するように、流体デバイスは、異なる試料量を処理するよう設計されることができる。たとえば、図6A、図6B、図6Cおよび図6Dは、約200μL以上の試料量のための高速精製ITP流体デバイス600の、それぞれ上面図、側面図、底面図および上斜視図を示す。デバイスは、本明細書に記載されるスルーホールまたは開口部によって試料投入ウェル601、ITP緩衝液ウェル602および試料産出（溶出）ウェル603に接続された流路600を含む。ITP緩衝液ウェル602は、溶出緩衝リザーバ605、先導電解質リザーバ606、先導電解質緩衝リザーバ607および後続電解質リザーバ608を含むことができる。溶出リザーバ603は、溶出緩衝流路609によって溶出緩衝リザーバ605に接続され得る。溶出緩衝リザーバ605および溶出リザーバ603の内容物の間の混合または圧力駆動流を減らす、または防ぐために、毛細管バリア（たとえば、本明細書に記載されるプラトー型毛細管バリア、ランプ型毛細管バリアまたはクリフ型毛細管バリア）が溶出緩衝流路609中に提供され得る。先導電解質リザーバ606は、先導電解質緩衝流路610によって先導電解質緩衝リザーバ607に接続され得る。先導電解質緩衝液リザーバ607および先導電解質リザーバ606の内容物の間の混合または圧力駆動流を減らす、または防ぐために、毛細管バリア（たとえばプラトー型毛細管バリア、ランプ型毛細管バリアまたはクリフ型毛細管バリア）が先導電解質緩衝流路610中に提供され得る。緩衝リザーバ605は、溶出リザーバ603中のものよりも高いイオン強度の溶出緩衝液電解質を含有し得、緩衝リザーバ607は、先導電解質リザーバ606中のものよりも高いイオン強度の先導電解質を含有し得る。デバイスはさらに、空気装置、たとえばベンチトップ型機器上の真空源に結合するよう構成されている空気ポート604をその縁に沿って含み得る。空気ポート604は、本明細書に記載される気体流路によって流路600およびリザーバに結合され得る。空気ポート604に吸引を加えると、試料、先導電解質および溶出緩衝液を流路600に装填し得る。場合によっては、後続電解質緩衝液流体は後続電解質リザーバ608中に留まる。吸引は、流路600を同時または段階的に装填するために、それぞれ同時または逐次に空気ポート604に加えられ得る。試料は、流路600中の180°低分散方向転換において後続電解質リザーバ608から毛細管バリア611まで延びる、流路600の第一のゾーンまたはサブ流路に装填され得る。毛細管バリア611は、混合または圧力駆動流を制限する、減らす、または防ぐために、装填中、試料と先導電解質緩衝液との間の界面を提供し得る。毛細管バリア611は、本明細書に記載されるクリフ型毛細管バリアを含み得る。毛細管バリア（たとえばクリフ型毛細管バリア、ランプ型毛細管バリアまたはプラトー型毛細管バリア）は、後続電解質リザーバ608の内容物と試料との間の混合または圧力駆動流を制限する、減らす、または防ぐために、後続電解質リザーバ608と第一のゾーンまたはサブ流路との間に提供され得る。先導電解質は、毛細管バリア611から毛細管バリア612まで延びる、流路600の第二のゾーンまたはサブ流路に装填され得る。毛細管バリア612（たとえばプラトー型毛細管バリア、ランプ型毛細管バリアまたはクリフ型毛細管バリア）は、先導電解質緩衝液と溶出緩衝液との間の界面を提供し得る。溶出緩衝液は、毛細管バリア612から溶出リザーバ603まで延びる、流路600の第三のゾーンまたはサブ流路に装填され得る。いくつかの態様において、ITP緩衝液ウェル602はさらに、後続電解質リザーバ608中のものよりも高いイオン強度の後続電解質を含有する後続電解質緩衝リザーバ（図示せず）を含み得る。後続電解質緩衝リザーバは、後続電解質緩衝流路（図示せず）によって後続電解質リザーバ608に接続され得る。後続電解質緩衝流路は、後続電解質緩衝リザーバおよび後続電解質リザーバ608の内容物の間の混合または圧力駆動流を制限する、減らす、または防ぐために、毛細管バリア（たとえばランプ型毛細管バリア、プラトー型毛細管バリアまたはクリフ型毛細管バリア）を含み得る。
電極は、試料物質に直接接触しないよう、たとえば、後続電解質リザーバ608、後続電解質緩衝リザーバ（図示せず）、先導電解質リザーバ606および／または先導電解質緩衝リザーバ607中に配置され得る。電極は、センサ、たとえば本明細書に記載される、電圧、電流、導電率または温度センサからのフィードバックに応答して、印加される電場を変更または制御するようにトリガされ得る。たとえば、ITPゾーン内の、流路600の第二のゾーンから流路600の第三のゾーンまでの核酸の通過が検出され得、検出器からのフィードバックが、印加される電流をトリガして変化させ得る。電流は、たとえば、機器のプロトコルにしたがって増加、減少または終了され得る。電流は、たとえば、核酸のオンチップ定量化を可能にするために、一時停止（たとえば、一時的にゼロまで低下）されてもよい。代替的に、または組み合わせて、電流は、第三のゾーン内での等速電気泳動を減速させて、先導電解質緩衝液から溶出緩衝液（または第二の先導電解質緩衝液）への移行時に分散した核酸が、溶出ウェル603に達する前にさらに濃縮されることを許容するために、減らされてもよい。
本明細書に提供される方法およびプロセスは、本明細書に提供される装置のいずれかを使用する方法およびプロセスを含む。複数の試料を並行に処理するための複数の流路を有する本明細書に提供される装置は多様な状況で使用され得る。場合によっては、方法は、ある特定の特徴（たとえば固形組織溶解物、細胞溶解物、固形組織、固定組織）を共有する複数の試料を処理する（たとえば、そのような試料に対して等速電気泳動を実施することにより）ための装置の使用を含み得る。場合によっては、複数の試料は異なる試料であってもよい。たとえば、本方法は、装置の1つのゾーン中で組織試料に対して等速電気泳動を実施すると同時に、独立して、異なる試料、たとえば細胞試料または架橋核酸を含む試料に対して等速電気泳動を実施することを含み得る。
場合によっては、本明細書に提供される方法または多重化プロセスは、同じまたは類似する先導電解質および／または後続電解質緩衝液を使用して、流路中の試料に対する等速電気泳動を、第二の流路中の第二の試料に対する等速電気泳動と並行に実施することを含み得る。場合によっては、流路の1つ中の試料が、第一の先導電解質緩衝液を使用して処理され、異なる流路中の試料が、第一の先導電解質緩衝液とは異なる第二の先導電解質緩衝液を使用して処理される。たとえば、第一の先導電解質緩衝液は、第二の先導電解質緩衝液に含まれるものとは異なる1つまたは複数の先導電解質イオンを含有することができる。もう1つの例において、第一の先導電解質緩衝液は、第二の先導電解質緩衝液に含まれるものと同じである1つまたは複数の先導電解質イオンを含有することができるが、第一の先導電解質緩衝液中のそのような先導電解質イオンの濃度は、第二の先導電解質緩衝液中のそのようなイオンの濃度とは異なる。場合によっては、本明細書に提供される方法またはプロセスは、同じまたは類似する後続電解質または後続電解質緩衝液を使用して、流路中の試料に対する等速電気泳動を、第二の流路中の第二の試料に対する等速電気泳動と並行に実施することを含み得る。場合によっては、流路の1つ中の試料は、第一の後続電解質緩衝液を使用して処理され、異なる流路中の試料は、第一の後続電解質緩衝液とは異なる第二の後続電解質緩衝液を使用して処理される。たとえば、第一の後続電解質緩衝液は、第二の後続電解質緩衝液に含まれるものとは異なる1つまたは複数の後続電解質イオンを含有することができる。もう1つの例において、第一の後続電解質緩衝液は、第二の後続電解質緩衝液に含まれるものと同じである1つまたは複数の後続電解質イオンを含有することができ、そのような後続電解質イオンの濃度は、第一の後続電解質緩衝液中とは異なり、第二の後続電解質緩衝液中のイオンの濃度とは異なる。
いくつかの態様において、1つまたは複数のリザーバは2つの流路またはサブ流路に接続され得る。たとえば、溶出リザーバ603は、流路600と溶出緩衝流路609の両方に接続され得る。代替的に、または組み合わせて、先導電解質リザーバ606は、流路600と先導電解質緩衝流路610の両方に接続され得る。代替的に、または組み合わせて、後続電解質リザーバ608は、600と後続電解質緩衝流路の両方に接続され得る。代替的に、または組み合わせて、試料投入ウェル601は、流路600が投入ウェル601の左側（第一のサブ流路として）および右側（第二のサブ流路として）に延びるよう、流路600中の中間点に接続され得る。2つの流路またはサブ流路は、少なくとも約5°、10°、20°、30°、40°、45°、50°、60°、70°、80°、90°、100°、110°、120°、130°、135°、140°、150°、160°、170°または180°の、2つの流路間の角度（流体デバイスの主平面に描かれる）で、1つまたは複数のリザーバに接続され得る。2つの流路またはサブ流路は、多くとも約5°、10°、20°、30°、40°、45°、50°、60°、70°、80°、90°、100°、110°、120°、130°、135°、140°、150°、160°、170°または180°の、2つの流路間の角度（流体デバイスの主平面に描かれる）で、1つまたは複数のリザーバに接続され得る。
デバイスは、図示されるように、たとえば8つの流路を含み得る。各流路は、約50μL～約275μLの試料量および約500μLの全量を保持し得る。各流路中の180°低分散方向転換が、標準的なSLASフットプリントを有する8流路多流路プレート中でそのような大きな試料量を容易にし得る。
図7A、図7B、図7Cおよび図7Dは、約100μL以下の試料量のための高速精製ITP流体デバイス700の、それぞれ上面図、側面図、底面図および下斜視図を示す。デバイスは、試料投入ウェル701、ITP緩衝液ウェル702および試料産出（溶出）ウェル703を含む。デバイス700は、デバイス600に実質的に類似し得るが、流路中に180°方向転換を含まない、異なる流路形状（および対応するリザーバ形状）を有する。
デバイスは、図示されるように、たとえば8つの流路を含み得る。各流路は約10μL～約100μLの試料量を保持し得る。より少ない試料量のデバイスは、PCRクリーンアップもしくは他の反応クリーンアップ用途またはより小さい試料サイズ（たとえば、細胞数が少ない、または組織量が少ない試料）の場合に有用であり得る。
図8A、図8B、図8Cおよび図8Dは、約100μL以下の試料量のためのもう1つの高速精製ITP流体デバイス800の、それぞれ上面図、側面図、底面図および下斜視図を示す。デバイスは、試料投入ウェル801、ITP緩衝液ウェル802および試料産出（溶出）ウェル803を含む。デバイス800は、デバイス600および700に実質的に類似し得るが、単一チップ上に複数の異なる流路形状を含む。
本明細書に記載される流体デバイスのいずれも、流体デバイスまたは流体デバイスの一部に電場を印加する1つまたは複数の電極を含むことができる。印加される電場は、等速電気泳動を実施するために使用されることができる。流体デバイスは、流体デバイスのすべての流路に単一の電場を印加する1つまたは複数の電極を含み得る。流体デバイスは、1つよりも多い電場を流体デバイスに印加する、たとえばデバイス上の1流路あたり1つの電場を印加する、1つまたは複数の電極を含み得る。いくつかの例において、第一および第二の電場が単一の電極対から生成される。いくつかの例において、第一および第二の電場が異なる電極対から生成される。電場は、同時に、逐次に、および／または互いに独立して、印加され得る。電極は、リザーバに引き込まれるワイヤなど、外部的であることができる。電極は、流体デバイスの作製中に含まれる、マイクロ加工された、プリントされた、または他の埋め込まれた素子など、内部的であることができる。電極材料としては、金属（たとえば白金、チタン）および炭素があるが、これらに限定されない。
流体デバイスの1つまたは複数の電極は、流体デバイスまたは流体デバイスの一部に電場を印加する1つまたは複数の電気回路の一部であってもよい。流体デバイスは、流体デバイスのゾーンのすべての流路または等速電気泳動領域に単一の電場を印加する1つまたは複数の電気回路を含み得る。流体デバイスは、1つよりも多い電場を流体デバイスに印加する、たとえばデバイス上の1流路あたり1つの電場を印加する、1つまたは複数の電気回路を含み得る。いくつかの例において、第一および第二の電場が単一の電気回路から生成される。いくつかの例において、第一および第二の電場が異なる電気回路から生成される。電場は、1つまたは複数の電気回路によって、同時に、逐次に、および／または互いに独立して、印加され得る。いくつかの例において、デバイス（またはベンチトップ型機器）は、第一の電気回路を第二の電気回路と同時に、かつ独立して制御するよう構成され得る。
電極は、緩衝流路によって試料リザーバから切り離されることができるリザーバ、たとえば後続および先導電解質リザーバ中に配置されることができる。場合によっては、電極は緩衝流路または緩衝リザーバ中に配置される。電解質リザーバまたは電解質緩衝リザーバ中の電極の配置は、電極を核酸などの分析対象物から隔離して、試料物質による電極の汚染を減らす、またはなくすことができる。この手法は、試料間の交差汚染を起こすことなく、電極の再使用を許容することができる。一例において、後続電解質リザーバまたは後続電解質流路は、緩衝流路により、後続電解質イオンおよび電極を含む緩衝リザーバに接続され、後続電解質リザーバもまた、試料リザーバまたは試料流路に接続され、他方、試料リザーバまたは試料流路は、先導電解質流路により、先導電解質リザーバに接続されている。先導電解質リザーバもまた、緩衝流路により、同じく先導電解質および電極を含む緩衝リザーバに接続されている。もう1つの例において、または先の例の続きとして、溶出緩衝液を含む溶出リザーバは、溶出流路によって先導電解質リザーバに接続され、また、溶出緩衝液電解質および電極を含む緩衝リザーバにも接続されている。緩衝リザーバとそれらの対応するリザーバとの間の緩衝流路は、本明細書に記載される混合および圧力駆動流を制限する、減らす、または防ぐために、毛細管バリアおよび／または小さい断面積を含むことができる。緩衝リザーバは、それらの対応するリザーバと同じ、またはそれよりも高いイオン強度の電解質を含有し得る。たとえば、溶出リザーバは、溶出リザーバと同じ、またはそれよりも高いイオン強度または濃度の溶出緩衝液電解質を含有する緩衝リザーバに接続されることができる。後続電解質リザーバは、後続電解質リザーバと同じ、またはそれよりも高いイオン強度または濃度の後続電解質を含有する緩衝リザーバに接続されることができる。先導電解質リザーバは、先導電解質リザーバと同じ、またはそれよりも高いイオン強度または濃度の先導電解質を含有する緩衝リザーバに接続されることができる。より高いイオン強度の溶出リザーバ、後続電解質リザーバおよび／または先導電解質リザーバに接続された専用の緩衝リザーバを提供することは、試料が流路を通って移動するとき流路中のpHおよび導電率を維持するための、さらなるイオンのプールを提供することができる。
流体デバイスは、1つまたは複数の温度制御装置とともに使用されることができる。たとえば、図9Aは、図5Aに示す設計の8つの並行流路900を含む八重試料調製・等速電気泳動装置の模式図を示す。図9Bは、第一および第二の温度制御装置901、902の模式図を示す。温度T1（たとえば80℃）にある第一の温度制御装置901は流路の試料調製ゾーンと整合し、温度T2（たとえば50℃）にある第二の温度制御装置902は流路の等速電気泳動ゾーンと整合している。場合によっては、さらなる温度制御装置が流路のさらなるゾーン（図示せず）と整合してもよく、たとえば、温度T3にある第三の温度制御装置が温度T3にある第三のゾーンと整合してもよい。場合によっては、各流路の各ゾーンは、他の流路のそれぞれのゾーンとで共通の温度制御装置を共有するのではなく、それ自体の別個の温度制御装置を有することができる。他の場合には、すべてのゾーンまたは流路が1つの温度制御装置を共有することができる。他の場合には、1つよりも多いがすべてよりも少ないゾーンまたは流路が1つの温度制御装置を共有することができる。温度制御装置は、抵抗ヒータ、流体ベースの加熱または冷却システムおよびペルチェ素子をはじめとする構成要素を含むことができる。温度制御装置は、金属（たとえば白金、チタン、銅、金）、炭素および酸化インジウムスズ（ITO）をはじめとする材料から作製されることができる。温度制御装置は、制御されている温度をモニタし、温度制御のための温度フィードバックを提供するために使用されることができる温度センサを含むことができる。温度制御装置は、本開示においてさらに詳述されるように、コンピュータ制御システムとともに使用されることができる。場合によっては、温度制御装置は、温度フィードバックなしで作動する。温度制御装置は、流体デバイスに組み込まれることもできるし、外部に、たとえばベンチトップ型システム内に配置されることもできる。
流体デバイスは、1つまたは複数の光源とともに使用されることができる。光源は、流体デバイスに組み込まれることもできるし、流体デバイスに対して外部に、たとえばベンチトップ型システム内または別個の装置中に配置されることもできる。光源は、光学インターロゲーション、蛍光励起、温度感知、反応エネルギーまたは触媒作用および他の目的のための光を提供することができる。
流体デバイスは、そのもっとも外側のフレームまたは寸法がマイクロタイタプレート標準（たとえばSLASマイクロタイタプレート標準）を満たすように設計されることができる。流体デバイスは、マイクロタイタプレート（たとえばSLAS標準マイクロタイタプレート）の所定のポートを液体リザーバとして使用し、空気作動ポートが液体リザーバに対して外側の未使用面に位置するよう設計されることができる。空気ポートは、液体リザーバ間の空気駆動による交差汚染が回避されるような、また、ポートが空気ハードウェアによってアクセスしやすいようなマイクロタイタプレート適合性のレイアウトで流体デバイスの縁に配設されることができる。また、所定のポートのサブセットを、他の機能に加え、空気作動のために使用することができる。場合によっては、流体デバイスは、2つの連結部品：第一の、流路ユニット（たとえば、容易なフィルム接着を可能にする平坦面を有する層）、ウェルおよび空気ポートを含むインサート；および第二の、マイクロタイタプレート標準（たとえばSLASマイクロタイタプレート寸法標準）への適合を提供するための、流体デバイスをベンチトップ型システムに整合させるための整合機構および第一の部分と連結するための嵌合機構を含む外側リングまたはカバーピースとして設計され、作製されることができる。ウェルは接続されてボスを形成することができ、すると、より射出成形適合性になることができる。場合によっては、流体デバイスは、3つの接続部品：第一の、ウェルおよび空気ポートをその上面に含み、エッチングまたは成形された流路をその下面に含むチップまたは基板、第二の、チップの下面をシールして閉流路（合わさると、流体チップを形成するのに十分である）を形成する材料層（たとえばフィルム）および、第三の、マイクロタイタプレート標準（たとえばSLASマイクロタイタプレート寸法標準）への適合を提供するための、流体デバイスをベンチトップ型システムに整合させるための整合機構および第一の部分と連結するための嵌合機構を含むカバーピース外側リングまたはカバーピースとして設計され、作製されることができる。そのようなデバイスはカートリッジと呼ぶこともできる。
図35A～35Bは、2つの連結部品を含む流体デバイス3500の例を示す。図35Aは、図35Bに示すマイクロ流体チップインサート部品3502の上に嵌まるカバーピース3501を示す。図35Bは、チップ3502とカバー3501との間の分解図を示す。チップまたは基板3502は第一の面および第二の面を有し得る。第一の面は、液体を保持するように構成された複数のリザーバ3508を含み得る。第二の面は複数の流路を含み得る。リザーバ3508は、基板3502中のスルーホールを介して流路と連通し得る。疎水性メンブレン3503がチップ3502とカバー3501との間に挟まれ得る。カバー3501は、空気を通過させることができるが流体を通過させない弁として作用することができる2つの疎水性メンブレンフィルタ3503を捕らえ、圧縮するように構成され得る。カバー3501がマイクロ流体チップ3502に組み付けられると、カバー3501の下側の圧縮性ガスケット3504（図35Aに示す）がチップ3502に対して下向きに一定の圧縮力を提供し、それにより、流路および／または機器の間の漏れを防ぐ、または減らすためのシールを作製し得る。この下向きの力は、はじめに、組み立て中、チップ3502とカバー3501との間の2セットの機構が係合することで生成され得る。まず、カバーの周囲のスナップ3505のセットがチップ3502上の嵌合機構3506と係合して、それにより、カバー3501とチップ3502との間のアライメントを保証し、ガスケット機構からメンブレン3503への初期圧縮を提供し得る。組み立て中、さらなる力が加えられると、カバー上の締り嵌め機能3507がチップ3502上の限られたセットの流体リザーバ3508の外壁と係合し得る。締り嵌め3507は、組み立て力が除かれたとき、一定の変位を維持する、ひいてはガスケット3504に対する一定の圧縮力を維持するように設計され得る。締り嵌め機構3507に隣接する固定高さのスタンドオフ3509が、カバー3502をリザーバ3508上に押し下げることができる距離を制限し得る。カバーピース3501は、空気装置、たとえば本明細書に記載される空気マニホルドとインターフェースするための嵌合面3510を含み得る。
チップ3502は、たとえば、当業者によって望まれる任意の数の締り嵌め機能3507を含み得る。たとえば、チップ3502は、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19または20の締り嵌め機構3507を含み得る。当業者によって理解されるように、締り嵌め機構3507の保持能力は、チップ3502上の締り嵌め機構3507の数に依存し得る。たとえば、同じ減結合力の場合、4つの締り嵌め機構3507は、1機構3507あたり4lb-fの保持能力を有し、8つの締り嵌め機構3507は1機構3507あたり2lb-fの保持能力を有し得る。締り嵌め機能3507は、約10μm～約120μmの範囲内、たとえば約30μm～約60μmの範囲内、たとえば約45μmの半径方向締めしろを有し得る。
図36A～36Bは、複数の部品を含む流体デバイス3600の例を示す。図36Aは、3部品型流体デバイス3600の分解斜視図を示す。図36Bは、3部品型流体デバイス3600の分解断面図を示す。流体デバイス3600は、カバーピースまたはカバー層3601、チッププレートまたは基板3602、疎水性メンブレン3603および圧縮性ガスケット3604を含み得る。疎水性メンブレン3603は、空気ポート3605内に、および／または空気ポート3605を挟んで配置され、カバー3601と基板3602との間に挟まれた疎水性メンブレン3603のストリップを含み得る。圧縮性ガスケット3604は、空気ポート3605に対応するように成形され、離間されている開口部を含むガスケット材料のストリップを含み得る。圧縮性ガスケットストリップ3604は、カバー3601、疎水性メンブレン3603およびチップ3602の間に挟まれて一定の圧縮力をチップ3602に提供し、流路間の漏れを減らす、または防ぐためのシールを作製し得る。カバー3601およびチップ3602は、本明細書に記載されるように2つの部品を結合するように構成された1つまたは複数の嵌合機構（たとえばスナップ、締り嵌め、クランプ、接着剤、ねじ、ボルト、スタンドオフなど）を含み得る。嵌合機構は、本明細書に記載されるように、圧縮性ガスケット3604に力を加えて空気ポート3605をシールするように構成され得る。カバー3601は、機器、たとえば本明細書に記載される機器のいずれかの空気装置および／または他の要素とインターフェースするように構成され得る。
空気ポート3605は、チップ3605の空気流路からカバー層3601を通って延びる垂直な円柱形のスルーホールまたは開口部を含み得る。チップ層3602上の空気ポート3605の部分は、チップ3602の流路の高さまたはそれに近い高さを有し得る。基板3602上の空気ポート3605は、試料損失を最小化するための高さを有するように構成され得る。基板3602上の空気ポート3605は、基板3602の上面に対して約－1mm～約2mmの範囲内、たとえば基板3602の上面に対して約－500μm～約1000μmの範囲内の高さを有し得る。空気ポート3605の1つまたは複数は基板3602の上面から奥まっていてもよい（たとえば、上面に対して約－1μm～約－1mmの範囲内または約－1μm～約－500μmの範囲内の高さで）。空気ポート3605の1つまたは複数は基板3602の上面から比較的垂直に突出してもよい（たとえば、上面に対して約0μm～約2mmの範囲内または約0μm～約1000μmの範囲内の高さで）。空気ポート3605内でチップ層3602よりも上の疎水性メンブレン3603およびガスケット3604の配置は、負圧が加えられたとき空気ポート3605を通過する液体損失を減らし、または防ぎ得る。
いくつかの態様において、疎水性メンブレン3603および／または圧縮性ガスケット3604は、層の連結の前にカバー3601に取り付けられ得る。あるいはまた、疎水性メンブレン3603および／または圧縮性ガスケット3604は、層の連結の前にチップ3602に取り付けられてもよい。
チップ3602は、本明細書に記載される流体素子のいずれかを含み得る。チップ3602は、たとえば、本明細書に記載される、試料入口リザーバ3606、後続電解質リザーバ3607、先導電解質緩衝リザーバ3608、先導電解質リザーバ3609、溶出緩衝リザーバ3610および溶出リザーバ3611を含み得る。チップ3602の第一の（たとえば上）面または側は、図示するようにリザーバ3606～3611を含み得る。チップ3602の第二の（たとえば下）面または側は1つまたは複数のITP流路（本明細書においては流体回路とも呼ばれる）を含み得る。チップ3602の第二の側は、本明細書に記載されるITP流路のいずれかまたはITP流路の任意の組み合わせを含み得る。たとえば、チップ3602の第二の側は、図38に示す8つの並行流路を含み得る。
図37A～37Bは、3つの部分を含む流体デバイス3700の例を示す。図37Aは、3部品型流体デバイス3700の分解斜視図を示す。図37Bは、3部品型流体デバイス3700の分解断面図を示す。流体デバイス3700は、デバイス3600のものに実質的に類似し得る、カバーピースまたはカバー層3701、チッププレートまたは基板3702、疎水性メンブレン3703および圧縮性ガスケット3704を含み得る。疎水性メンブレン3703は、空気ポート3705内に、および／または空気ポート3605を挟んで配置され、カバー3701と基板3702との間に挟まれた疎水性メンブレン3703のストリップを含み得る。圧縮性ガスケット3704は、空気ポート3705に対応するように成形され、離間されている開口部を含むガスケット材料のストリップを含み得る。空気ポート3705は、デバイス3600のものに実質的に類似し得る。カバー3701およびチップ3702は、本明細書に記載されるように2つの部品を結合するように構成された1つまたは複数の嵌合機構（たとえばスナップ、締り嵌め、スタンドオフなど）を含み得る。嵌合機構は、本明細書に記載されるように、圧縮性ガスケット3704に力を加えて空気ポート3705をシールするように構成され得る。カバー3701は、機器、たとえば本明細書に記載される機器のいずれかの空気装置および／または他の要素とインターフェースするように構成され得る。デバイス3700はさらに、最下材料層3706を含み得る。チップ3702は、流路の3つの壁がチップ3702の最下層または下側に形成されるように製造され得る。最下材料層3706は、チップ3702の下側に結合されて流路の第四の壁を形成し、それにより、閉流路を作製し得る。最下材料層3706は、溶媒、熱、溶媒熱接着、圧力、接着剤結合、レーザ溶接またはそれらの組み合わせの使用により、チップ3702の下側に結合され得る。たとえば、材料は、材料を部分的に融解させ、それによってそれらを結合させる熱の適用によってチップ面に結合するヒートシールであることができる。特定の態様において、結合は、材料を溶解し、それにより、材料をいっしょに流動させ、結合させる溶媒の使用によって達成され得る。
いくつかの態様において、最下材料層3706は、本明細書に記載される環式オレフィンコポリマーを含み得る。たとえば、最下材料層3706はTOPAS（登録商標）8007を含み得る。
いくつかの態様において、チップ3702の下側への最下材料層3706の結合は、有機溶媒、たとえばトルエンの使用を通して達成され得る。
図38は、3部品型流体デバイス3800のチップの下側にある8つの並行流路の例示的な流路模式図を示す。デバイス3800は、本明細書に記載されるデバイス3500、3600または3700に実質的に類似し得る多部品型デバイスを含み得る。デバイス3800は、本明細書に記載される8つの並行流路を含み得る。各流路は、試料投入ウェルまたはリザーバ3801、溶出リザーバ3802、溶出緩衝リザーバ3803、先導電解質リザーバ3804、先導電解質緩衝リザーバ3805および後続電解質リザーバ3806に接続され得る。リザーバ3801～3806は、本明細書に記載されるスルーホールまたは開口部によって流路に結合され得る。溶出リザーバ3802は溶出緩衝流路3807によって溶出緩衝リザーバ3803に接続され得る。溶出緩衝リザーバ3803および溶出リザーバ3802の内容物の間の混合または圧力駆動流を減らす、または防ぐために、毛細管バリア3808（たとえば、本明細書に記載されるプラトー型毛細管バリア）が溶出緩衝流路3807中に提供され得る。先導電解質リザーバ3804は先導電解質緩衝流路3809によって先導電解質緩衝リザーバ3805に接続され得る。先導電解質緩衝液リザーバ3805および先導電解質リザーバ3804の内容物の間の混合または圧力駆動流を減らす、または防ぐために、毛細管バリア3810（たとえばプラトー型毛細管バリア）が先導電解質緩衝流路3809中に提供され得る。緩衝リザーバ3803は、溶出リザーバ3802中のものよりも高いイオン強度の溶出緩衝液電解質を含有し得、緩衝リザーバ3805は、先導電解質リザーバ3804中のものよりも高いイオン強度の先導電解質を含有し得る。デバイスはさらに、空気装置、たとえばベンチトップ型機器上の真空源に結合するよう構成されている空気ポート3811をその縁に沿って含み得る。空気ポート3811は、本明細書に記載される気体流路3812によって流路およびリザーバに結合され得る。空気ポート3811に吸引（すなわち負の空気圧）を加えると、試料、先導電解質および溶出緩衝液を流路に装填し得る。気体流路3812は1つまたは複数の毛細管バリアにおいて流路に結合され得、負圧が該毛細管バリアに加えられるようになっている。吸引は、流路を同時または段階的に装填するために、それぞれ同時または逐次に空気ポート3811に加えられ得る。試料は、流路中の180°低分散方向転換において後続電解質リザーバ3806から毛細管バリア3813まで延びる第一のゾーンまたはサブ流路に装填され得る。毛細管バリア3813は、混合または圧力駆動流を制限する、減らす、または防ぐために、装填中、試料と先導電解質緩衝液との間の界面を提供し得る。毛細管バリア3813は、本明細書に記載されるクリフ型毛細管バリアを含み得る。後続電解質リザーバ3806は後続電解質流路3814によって流路第一のゾーンまたはサブ流路に接続され得る。後続電解質リザーバ3806の内容物と試料との間の混合または圧力駆動流を制限する、減らす、または防ぐために、毛細管バリア3815（たとえクリフ型毛細管バリア）が、後続電解質流路3814中、後続電解質リザーバ3806と第一のゾーンまたはサブ流路との間に提供され得る。先導電解質は、毛細管バリア3813から毛細管バリア3816まで延びる、流路の第二のゾーンまたはサブ流路に装填され得る。毛細管バリア3816（たとえばプラトー型毛細管バリア）は、先導電解質緩衝液と溶出緩衝液との間の界面を提供し得る。第一のゾーンまたはサブ流路および第二のゾーンまたはサブ流路は流体流路または回路のITPブランチを構成し得る。溶出緩衝液は、毛細管バリア3816から溶出リザーバ3802まで延びる、流路の第三のゾーンまたはサブ流路に装填され得る。第三のゾーンまたはサブ流路は流体流路または回路の溶出ブランチを構成し得る。
電極は、試料物質に直接接触しないよう、たとえば、後続電解質リザーバ3806、先導電解質緩衝リザーバ3804および／または先導電解質緩衝リザーバ3805中に配置され得る。電極は、センサ、たとえば本明細書に記載される電圧、電流、導電率または温度センサからのフィードバックに応答して、印加される電場を変更または制御するようにトリガされ得る。たとえば、ITPゾーン内の、流路の第二のゾーンから流路の第三のゾーンまでの核酸の通過が検出され得、検出器からのフィードバックが、印加される電流をトリガして変化させ得る。電流は、たとえば、機器のプロトコルにしたがって増加、減少または終了され得る。電流は、たとえば、核酸のオンチップ定量化を可能にするために、一時停止（たとえば、一時的にゼロまで低下）されてもよい。代替的に、または組み合わせて、電流は、第三のゾーン内での等速電気泳動を減速させて、先導電解質緩衝液から溶出緩衝液（または第二の先導電解質緩衝液）への移行時に分散した核酸が、溶出ウェル3802に達する前にさらに濃縮されることを許容するために、減らされてもよい。
毛細管バリア3808は、当業者によって望まれる任意の毛細管バリアを含み得る。たとえば、毛細管バリア3808は、ランプ型毛細管バリア、プラトー型毛細管バリアまたはクリフ型毛細管バリアを含み得る。
毛細管バリア3810は、当業者によって望まれる任意の毛細管バリアを含み得る。たとえば、毛細管バリア3810は、ランプ型毛細管バリア、プラトー型毛細管バリアまたはクリフ型毛細管バリアを含み得る。
毛細管バリア3813は、当業者によって望まれる任意の毛細管バリアを含み得る。たとえば、毛細管バリア3813は、ランプ型毛細管バリア、プラトー型毛細管バリアまたはクリフ型毛細管バリアを含み得る。
毛細管バリア3815は、当業者によって望まれる任意の毛細管バリアを含み得る。たとえば、毛細管バリア3815は、ランプ型毛細管バリア、プラトー型毛細管バリアまたはクリフ型毛細管バリアを含み得る。
毛細管バリア3816は、当業者によって望まれる任意の毛細管バリアを含み得る。たとえば、毛細管バリア3816は、ランプ型毛細管バリア、プラトー型毛細管バリアまたはクリフ型毛細管バリアを含み得る。
図39は、本明細書に記載される多部品型デバイスに実質的に類似し得る例示的な多部品型デバイス3900を示す。デバイス3900は、本明細書に記載されるカバー層3901およびチップまたは基板3902を含み得る。デバイス3900は、本明細書に記載されるスルーホールまたは開口部を介して試料流路に接続され得る試料ウェル3903を含み得る。試料ウェル3903は、本明細書に記載される試料ウェルのいずれかを含み得る。使用前に、デバイス3900は、たとえば、本明細書に記載されるように、他のリザーバから流路の中への1つまたは複数の液体の空気式装填を可能にするために、試料を装填する前に試料ウェル3903をシールするように構成された試料シール層3904を含み得る。試料シール層3904は取り外し可能な材料を含み得る。試料シール層3904はヒートシール材料または接着材料を含み得る。試料シール層3904は熱可塑性フィルムを含み得る。試料シール層3904はポリマーまたはプラスチックを含み得る。試料シール層3904は、たとえば、剥離可能なポリマーシール、たとえば4titude（登録商標）Clear Heat Seal Plusを含み得る。デバイス3900はさらに、機器（たとえば、本明細書に記載される機器のいずれか）へのデバイス3900の誤挿入を防ぐように構成された1つまたは複数の配向機構3905を含み得る。配向機構3905はさらに、機器への挿入後のデバイス3900の移動を防ぎ得る。カバー3901は、機器、たとえば本明細書に記載される機器のいずれかの空気装置とインターフェースするように構成された嵌合インターフェース3906を含み得る。デバイス3900はさらに、機器とのチップの使用を容易にするための1つまたは複数の要素、たとえば、本明細書に記載されるような使用中にデバイス3900を追跡する際にユーザを支援するように構成されたバーコード追跡ラベル3907を含み得る。
流体デバイスは、ガラス（たとえばホウケイ酸塩ガラス）、ケイ素、プラスチックおよびエラストマーをはじめとする多様な材料から作製されることができる。プラスチックは、ポリメチルメタクリレート（PMMA）、環式オレフィンコポリマー（COC）、環式オレフィンポリマー（COP）、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート（PET）、高密度ポリエチレン（HDPE）および低密度ポリエチレン（LDPE）を含むことができる。エラストマーはポリジメチルシロキサン（PDMS）を含むことができる。
本明細書に記載される流体デバイスのいずれも多部品型流体デバイスを含み得る。多部品型流体デバイスは、本明細書に記載される1つまたは複数の材料から作製され得る。いくつかの態様において、本明細書に記載される多部品型流体デバイスのすべての部品が同じ材料から作製され得る。いくつかの態様において、本明細書に記載される多部品型流体デバイスの部品の1つまたは複数が同じ材料から作製され得る。いくつかの態様において、本明細書に記載される多部品型流体デバイスのすべての部品が異なる材料から作製され得る。
カバーピースは、ガラス（たとえばホウケイ酸塩ガラス）、ケイ素、プラスチックおよびエラストマーをはじめとする多様な材料から作製され得る。プラスチックは、ポリメチルメタクリレート（PMMA）、環式オレフィンコポリマー（COC）、環式オレフィンポリマー（COP）、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート（PET）、高密度ポリエチレン（HDPE）および低密度ポリエチレン（LDPE）を含むことができる。エラストマーはポリジメチルシロキサン（PDMS）を含むことができる。
チップまたは基板は、ガラス（たとえばホウケイ酸塩ガラス）、ケイ素、プラスチックおよびエラストマーをはじめとする多様な材料から作製され得る。プラスチックは、ポリメチルメタクリレート（PMMA）、環式オレフィンコポリマー（COC）、環式オレフィンポリマー（COP）、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート（PET）、高密度ポリエチレン（HDPE）および低密度ポリエチレン（LDPE）を含むことができる。エラストマーはポリジメチルシロキサン（PDMS）を含むことができる。チップまたは基板は、たとえば、COC、たとえばTOPAS 8007を含み得る。
最下層は、ガラス（たとえばホウケイ酸塩ガラス）、ケイ素、プラスチックおよびエラストマーをはじめとする多様な材料から作製され得る。プラスチックは、ポリメチルメタクリレート（PMMA）、環式オレフィンコポリマー（COC）、環式オレフィンポリマー（COP）、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート（PET）、高密度ポリエチレン（HDPE）および低密度ポリエチレン（LDPE）を含むことができる。エラストマーはポリジメチルシロキサン（PDMS）を含むことができ。チップまたは基板は、たとえば、COC、たとえばTOPAS 8007を含み得る。いくつかの態様において、最下層は、チップと同じまたは類似の材料を含むことができる。たとえば、両材料は同じ融解温度を有することができる。
疎水性メンブレンは通気性の疎水性メンブレンを含み得る。疎水性メンブレンは液体透過性ではあり得ない。疎水性メンブレンは多孔質であり得る。疎水性メンブレンは、本明細書に記載されるように、カバーおよび／または圧縮性ガスケットによって圧縮されて空気ポートをシールし、流体の漏れを減らす、または防ぎ得るような可撓性材料を含み得る。
圧縮性ガスケットは、ネオプレンをはじめとする多様な材料から作製され得る。
図40は、電圧および温度感知を含む例示的な流体回路4000を示す。流体回路4000は、図38に記載される回路に実質的に類似し得る。流体回路4000は、本明細書に記載される試料投入ウェルまたはリザーバ、溶出リザーバ（EB）、溶出緩衝リザーバ（EBH）、先導電解質リザーバ（LE）、先導電解質緩衝リザーバ（LEH）および後続電解質リザーバ（TEH）に接続された流路を含み得る。リザーバ4001は、ウェル4001が、本明細書に記載されるマイクロタイタプレートのための標準的な位置に来るようにデバイス（たとえばデバイス3800）中に配置され得る。リザーバ4001は、本明細書に記載されるスルーホールまたは開口部によって流路に結合され得る。本明細書に記載される先導電解質緩衝リザーバ（LEH）および先導電解質リザーバ（LE）の内容物の間の混合または圧力駆動流を減らす、または防ぐために、毛細管バリア（たとえばプラトー型毛細管バリア）が先導電解質緩衝流路中に（LEとLEHとの間に）提供され得る。デバイス4000はさらに、空気装置、たとえばベンチトップ型機器上の真空源に結合するよう構成されている空気ポート4002をその縁に沿って含み得る。空気ポート4002は、デバイス中、一般的に利用可能な空気マニホルドとインターフェースするための標準的な位置に配置され得る。空気ポート4002は、本明細書に記載される気体流路によって流路およびリザーバに結合され得る。空気ポート4002に吸引（すなわち負の空気圧）を加えると、本明細書に記載されるように、試料、先導電解質および溶出緩衝液を流路に装填し得る。気体流路4002は1つまたは複数の毛細管バリアにおいて流路に結合され得、本明細書に記載されるように、負圧が該毛細管バリアに加えられるようになっている。吸引は、流路を同時または段階的に装填するために、それぞれ同時または逐次に空気ポート4002に加えられ得る。試料は、流路中の180°低分散方向転換において後続電解質リザーバ（TEH）から毛細管バリア4004まで延びる第一のゾーンまたはサブ流路4003に装填され得る。毛細管バリア4004は、混合または圧力駆動流を制限する、減らす、または防ぐために、装填中、試料と先導電解質緩衝液との間の界面を提供し得る。毛細管バリア4004は、本明細書に記載されるクリフ型毛細管バリアを含み得る。毛細管バリア4004は、本明細書に記載される、流路4000内の試料および溶出緩衝液のバブルフリーのプライミングまたは装填を可能にし得る。毛細管バリア4004は、本明細書に記載されるフィードバックトリガリングのために使用され得る。たとえば、ITPバンドが毛細管バリア4004を通過するとき、電圧の微分値は、図92Bに示すようなピークを示し得る。このピークが機器をトリガして、本明細書に記載されるさらなる電圧信号処理を実行させる。後続電解質リザーバ（TEH）は後続電解質流路によって流路第一のゾーンまたはサブ流路に接続され得る。本明細書に記載される、後続電解質リザーバ（TEH）の内容物と試料との間の混合または圧力駆動流を制限する、減らす、または防ぐために、毛細管バリア4005（たとえばクリフ型毛細管バリア）が、後続電解質流路中、後続電解質リザーバ（TEH）と第一のゾーンまたはサブ流路4003との間に提供され得る。先導電解質は、毛細管バリア4004から、先導電解質緩衝液と溶出緩衝液との間の界面を提供し得る毛細管バリア4006（たとえばプラトー型毛細管バリア）まで延びる流路の第二のゾーンまたはサブ流路に装填され得る。流路の第二のゾーン内には狭い部分または狭窄部4007が提供され得る。狭窄部4007は、本明細書に記載されるフィードバックトリガリングに使用され得る。たとえば、ITPバンドが狭窄部4007を通過するとき、電圧の微分値は、図92Dに示すようなピークを示し得る。このピークが機器をトリガして、本明細書に記載されるさらなる電圧信号処理（たとえば温度信号処理）を実行させる。また、流路の第二のゾーン内には統合定量化領域4008が提供され得る。統合定量化領域4008は、本明細書に記載される、通過するITPバンド中での核酸のインライン（すなわちオンチップ）定量化を実施するために使用され得る。第一のゾーンまたはサブ流路4003および第二のゾーンまたはサブ流路は流体流路または回路4000のITPブランチを構成し得る。溶出緩衝液は、毛細管バリア4006から溶出リザーバ（EB）まで延びる、流路の第三のゾーンまたはサブ流路に装填され得る。第三のゾーンまたはサブ流路は流体流路または回路4000の溶出ブランチを構成し得る。第三のゾーンは、本明細書に記載される赤外線温度センサ4009を含み得る。
毛細管バリア4004は、当業者によって望まれる任意の毛細管バリアを含み得る。たとえば、毛細管バリア4004は、ランプ型毛細管バリア、プラトー型毛細管バリアまたはクリフ型毛細管バリアを含み得る。
毛細管バリア4005は、当業者によって望まれる任意の毛細管バリアを含み得る。たとえば、毛細管バリア4005は、ランプ型毛細管バリア、プラトー型毛細管バリアまたはクリフ型毛細管バリアを含み得る。
毛細管バリア4006は、当業者によって望まれる任意の毛細管バリアを含み得る。たとえば、毛細管バリア4006は、ランプ型毛細管バリア、プラトー型毛細管バリアまたはクリフ型毛細管バリアを含み得る。
流体デバイスの作製に使用される材料は、それらの光学的性質に関して選択することができる。たとえば、低い自己蛍光、低い散乱および関心対象の波長（たとえば、核酸標識または色素の場合の励起および発光波長）において高い透過性を示す材料を使用することができる。異なる材料を1つの流体デバイスに使用することができる。たとえば、検出領域は、有用な光学的性質を示す材料で作製されることができ、デバイスの他の領域は他の材料を含むことができる。
流体デバイスの作製に使用される材料は、それらの熱的性質に関して選択することができる。たとえば、高い熱導電率に関して材料を選択することができる。あるいはまた、低い熱導電率に関して材料を選択することができる（たとえば、流体デバイスまたは流体デバイスの領域を断熱するため）。異なる材料を1つの流体デバイスに使用することができる。たとえば、加熱領域は、温度制御装置との熱的連通の改善のために、高い熱導電率の材料を有することができるが、加熱領域は、デバイスの他の領域からの熱的隔離のために、低い熱導電率の材料によって包囲される。
流体デバイスまたはその中のマイクロ流路の作製に使用される材料は、それらのエラストマー性または変形性に関して選択することができる。たとえば、材料は、本明細書に記載される塑性流路閉鎖を可能にするために、低い弾性に関して選択することができる。あるいはまた、材料は、高い弾性に関して選択することもできる。様々な材料を1つの流体デバイスに使用することができる。たとえば、ポリ（メチルメタクリレート）（PMMA）、環式オレフィンコポリマー（COC）、環式オレフィンポリマー（COP）などを単一の流体デバイスに使用することができる。材料は、少なくとも1GPa、1.5GPa、2GPa、2.5GPa、3GPa、3.5GPa、4GPa、4.5GPaまたは5GPaの弾性率を有し得る。材料は、多くとも1GPa、1.5GPa、2GPa、2.5GPa、3GPa、3.5GPa、4GPa、4.5GPaまたは5GPaの弾性率を有し得る。材料は、少なくとも10MPa、20MPa、30MPa、40MPa、50MPa、60MPa、70MPa、80MPa、90MPa、100MPa、110MPa、120MPa、130MPa、140MPa、150MPa、160MPa、170MPa、180MPa、190MPa、200MPaの引張強さを有し得る。材料は、多くとも10MPa、20MPa、30MPa、40MPa、50MPa、60MPa、70MPa、80MPa、90MPa、100MPa、110MPa、120MPa、130MPa、140MPa、150MPa、160MPa、170MPa、180MPa、190MPa、200MPaの引張強さを有し得る。
場合によっては、流体デバイスの表面は、表面処理またはコーティングなしで使用することができる。他の場合において、流体デバイスの表面は、表面コーティング、たとえば疎水処理、親水処理または選択的結合物質（たとえば抗体）とともに使用することができる。流体デバイスの異なる領域が異なる表面処理（またはその欠如）を含むことができる。たとえば、いくつかの流路、リザーバまたはその一部は疎水性であり、他は親水性であることができる。
流体デバイスは、毛細管バリア、空気出口リザーバ、気体／空気ライン、充填レベルモニタ（たとえば電極測定による）、特定のリザーバ形状、特定の流路流体抵抗および流体装填順序をはじめとする範囲の流量制御ユニットおよび技術を含むことができる。
毛細管バリアとは、バリアを横切る液体の流れを毛管力によって防ぐ、流体流路の内部断面積の狭窄部である。狭窄部の縦方向形状は切形またはテーパ状であることができる。毛細管バリア形状は多くの形態をとることができる。しかし、本明細書においては特に3つの形態、「プラトー」型毛細管バリア、「クリフ」型毛細管バリアおよび「ランプ型」毛細管バリアが考慮される。
本明細書において使用される「プラトー」型毛細管バリアは第一および第二のテーパ状区域を含み、これらの区域は、「ランプ部」と呼ばれ、反対方向を向き、一般的には、流路の内部断面積が実質的に同じままであるプラトーによって切り離されている。したがって、プラトー型バリアにおいて、流路の内部断面積は、減少し、次いで増大する。ランプ部およびプラトーの形状は、平坦（直線形）、たとえば平面またはくさび形であることもできるし、カーブしている（非直線形）、たとえばこぶ状であることもでき、いくつか挙げるならば、円、楕円または放物線の縦方向形状を有することができる。直線形は、液体を直線的にバリアに通して移動させるための等しい圧力を可能にする。ランプ部の基部と最大狭窄点との間の角度は、たとえば、約25°～約70°、たとえば約30°～約45°であることができる。ランプ部の基部における流路の断面内径は約50ミクロン～2000ミクロン（たとえば400ミクロン～1200ミクロン）であることができる。ランプ部またはプラトーの頂部における流路の断面内径は約10ミクロン～約300ミクロンであることができる。2つの間の比は2×であることができる。プラトーは、2つのメニスカスの間に十分な圧力、たとえば負圧が加えられるまで、バリアの第一の側の液体のメニスカスをバリアの第二の側の液体のメニスカスから切り離して接触させないように作用することができる。
「クリフ」型毛細管バリアは、一般的にはプラトーによって切り離された、第一のテーパ状区域およびクリフを含む。第一のテーパ状区域およびプラトーは、プラトー型毛細管バリアに関して記載された形状および寸法を有することができる。クリフは、流路の内部断面積の突然の変化を生じさせる。一般的に、クリフは急峻な壁の形状をとり、壁は、平坦である、またはカーブしていることができ、流路の床から約80°～約100°、たとえば約90°の角度でそびえ立つ。プラトーは、鋭利な角を避けることによる製造しやすさのための存在することができる。
本明細書において使用される「ランプ」型毛細管バリアは第一のテーパ状区域およびクリフを含む。任意選択で、「ランプ」型毛細管バリアはプラトーを含み得る。第一のテーパ状区域およびプラトー（あるならば）は、プラトー型毛細管バリアに関して記載された形状および寸法を有することができる。クリフは、流路の内部断面積の突然の変化を生じさせる。一般的に、クリフは急峻な壁の形状をとり、壁は、平坦である、またはカーブしていることができ、流路の床から約80°～約100°、たとえば約90°の角度でそびえ立つ。プラトーは、鋭利な角を避けることによる製造しやすさのための存在することができる。
語「毛細管バリア」とは、それを横切る流体流を毛管力によって防ぐ、または制限する、流体流路中の狭窄部をいう。一般的に、狭窄部は、流路中に配置された物体によって形成される。毛細管バリアは、バリアによって流れが制限される流体への最小限の正または負圧の適用によって破られ得る。毛細管バリアの特定の態様が米国特許出願公開US2016/0160208（Santiago）に記載されている。毛細管バリアは、空気をパージする（たとえば気泡を防ぐため）ための空気出口リザーバとで対を成して、それにより、（i）等速電気泳動のために求められる先導電解質溶液と後続電解質溶液との間、および（ii）緩衝リザーバと先導電解質溶液もしくは後続電解質および／または試料溶液との間に液－液界面を配置し、うまく確立することができる。毛細管バリアは、好ましい順序での流路の充填を自動化するための流路形状と組み合わせて設計されることができる。流路抵抗は、微分流体抵抗を提供するために、たとえば流路寸法の設計によって選択することができる。液体装填の順序が、界面動電学的プロセスを実施するための、気泡なしの正しい液－液界面の形成を許容することができる。一例において、後続イオンリザーバは分析対象物または試料流路に直結される。
毛細管バリアを使用すると、毛管力を使用して流体のメニスカスを流体界面領域に配置し得る。毛細管バリアは、受動的な停止機構として作用し、表面力を利用して流体の液メニスカスを所望の静止位置に保持またはピン止めし得る。流体のメニスカスが接合部でピン止めされたならば、様々な液体を装填し、第一の流体のメニスカスに埋め戻して、液体－液体の界面を作製し得る。毛細管バリアは、たとえば、流路内の狭窄または拡大（たとえば断面積の変化）を含み得る。流路内の流体流は一部には毛管力に依存し得、毛管力は、流体と流路壁との間の表面張力から生じ得る。毛管力の大きさは、流体と流路壁との間の接触角によって決まり得る。毛細管バリアは、たとえば、流路の有効径を変える（流路を拡大する、または狭める）ことにより、液体が流路を通過する間に受ける毛管力の突然の変化をもたらすように構成され得る。毛管力の変化は、毛細管バリアの両側の流体の表面張力の差に比例し得る。流体流は、流路内の断面積の変化によって生じる表面力のせいで、毛細管バリアによって止められ得る。断面積変化部にある流体は、毛細管バリアの両側の異なる表面張力と関連する強力なバリアに直面し得る。
本明細書において使用される語「バースト圧」とは、停止した液体のメニスカスを動かして毛細管バリアを越えさせるために必要な最小圧をいう。
たとえば米国特許出願公開US2016/0160208（Santiago）に記載されている「ランプ型毛細管バリア」はランプ部およびクリフを含み得、それらの間にプラトー領域を有しない。
図41A～41Bは例示的な「クリフ型毛細管バリア」4110を示す。図41Aは、中に配置されたクリフ型毛細管バリア4110を有する流路4100の上面図を示す。図41Bは、流路4100中のクリフ型毛細管バリア4110の縦断面図を示す。クリフ型毛細管バリア4110は、クリフ型毛細管バリア4110の角度のある面4111およびプラトー面4112によって形成された流路4100内の狭窄部を有する台形断面と、それに続く、クリフ面4113によって形成された流路内の突然の拡大部とを含み得る。流路4100は、閉流路を形成するために、第一の壁4101、第二の壁4102、第三の壁4103および第四の壁4104を含み得る。流路4100は、たとえば、4つの壁を含む正方形または長方形の断面（流路4100の横軸に沿って見て）を有し得る。第一および第三の壁4101、4103は互いに実質的に平行であり得る。第二および第四の壁4102、4104は互いに実質的に平行であり得る。クリフ型毛細管バリア4110は、第二の流路壁4102から流路4100の中へ突出し得る。クリフ型毛細管バリア4110は第二の壁4102に配置され得る。あるいはまた、クリフ型毛細管バリア4110は第二の壁4102の一部を形成し得る。クリフ型毛細管バリア4110は、第二の壁4102の内面に配置されている、それと同一の広がりを有する、またはそれに組み込まれている側面を含み得る。クリフ型毛細管バリア4110は実質的に流路4100の幅に延び得る。たとえば、クリフ型毛細管バリア4110は、図41Aに示すように、実質的に第一および第三の壁4101、4103の間に延び得る。クリフ型毛細管バリア4110は、第一および第二の外側壁または面4114、4115を含み得る。第一および第二の外側壁または面4114、4115は、それぞれ、第一および第三の流路壁4101、4103に接続され得る。あるいはまた、第一および第二の外側壁または面4114、4115は、それぞれ、第一および第三の流路壁4101、4103と同一の広がりを有してもよい。あるいはまた、第一および第二の外側壁または面4114、4115は、それぞれ、第一および第三の流路壁4101、4103に隣接してもよい。第一および第二の外側壁または面4114、4115はそれぞれ台形の断面積（たとえば、図41Bに示す断面積）を含み得る。台形の断面は、第二の流路壁4102にに対して実質的に平行であるプラトー面または側4112を含み得る。プラトー面または側4112は、流路4100中、第二および第四の流路壁4102、4104の間に位置し得る。角度のある面または側（本明細書においてはランプ部とも呼ばれる）4111が、第一の縁4116で第二の壁4102をプラトー面または側4112に接続し得る。クリフ面または側4113が、第二の反対側の縁4117で第二の壁4102をプラトー面または側4112に接続し得る。
角度のある面または側4111は、流路の長さに沿う一定の距離にわたり、流路4100の高さを第一の高さh1から第二のより小さい高さh2まで徐々に減らすように構成され得る。第一の高さh1は第二の高さh2の少なくとも2倍の大きさであり得る。角度のある面または側4111は、たとえば、流路4100の底壁から上昇する斜面または流路4100の上壁から下降する斜面であり得る。角度のある面または側4111は、たとえば、流路4100の側壁から流路4100の中へ延びる角度のある平面であり得る。角度のある面または側4111は、プラトー領域または側4112と交差してクリフ型毛細管バリアの内鈍角を形成する第一の縁4116と、第二の流路壁4102と交差してクリフ型毛細管バリア4110の内鋭角θを形成する第二の反対側縁4118とを有し得る。
クリフ面または側4113は、流路4100の長さに沿う非常に短い距離またはゼロ距離にわたり、流路4100の高さを第一の高さh2から第二のより高い高さh3まで突然に増すように構成され得る。クリフ面または側4113は、たとえば、プラトー面または側4112を第二の壁4102に接続する垂直な（第二の壁4102に対して）面であり得る。クリフ面または側4113は、たとえば、第二の壁4102に対して実質的に垂直であり得る。
角度のある面または側上でプラトー面または側4111まで吸い上げられる液体は、プラトー面または側4112を通り過ぎる拡大と関連する強力なバリアに直面し得（液体を進めるためにはさらなる液表面積または圧力が必要であるため）、それが、液体がクリフ型毛細管バリア4110によって止められ、液体のメニスカスが、角度のある面または側4111にもっとも近いプラトー面または側4112の縁4116もしくはクリフ面または側4113よりも上の縁4116に配置される結果をもたらし得る。クリフ型毛細管バリア4110は、毛細管バリア4110によって止められた液体が、その他方の側から（たとえばクリフ側4113から）クリフ型毛細管バリア4110に近づく液体によって濡らされて、バブルフリーの液－液界面を作製するように構成され得る。クリフ型毛細管バリア4110は、液体が流路4100に入り、液体のメニスカスが、本明細書に記載されるクリフ型毛細管バリア4110で止められるとき、流路4100からの気泡除去を促進するように構成された気体流路4120に隣接して配置され得る。
クリフ型毛細管バリア4110は、空気流路4120を介して毛細管バリアに加わる圧力がクリフ型毛細管バリア4110のバースト圧を超え、液体の一方または両方がプラトー面または側4112を横切って互いに突き合い、本明細書に記載される液－液界面を形成するまで、クリフ型毛細管バリア4110の両側の液体のメニスカスを離れた状態に保持する（それらの間のエアギャップがプラトー面または側4112に及ぶ状態で）ように構成され得る（たとえば、図47Aに示すように）。
クリフ型毛細管バリア4110は、空気圧がそれに加えられたとき液体を保持または停止するように構成され得る。クリフ型毛細管バリア4110は、約0mpsi～約200mpsiの範囲内、たとえば約10mpsi～約80mpsiの範囲内の圧力下で液体を保持するように構成され得る。クリフ型毛細管バリア4110は、バースト圧（たとえば、停止した液体を動かしてプラトー4112および／またはクリフ4113を越えさせ、クリフ型毛細管バリア4110を通過させるために必要な最小圧）に達するまで液体を保持するように構成され得る。クリフ型毛細管バリア4110のバースト圧は、クリフ型毛細管バリア4110によって保持される液体に依存し得、濡れ性がより高い液体が濡れ性がより低い液体よりも低いバースト圧を有するということが当業者によって理解されるであろう。
角度のある面または側4111は、流路4100の高さを、約50μm～約2mmの範囲内の第一の高さh1から、約10μm～約30μmの範囲内の第二の高さh2まで徐々に減らすように構成され得る。第一の高さh1は、たとえば、約400μm～約1.2μmの範囲内であり得る。
角度のある面または側4111は、プラトー領域または側4112と交差してクリフ型毛細管バリア4110の内鈍角を形成する第一の縁4116を有し得る。
角度のある面または側4111は、第二の流路壁4102と交差してクリフ型毛細管バリア4110の内鋭角θを形成する第二の反対側縁4118を有し得る。内鋭角θは、約0°～約70°の範囲内、たとえば約30°～約45°の範囲内または約30°～約60°の範囲内であり得る。
プラトー面または側4112は、約500μm～約1mmの範囲内の、たとえば約750μmの、流路4110の縦軸に沿う長さを有し得る。
クリフ面または側4113は、第二の流路壁4102および／またはプラトー面または側4112に対して実質的に垂直であり得る。クリフ面または側4113は、第二の壁4102と交差して約60°～約90°の範囲内の内角φを形成し得る。
ランプ部4111、プラトー区域4112またはクリフ区域4113は、任意の組み合わせで、実質的に平坦な面を有し得る。
ランプ部4111、プラトー区域4112またはクリフ区域4113は、任意の組み合わせで、カーブした面を有し得る。
ランプ部4111、プラトー区域4112またはクリフ区域4113は、任意の組み合わせで、1つまたは複数の溝、リッジ部、凹み、段、エッチングまたは突出部を含む表面を有し得る。
ランプ部4111、プラトー区域4112またはクリフ区域4113は、任意の組み合わせで、異なる角度の面を有する領域を含む表面を有し得る。
クリフ型毛細管バリア4110は、ガラス（たとえばホウケイ酸塩ガラス）、ケイ素、プラスチックおよびエラストマーをはじめとする多様な材料から作製され得る。プラスチックは、ポリメチルメタクリレート（PMMA）、環式オレフィンコポリマー（COC）、環式オレフィンポリマー（COP）、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート（PET）、高密度ポリエチレン（HDPE）および低密度ポリエチレン（LDPE）を含むことができる。エラストマーはポリジメチルシロキサン（PDMS）を含むことができる。チップまたは基板は、たとえば、COC、たとえばTOPAS 8007を含み得る。クリフ型毛細管バリア4110は、流路4100と同じ材料または流路4100とは異なる材料から作製され得る。
クリフ型毛細管バリア4110の両側の流路4100の深さは同じであり得る。あるいはまた、クリフ型毛細管バリア4110の各側4111、4113が異なる深さの流路4110に結合されてもよい。たとえば、クリフ型毛細管バリア4110のランプ部4111は、本明細書に記載される、約10μm～約2mmの範囲内、たとえば約400μm～約1.2mmの範囲内の深さを含む試料流路4105に結合され得る。クリフ型毛細管バリア4110のクリフ部4113は、本明細書に記載される、約10μm～約1mmの範囲内、たとえば約10μm～約600μmの範囲内の深さを含む先導電解質流路4106に結合され得る。
したがって、たとえば図41Bを参照すると、要素がランプ－プラトー－クリフ4111－4112－4113として隣接して配置されるとき、クリフ型毛細管バリア4110は、流路4100の表面4102から浅い角度θで立ち上がるランプ部4111と、流路面の他の部分4102、4104に対してほぼ平行な表面を有するプラトー区域4112と、ランプ部4111の角度θよりも実質的に急峻な角度φを有する、表面4102へと落ち込むクリフ部4113とを含むことができる。浅い角度θは、60°未満、たとえば45°以下または30°以下であることができる。クリフ角φは、60°よりも大きい角度、たとえば約90°であることができる。プラトー4112は、流路面4102に対して10°以下で非平行であることができる。
図42A～42Bは例示的な「プラトー型毛細管バリア」4210を示す。図42Aは、中に配置されたプラトー型毛細管バリア4210を有する流路4200の上面図を示す。図42Bは、流路4200中のプラトー型毛細管バリア4210の縦断面図を示す。プラトー型毛細管バリア4210は、プラトー型毛細管バリア4210の第一の角度のある面4211およびプラトー面4212によって形成された流路4200内の狭窄部を有する台形断面と、それに続く、第二の角度のある面4213によって形成された流路4200内の漸進的な拡大部とを含み得る。流路4200は、閉流路を形成するための、第一の壁4201、第二の壁4202、第三の壁4203および第四の壁4204を含み得る。流路4200は、たとえば、4つの壁を含む正方形または長方形の断面（流路4200の横軸に沿って見て）を有し得る。第一および第三の壁4201、4203は互いに実質的に平行であり得る。第二および第四の壁4202、4204は互いに実質的に平行であり得る。プラトー型毛細管バリア4210は、第二の流路壁4202から流路4200の中へ突出し得る。プラトー型毛細管バリア4210は第二の壁4202に配置され得る。あるいはまた、プラトー型毛細管バリア4210は第二の壁4202の一部を形成し得る。プラトー型毛細管バリア4210は、第二の壁4202の内面に配置されている、それと同一の広がりを有する、またはそれに組み込まれている側面を含み得る。プラトー型毛細管バリア4210は実質的に流路4200の幅に延び得る。たとえば、プラトー型毛細管バリア4210は、図42Aに示すように、実質的に第一および第三の壁4101、4013の間に延び得る。プラトー型毛細管バリア4210は第一および第二の外側壁または面4214、4215を含み得る。第一および第二の外側壁または面4214、4215は、それぞれ、第一および第三の流路壁4201、4203に接続され得る。あるいはまた、第一および第二の外側壁または面4214、4215は、それぞれ、第一および第三の流路壁4201、4203と同一の広がりを有してもよい。あるいはまた、第一および第二の外側壁または面4214、4215は、それぞれ、第一および第三の流路壁4201、4203に隣接してもよい。第一および第二の外側壁または面4214、4215は、それぞれ、台形の断面積（たとえば、図42Bに示す断面積）を含み得る。台形の断面は、第二の流路壁4202に対して実質的に平行であるプラトー面または側4212を含み得る。プラトー面または側4212は、流路4200中、第二および第四の流路壁4202、4204の間に位置し得る。第一の角度のある面または側4211（本明細書においてはランプ部とも呼ばれる）が、第一の縁4216で第二の壁4202をプラトー面または側4212に接続し得る。第二の角度のある面または側4213が、第二の反対側の縁4217で第二の壁4204をプラトー面または側4212に接続し得る。
第一の角度のある面または側4211は、流路4200の長さに沿う一定の距離にわたり、流路4200の高さを第一の高さh4から第二のより小さい高さh5まで徐々に減らすように構成され得る。第一の高さh4は第二の高さh5の少なくとも2倍の大きさであり得る。第一の角度のある面または側4211は、たとえば、流路4200の底壁から上昇する斜面または流路4200の上壁から下降する斜面であり得る。第一の角度のある面または側4211は、たとえば、流路4200の側壁から流路4200の中へ延びる角度のある平面であり得る。第一の角度のある面または側4211は、プラトー領域または側面4212と交差してプラトー型毛細管バリア4210の内鈍角を形成する第一の縁4216と、第二の流路壁4202と交差してプラトー型毛細管バリア4210の内鋭角αを形成する第二の反対側縁4218とを有し得る。
第二の角度のある面または側4213は、流路4200の長さに沿う一定の距離にわたり、流路4200の高さを第一の高さh5から第二のより大きい高さh6へと徐々に増すように構成され得る。第一の高さh5は第二の高さh6の少なくとも2倍の小ささであり得る。第二の角度のある面または側4213は、たとえば、流路4200の底壁から下降する傾斜面または流路4200の上壁から上昇する傾斜面であり得る。第二の角度のある面または側4213は、たとえば、プラトー面または側4212から流路4200の側壁に向かって延びる角度のある平面であり得る。第二の角度のある面または側4213は、プラトー領域または側4212と交差してプラトー型毛細管バリア4210の内鈍角を形成する第一の縁4217と、第二の流路壁4202と交差してプラトー型毛細管バリア4210の内鋭角βを形成する第二の反対側縁4219とを有し得る。
第一の角度のある面または側4211上でプラトー面または側4212まで吸い上げられる液体は、プラトー面または側4212を通り過ぎる拡大と関連する強力なバリアに直面し得（液体を進めるためにはさらなる液表面積または圧力が必要であるため）、それが、液体がプラトー型毛細管バリア4210によって止められ、液体のメニスカスが、第一の角度のある面または側4211にもっとも近いプラトー面または側4212の縁4216もしくは第二の角度のある面または側4213よりも上の縁4217に配置される結果をもたらし得る。プラトー型毛細管バリア4210は、プラトー型毛細管バリア4210によって止められた液体が、その他方の側から（たとえば第二の角度のある側から）プラトー型毛細管バリア4210に近づく液体によって濡らされて、バブルフリーの液－液界面を作製することができるように構成され得る。プラトー型毛細管バリア4210は、液体が流路4200に入り、液体のメニスカスが、本明細書に記載されるプラトー型毛細管バリア4210で止められるとき、流路4200からの気泡除去を促進するように構成された気体流路4220に隣接して配置され得る。
プラトー型毛細管バリア4210は、空気流路4220を介して毛細管バリア4210に加わる圧力がプラトー型毛細管バリア4210のバースト圧を超え、液体の一方または両方がプラトー面または側4212を横切って互いに突き合い、本明細書に記載される液－液界面を形成するまで、プラトー型毛細管バリア4210の両側の液体のメニスカスを離れた状態に保持する（それらの間のエアギャップがプラトー面または側4212に及ぶ状態で）ように構成され得る（たとえば、図47Aに示すように）。
プラトー型毛細管バリア4210は、空気圧がそれに加えられたとき液体を保持する、または停止させるように構成され得る。プラトー型毛細管バリア4210は、約0mpsi～約200mpsiの範囲内、たとえば約10mpsi～約80mpsiの範囲内の圧力下で液体を保持するように構成され得る。プラトー型毛細管バリア4210は、バースト圧（たとえば、停止した液体を動かしてプラトー4112を越えさせ、および／または第二の角度のある領域4213に接触させ、プラトー型毛細管バリア4210を通過させるために必要な最小圧）に達するまで液体を保持するように構成され得る。プラトー型毛細管バリア4210のバースト圧は、プラトー型毛細管バリア4210によって保持される液体に依存し得、濡れ性がより高い液体が濡れ性がより低い液体よりも低いバースト圧を有するということが当業者によって理解されるであろう。
いくつかの態様において、クリフ型毛細管バリア4110のバースト圧はプラトー型毛細管バリア4210のバースト圧と同じであり得る。
いくつかの態様において、クリフ型毛細管バリア4110のバースト圧は、プラトー型毛細管バリア4210のバースト圧よりも高い圧であり得る。クリフ型毛細管バリア4110のより高いバースト圧は、より低い表面張力を有する液体、たとえば1つまたは複数の界面活性剤または洗剤を含む液体の装填（および停止）を容易にし得る。たとえば、試料は、機器によって流路に加えられる負の空気圧の下、プラトー型毛細管バリア4220全体を濡らすのに十分に低い表面張力を有し得る。そのような場合、試料は、チップの装填中に試料を流路中に保持するために、クリフ型毛細管バリア4110（たとえば、本明細書に記載される、試料とLEとの間の第一のクリフ型毛細管バリア4110および試料とTEとの間の第二のクリフ型毛細管バリア4110）によって流路内に制限され得る。
第一の角度のある面または側4211は、流路4200の高さを、約50μm～約2mmの範囲内の第一の高さh4から、約10μm～約30μmの範囲内の第二の高さh5まで徐々に減らすように構成され得る。第一の高さh4は、たとえば、約400μm～約1.2μmの範囲内であり得る。
第一の角度のある面または側4211は、プラトー領域または側4212と交差してクリフ型毛細管バリア4210の内鈍角を形成する第一の縁4216を有し得る。
第一の角度のある面または側4211は、第二の流路壁4202と交差してプラトー型毛細管バリア4210の内鋭角αを形成する第二の反対側縁4218を有し得る。内鋭角αは、約0°～約70°の範囲内、たとえば約30°～約45°の範囲内または約30°～約60°の範囲内であり得る。
プラトー面または側4212は、約500μm～約1mmの範囲内の、たとえば約750μmの、流路の縦軸に沿う長さを有し得る。
第二の角度のある面または側4213は、流路の高さを、約10μm～約30μmの範囲内の第一の高さh5から、約50μm～約2mmの範囲内の第二の高さh6まで徐々に増すように構成され得る。第一の高さh5は、たとえば、約400μm～約1.2μmの範囲内であり得る。
第二の角度のある面または側4213は、プラトー領域または側4212と交差してプラトー型毛細管バリア4210の内鈍角を形成する第一の縁4217を有し得る。
第二の角度のある面または側4213は、第二の流路壁4202と交差してプラトー型毛細管バリア4210の内鋭角βを形成する第二の反対側縁4219を有し得る。内鋭角βは、約0°～約70°の範囲内、たとえば約30°～約45°の範囲内または約30°～約60°の範囲内であり得る。
第一の角度のある面4211（すなわちランプ部）、プラトー区域4212または第二の角度のある面区域4213は、任意の組み合わせで、実質的に平坦な面を有し得る。
第一の角度のある面4211（すなわちランプ部）、プラトー区域4212または第二の角度のある面区域4213は、任意の組み合わせで、カーブした面を有し得る。
第一の角度のある面4211（すなわちランプ部）、プラトー区域4212または第二の角度のある面区域4213は、任意の組み合わせで、1つまたは複数の溝、リッジ部、凹み、段、エッチングまたは突出部を含む表面を有し得る。
第一の角度のある面4211（すなわちランプ部）、プラトー区域4212または第二の角度のある面区域4213は、任意の組み合わせで、異なる角度の面を有する領域を含む表面を有し得る。
したがって、たとえば図42Bを参照すると、ランプ型バリアは、プラトーによって切り離された2つのランプ部を含むことができる。第一のランプ部4211は、流路4202の表面から浅い角度αで立ち上がることができ、プラトー区域4212は流路4200に対してほぼ平行であることができ、第二のランプ部4213は浅い角度βで流路面4202へと落ち込むことができる。浅い角度α、βは、60°以下、45°以下または30°以下であることができる。浅い角度α、βは同じ角度または異なる角度であることができる。
プラトー型毛細管バリア4210は、ガラス（たとえばホウケイ酸塩ガラス）、ケイ素、プラスチックおよびエラストマーをはじめとする多様な材料から作製され得る。プラスチックは、ポリメチルメタクリレート（PMMA）、環式オレフィンコポリマー（COC）、環式オレフィンポリマー（COP）、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート（PET）、高密度ポリエチレン（HDPE）および低密度ポリエチレン（LDPE）を含むことができる。エラストマーはポリジメチルシロキサン（PDMS）を含むことができる。チップまたは基板は、たとえば、COC、たとえばTOPAS 8007を含み得る。プラトー型毛細管バリア4210は、流路4200と同じ材料または流路4200とは異なる材料から作製され得る。
プラトー型毛細管バリア4210の両側の流路4200の深さは同じであり得る。あるいはまた、プラトー型毛細管バリア4210の各側は、本明細書に記載される異なる深さの流路4200に結合されてもよい。
図43は、装填後の初期流体界面位置を強調する例示的な流路または流体回路4300を示す。流体回路4300は、図38に記載される回路に実質的に類似し得る。流体回路4300は、試料投入ウェルまたはリザーバ4301、溶出リザーバ4302、溶出緩衝リザーバ4303、先導電解質リザーバ4304、先導電解質緩衝リザーバ4305および後続電解質リザーバ4306に接続され得る。リザーバ4301～4306は、本明細書に記載されるスルーホールまたは開口部によって流路に結合され得る。溶出リザーバ4302は溶出緩衝流路4307によって溶出緩衝リザーバ4303に接続され得る。溶出緩衝リザーバ4303および溶出リザーバ4302の内容物の間の混合または圧力駆動流を減らす、または防ぐために、毛細管バリア4308（たとえば、本明細書に記載されるプラトー型毛細管バリア）が溶出緩衝流路4307中に提供され得る。先導電解質リザーバ4304は先導電解質緩衝流路4309によって先導電解質緩衝リザーバ4305に接続され得る。先導電解質緩衝リザーバ4305および先導電解質リザーバ4304の内容物の間の混合または圧力駆動流を減らす、または防ぐために、毛細管バリア4310（たとえばプラトー型毛細管バリア）が先導電解質緩衝流路4309中に提供され得る。緩衝リザーバ4303は、溶出リザーバ4302中のものよりも高いイオン強度の溶出緩衝液電解質を含有し得、緩衝リザーバ4305は、先導電解質リザーバ4304中のものよりも高いイオン強度の先導電解質を含有し得る。デバイスはさらに、空気装置、たとえばベンチトップ型機器上の真空源に結合するよう構成されている空気ポート4311をその縁に沿って含み得る。空気ポート4311は、本明細書に記載される気体流路4312によって流路およびリザーバに結合され得る。空気ポート4311に吸引（すなわち負の空気圧）を加えると、試料、先導電解質および溶出緩衝液を流路に装填し得る。気体流路4312は1つまたは複数の毛細管バリアにおいて流路に結合され得、負圧が該毛細管バリアに加えられるようになっている。吸引は、流路を同時または段階的に装填するために、それぞれ同時または逐次に空気ポート4311に加えられ得る。試料は、流路中の180°低分散方向転換において後続電解質リザーバ4306から毛細管バリア4313まで延びる第一のゾーンまたはサブ流路に装填され得る。毛細管バリア4313は、混合または圧力駆動流を制限する、減らす、または防ぐために、装填中、試料と先導電解質緩衝液との間の界面を提供し得る。毛細管バリア4313は、本明細書に記載されるクリフ型毛細管バリアを含み得る。後続電解質リザーバ4306は後続電解質流路4314によって流路第一のゾーンまたはサブ流路4317に接続され得る。後続電解質リザーバ4306の内容物と試料との間の混合または圧力駆動流を制限する、減らす、または防ぐために、毛細管バリア4315（たとえクリフ型毛細管バリア）が、後続電解質流路4314中、後続電解質リザーバ4306と第一のゾーンまたはサブ流路4317との間に提供され得る。先導電解質は、毛細管バリア4313から毛細管バリア4316まで延びる、流路4300の第二のゾーンまたはサブ流路4318に装填され得る。毛細管バリア4316（たとえばプラトー型毛細管バリア）は、先導電解質緩衝液と溶出緩衝液との間の界面を提供し得る。第一のゾーンまたはサブ流路4317および第二のゾーンまたはサブ流路4318は流体流路または回路のITPブランチを構成し得る。溶出緩衝液は、毛細管バリア4316から溶出リザーバ4302まで延びる、流路4300の第三のゾーンまたはサブ流路4319に装填され得る。第三のゾーンまたはサブ流路4319は流体流路または回路の溶出ブランチを構成し得る。流体を流路に装填すると、液体間の界面は、それぞれの毛細管バリアの上方に位置し得る、またはそこに位置し得る。後続電解質緩衝液と試料との間の界面はクリフ型毛細管バリア4315に位置し得る。先導電解質緩衝液と試料との間の界面はクリフ型毛細管バリア4313に位置し得る。先導電解質緩衝液と溶出緩衝液との間の界面はランプ型毛細管バリア4316に位置し得る。先導電解質緩衝液と高濃度先導電解質緩衝液との間の界面はランプ型毛細管バリア4310に位置し得る。高濃度溶出緩衝液と溶出緩衝液との間の界面はランプ型毛細管バリア4308に位置し得る。
図44は、装填後の最終流体界面位置を強調する例示的な流路または流体回路4300を示す。様々な緩衝液を流路4300に装填したのち、緩衝液間に形成した1つまたは複数の流体界面を流路内で流れさせて界面を移動させ、流体界面を形成した毛細管バリアから離れさせ得る。
界面の移動は、毛細管バリア、特に先導電解質緩衝液と溶出緩衝液との間の毛細管バリアにおける核酸の停留を減らし、または最小化し得る。特定の理論によって制限されることを望まないが、これは、DNAが毛細管バリア（たとえば、LEと溶出緩衝液との接合部におけるクリフ型毛細管バリア4316）の狭窄空間を通過するとき、DNAをより圧密な状態に維持する（そうしないと、より分散したITPバンドの通過を損なうおそれがある）のに役立ち得ると考えられる。たとえば、先導電解質緩衝液と溶出緩衝液との間の界面4402を溶出リザーバ4302に向けて下流に移動させて、界面4402がゾーン4401内で止められたときクリフ型毛細管バリア4316が先導電解質緩衝液によって十分に飲み込まれるようにし得る。界面の4402の流れが止められると、DNAは、先導電解質緩衝液中、界面4402と毛細管バリア4316とを同時に通過する場合（先導電解質緩衝液から溶出緩衝液への移行がITPバンドを拡大させて、バリアを通過することをより困難にし得る）よりも容易に毛細管バリア4316の狭窄空間を通過し得る。
代替的に、または組み合わせて、界面の移動は、特に溶出緩衝液と高濃度溶出緩衝液との間または先導電解質緩衝液と高濃度先導電解質緩衝液との間の緩衝液の混合および緩衝液の望まれない汚染を減らし、または最小化し得る。たとえば、溶出緩衝液と高濃度溶出緩衝液の間の界面4403を溶出緩衝リザーバ4303に向けて下流に移動させて、界面4403と溶出リザーバ4302との間の距離を増し、高濃度溶出緩衝液による溶出緩衝液の汚染（溶出緩衝液と下流アッセイとの適合性にマイナスの影響を及ぼすおそれがある）を減らし、または最小化し得る。同様に、先導電解質緩衝液と高濃度先導電解質緩衝液との間の界面4404を先導電解質緩衝リザーバ4305に向けて下流に移動させて、界面4404と先導電解質リザーバ4304との間の距離を増し、高濃度先導電解質緩衝液による先導電解質緩衝液の汚染を減らし、または最小化し得る。
いくつかの態様において、流路の1つまたは複数の空気ポートに負圧を加えることにより、1つまたは複数の界面をその対応する毛細管バリアから離れさせ得る。
代替的に、または組み合わせて、1つまたは複数の界面を、重力により、その対応する毛細管バリアから離れさせ得る。たとえば、リザーバ中の液頭高さを調節して、流路内に重力駆動流を生成し得る。装填後、流路内の流体圧を平衡させて、流路中の流体間の1つまたは複数の界面が流路内でその最終流体界面位置に向かって流れるようにし得る。当業者によって理解されるように、流体界面の最終位置は、リザーバ内の流体の相対的な液頭高さを調節することによって調節され得る。
気体（たとえば空気）流路またはラインを使用して、作動した空気圧を流体デバイスの毛細管バリアまたは他の領域に提供することができる。気体流路は、空気ポートを介して外部気体圧力源に接続することができる。気体流路は、たとえば気体流路への液体の流入を減らす、または防ぐため、それらが圧力を提供する液流路よりも高い流体抵抗を有することができる。たとえば、気体流路は、主等速電気泳動流路の半分未満の断面積を有することができる。複数の気体流路を単一の気体リザーバまたはポートに接続することができる（たとえば分岐型流路によって）。上流への液体移動を防ぐために、キャピラリー弁を分岐型空気ラインとともに用いることができる。図10Aは、試料1004と先導電解質緩衝液1005サブ流路との間の液流路界面1003に接続された毛細管バリア1002を含み得る例示的な気体流路1001を示す。図10Bは、空気ポート1006の方向への上流への液体移動を防ぐ毛細管バリア1002を強調する気体流路1001の拡大図である。
図45Aはチップの流体層の例を示す。この例における空気作動流路（本明細書においては空気流路または空気ラインとも呼ばれる）4501は、全容積を最小化にするために狭く、浅く、かつまっすぐである。最小寸法は、製造要件またはこれらの空気流路を挟んでの最大許容圧力低下によって決定され得る。これらの寸法は、流路の幅と高さの両方に関して50μm～500μmである。これらの空気流路は空気ポート4502に通じる。ポートは、メンブレン静止面で終端する垂直な円柱形の穴である。空気流路と比べて、チップ層上の液流路はより広く、より深い。これが、液体の小さな部分が空気ラインに引き込まれることを許し得る。空気流路4501は、空気流路4501と液流路との間の接合部に狭窄部を含み得、これが、液体が空気流路4501に入るのを減らす、または防ぐための毛細管バリアとして作用し得る。図45Bは空気ポート4502の切欠き図を示す。4504は、流体層上の空気流路へのポートの接続である。4503はメンブレン静止面である。疎水性メンブレンがこの表面に適用され、圧縮ガスケット、接着剤または熱接着によって所定の位置に保持される。空気はこのメンブレンを通過することができるが、液体は通過することができない。このポートの直径は製造要件によって制御され、1mm未満の直径を有することができる。垂直シリンダの高さは2mm未満であるべきである。図45Cはこの設計の具現化を示す。疎水性メンブレンは4505とマークされている。蛍光液体4506は空気ポートの垂直カラムに閉じ込められ、それを越えて拡がることはない。空気作動を使用して流体流路中の液体を動かすことができる。このとき、空気作動流路中への液体の損失を最小化することが重要であるといえる。理由は、それが、処理されない液量であり得るからである。この設計は、流路およびポートの形状を操作し、液体の移動を防ぐが空気の移動を許容する疎水性メンブレンを含めることによって損失を最小化する流体空気ポートおよび流路設計のための設計である。
図46Aは、空の試料流路を検出することができる例示的なマイクロ流体流路を示す。試料流路4601は、その両側4602が、試料装填の前に装填された液体（たとえば、それぞれ後続電解質および先導電解質）を有し得る流路によって終端されている。この装填は、装填前には空であると考えられる試料流路4601の中に移動する液体によって故障を起こしやすい。試料流路4601はまた、その両端が、圧力制御回路に接続される、または大気もしくは本明細書に記載される空気マニホルドへ通気されることができる空気作動ポート4603に接続されている。図面上の矢印4604は、一方の空気ポート4603から試料流路4601を通過し、さらに他方の空気ポート4603を通過する検出経路を示す。図46Bは、この流路4601が空であるのか満たされているのかを検出するための一連の事象を示す。第一に、空気制御回路を設定して（工程4611）、1psig～－1psigの間の目標圧力を達成する。第二に、流路に接続された両弁を空気制御回路に接続する（工程4612）。弁開放によって生じる外乱があるならば、圧力は制御点に戻ることができ、その後、空気制御回路の信号を読む（工程4613）。この信号は、通常、空気比例弁に印加される電圧と関連し得る。その後、流路に接続された弁のいずれか一方を、流路を大気に通じさせる状態に変更することができる。これが、先に示した検出経路を通って空気が流れることを許容する（工程4614、たとえば図46A）。この増加した空気流が制御回路への信号の変化、一般には、比例弁をさらに開かせて空気流を許容する電圧変化を生じさせる。圧力を再び整定させ、制御回路上の信号を測定する（工程4615）。2つの測定された制御信号を減算し、閾値と比較し（工程4616）、流路が空または満杯のいずれかであると判定する（工程4617）。この後、流路の両側を、一般的には大気に通じさせることにより、何らかのデフォルト状態に戻し得る（工程4618）。図46Cは、この技術の具現化からの圧力トレースおよび制御信号トレースを示す。上のトレースにおいて、圧力読み、圧力の整定4621および弁の通気4628が見てとれる。下の制御信号は、圧力を調整するために空気比例弁に印加された電圧に対応する。これは、圧力の整定4621、両弁の開放4622、開弁後の整定値4623、一方の弁の閉鎖4624、信号の測定4625および流路の通気4628を示す。この空気制御・検出スキームは、ユーザが試料を装填する前に完全に空の流路の検出を可能にする。これは、試料装填が、正常な装填完了のためには、装填前に完全に空の流路を必要とする場合に有用である。直前の工程が流路を濡らしてしまったならば、これは、ユーザがこの流路への試料装填を回避して、試料を節約することを許容する。この検出技術は、空気プライミングと同じ空気検出および作動ハードウェアを使用する。
流体流路に装填するためには、気体ポートを介して負圧または真空を気体流路に加えることができる。マイクロ流体デバイス上の各流体流路は同時に、または互いに独立して（たとえば逐次に）装填され得る。流路内で、流体は同時に、または互いに独立して装填され得る。たとえば、先導電解質緩衝液、高濃度先導電解質緩衝液、後続電解質緩衝液、高濃度後続電解質緩衝液、溶出緩衝液、高濃度溶出緩衝液またはそれらの任意の組み合わせは、試料装填の前、それと同時またはその後に装填され得る。たとえば、チップの一方の側の気体ポートに負圧を加えて、1つまたは複数の流体（たとえば後続電解質緩衝液、溶出緩衝液など）を装填し得る。続いて、チップの他方の側の気体ポートに負圧を加えて、さらなる流体（たとえば先導電解質緩衝液）を装填し得る。あるいはまた、負圧をチップの片側の気体ポートに適用して、1つまたは複数の流体（たとえば先導電解質緩衝液および後続電解質緩衝液）を装填し得る。続いて、負圧をチップの他方の側の気体ポートに適用して、さらなる流体（たとえば後続電解質緩衝液、溶出緩衝液など）を装填し得る。あるいはまた、流路に接続された気体ポートのすべてに同時に負圧を加えてもよい。試料は、等速電気泳動緩衝液を装填する前、その最中またはその後で、負圧または真空を加えることによって装填され得る。試料は、負圧または真空を加えることなく、たとえば濡れまたは重力によって装填されてもよい。
図47A～47Bは、段階的な液体装填のための例示的な空気制御スキームを示す。図47Aに記載される工程ごとに、プラトー型毛細管バリア4703を有する流路の上面図が中央に示され、プラトー型毛細管バリア4703の側面図が右に示されている。流体は、本明細書に記載されるように、マイクロ流体カートリッジ上のリザーバ4701に装填され、固定位置へと制御可能にプライミングされ、その後、気泡を生成することなく合流し得る。工程1で、2つの流体は、はじめに、マイクロ流体流路によって接続された、間に毛細管バリア4703を有するリザーバ4701に装填され得る。次いで、工程2で、圧力を高め、一定の圧に保持して、2つの流体のメニスカス4702を、リザーバ／流路境界から、流路の中、毛細管バリア4703の基部まで移動させ得る。工程3で、圧力を再び漸増的に高めて、メニスカス4702を毛細管バリア4703の頂部に引き寄せ得る。メニスカス4702間の距離を維持するために、毛細管バリア4703のプラトー領域かけてエアギャップ4704が配置され得る。工程4で、圧力を、バリア4703のホールドオフ圧（本明細書においてはバースト圧とも呼ばれる）よりも高めて2つの流体を合流させ、本明細書に記載される液－液界面を形成し得る。図47Bは、マイクロ流体流路システム内の毛細管バリア4703において流体を合流させるために使用される圧力制御スキームの工程2～4を示す概略図を示す。真空圧を別々の工程で高めて、まず2つの流体のメニスカス4702を毛細管バリア4703に移動させ、次いで、図47Aに記載されるように流体を接続し得る。負の空気圧を段階的に高めることにより、2つの液体の間でアクティブな混合をほとんどまたは全く発生させることなく、メニスカス4702を合流させて液－液バリアを形成し得る。これは、一方の液体が他方の液体よりも前に毛細管バリア4703に達する場合に有用であり得る。メニスカスをプラトー領域の両端に保持することにより、プラトー領域を有しない毛細管バリアの場合と比べ、流体がより早期にバーストして毛細管バリア4703を通過し、流路の他方の側に入り、それが、望ましくない位置における混合または液－液界面の形成を招き得る可能性を大幅に減らし得る。当業者によって理解されるように、圧力値、増分値および時間は、一定の範囲のバリア形状および流体濡れ性を受け入れるように調節されることができる。
センサ（たとえば電極）を使用して、液体充填レベルまたは気泡を検出し（たとえば電流または電圧感知を介して）、フィードバックを提供することができる。幾何学的特徴（たとえば狭窄、拡大または方向転換）を電極と組み合わせて使用して、流路のインピーダンス、ひいては等速電気泳動の時間進行をモニタすることができる。たとえば、ITP中、核酸が集束したとき、電圧を使用して、流路中の集束したバンドの位置を開始から終了まで追跡することができる。一例において、より小さな断面積を有する接続された流路からリザーバ（たとえば溶出リザーバ）の中への流体拡大のモニタリングを使用して、分析対象物が溶出する時間を決定し、それにより、自動化溶出およびエンドプロセス制御を可能にすることができる。もう1つの例において、流路狭窄部が、界面動電学的プロセス中の工程のタイミング（またはトリガリング）、たとえば、集束した分析対象物が、反応が起こる、または光学検出事象が起こるところの流路ゾーンに入るタイミングの検出を可能して、反応タイミングまたは検出器トリガリングの制御を可能にするように設計されることができる。
たとえば、図21は、トリガリング目的に使用され得る1つのそのような幾何学的特徴を示す。赤外線センサが、マイクロ流体流路中の方向転換部の中心、検出器位置2105に配置され得る。等速電気泳動実行中、この幾何学的方向転換の特徴が、流路の他の区画と比べて高い局所抵抗の生成を促進することができる。図21の左に示すように、高い局所抵抗が温度および／または電圧トレース中で検出され得る。たとえば、実行中に赤外線センサによって捕らえられた温度信号のトレース中の2101と2012との間の増加は、分離プロセスから溶出プロセスへの切り替わりを示し得る。2103と2104との間の二段階温度上昇は、トリガリングのための、幾何学的方向転換によって可能になる特徴を示すことができる。トリガリング特徴の到達時間は、レーン間、チップ間および機器間で異なり得る。温度トレースの一般的パターンは同じ抽出化学の場合にしつこく残り得る。少なくともいくつかの例において、そのような幾何学的特徴は外部特徴からの外乱の減少を提供し得る。
リザーバおよび流路特徴は、圧力駆動流を制御または防止するよう設計されることができる。たとえば、リザーバ（たとえば試料および溶出リザーバ）は、液体高さの大きな変化が、図11に示す所期の液頭高さにおいて容積の小さな変化しか生じさせないように設計された内部形状を有することができる。これは、リザーバに含まれる液量のより正確な制御を提供することができる。他のリザーバの場合、液量は、分離プロセスを損なうことなく、変動することができる。そのようなリザーバは、小さな液高さ変化に応答して大きな容積変化を有するよう設計されることができ、流体デバイス全体を通して液高さを安定させるのに役立つことができる。リザーバ間の低い流体抵抗を使用して、頭圧の速やかな平衡を可能にし、界面動電学的プロセスの前、その最中またはその後に、流路中で最小限の液流量を可能にすることができる。
リザーバは、一定量または固定量を維持するために、たとえばリザーバ内の表面積を制御することにより、蒸発を最小化するよう設計されることができる。リザーバは、たとえばデッドゾーンを最小化するように図案化された角壁設計を使用するにより、リザーバからの液体回収を最大化するよう設計されることができる。リザーバは、取り出し中、接続流路中の液体がリザーバに流れ込むのを防ぐように設計されることができ、これが、取り出される物質（たとえば核酸）の純度または分離を維持するのに役立つことができる。リザーバは、たとえば、ピペットチップの挿入を許容するのに好都合な寸法を有する、または一般的なピペット操作内の容積を有することにより、ピペッティングによる容易な装填または取り出しのために設計されることができる。たとえば、溶出リザーバは、核酸の抽出のためにピペットチップの挿入を許容するよう構成され得る。リザーバは、多流路ピペッタ（たとえば、約9mmのピッチを有する）を受け入れるように設計または離間されることができる。
リザーバ（たとえば試料リザーバ）は、充填される流路の真上に位置することができ、それが、リザーバとそれらが満たす流路との間の接続流路中で失われる液体を最小化することができる。リザーバ（たとえば試料リザーバ）は、円錐形の底および円柱形のスルーホールまたは開口部を有することができる。そのようなリザーバの上部の大きな内径が、大きな量を収容することを許容することができる一方、リザーバの底の液体メニスカスはより小さい内径を有して、分注後に残る液体の量を減らす。そのような設計はまた、濡れ性流体が凹状の角部に入るウィッキングを減らす、または防ぐことができる。場合によっては、リザーバ（たとえば試料リザーバ）から流路中へのスルーホールは約2ミリメートル（mm）以下である。
図11は、試料を接続流路1101に移動させたのちリザーバ1100中に残る（または失われる）試料の量を減らすよう構成された試料リザーバ1100を示す。低損失型試料リザーバ1100は、試料を接続流路1101に送達した後またはその送達中にさらなる量（の試料または他の流体）を試料リザーバ1100に添加またはポンピングすることなく、試料を接続流路1101に移動させたのちリザーバ1100中に残る試料の量を減らし得る。低損失型試料リザーバ1100は、試料を流路1101に装填する前に試料量を収容するよう構成された、水力内径D1を有する上寄り部分または上部1102と、試料を流路1101に装填した後に試料量を収容するよう構成された、水力内径またはスルーホールD2および高さH1を有する下寄り部分または下部1103と、それらの間のテーパ状または円錐形部分1104とを含み得る。場合によっては、上寄り部分1102および／または下寄り部分1103は非対称であり、その場合、寸法D1～D2は、それぞれ、上寄り部分および／または下寄り部分1102、1103の最大寸法を表し得る。
試料リザーバ1100は、流路1101中の圧力駆動流および混合を制限する、防ぐ、または減らすために、流路1101に接続された他のリザーバ1110中の緩衝液の液頭高さH3に等しい、またはほぼ等しい、後に残る試料の液頭高さH2を生じさせるよう構成され得る。標準的な緩衝液リザーバ1110は、水力内径D3を有する上寄り部分1112と、水力内径D4を有する下寄り部分1113をと含み得る。試料ウェル中とは異なり、D3は、液頭高さH2およびH3が等しい、またはほぼ等しい場合、試料ウェル1100と比べて多量の流体が緩衝液ウェル1110内に保持されるよう、D4と実質的に類似し得る。
試料リザーバ1100は、少なくとも約1ナノリットル（nL）、10nL、20nL、50nL、100nL、200nL、500nL、1マイクロリットル（μL）、10μL、20μL、30μL、40μL、50μL、60μL、70μL、80μL、90μL、100μL、200μL、300μL、400μL、500μL、600μL、700μL、800μL、900μL、1ミリリットル（mL）、2mL、3mL、4mL、5mL、6mL、7mL、8mL、9mLまたは10mLの試料量（緩衝液を含む、または含まない）を保持するよう構成され得る。場合によっては、試料リザーバ1100は、約1nL～約10nLの範囲内の試料量を保持するよう構成され得る。
水力内径D1は、スルーホール水力径D2よりも大きくてもよい。上寄り部分の水力内径D1は、少なくとも約1mm、2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm、10mm、11mm、12mm、13mm、14mmまたは15mmであり得る。上寄り部分の水力内径D1は、多くとも約1mm、2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm、10mm、11mm、12mm、13mm、14mmまたは15mmであり得る。下寄り部分の水力内径D2は、少なくとも約0.5mm、1mm、1.5mm、2mm、2.5mm、3mm、3.5mm、4mm、4.5mmまたは5mmであり得る。下寄り部分の水力内径D2は、多くとも約0.5mm、1mm、1.5mm、2mm、2.5mm、3mm、3.5mm、4mm、4.5mmまたは5mmであり得る。
D1とD2との比が、試料が流路中に移動したのち試料リザーバ中に残る試料の量を決め得る。場合によっては、D1：D2の比は、少なくとも約2：1、5：1、10：1、15：1、20：1、25：1、30：1、35：1、40：1、45：1または50：1である。場合によっては、D1：D2の比は、多くとも約2：1、5：1、10：1、15：1、20：1、25：1、30：1、35：1、40：1、45：1または50：1である。D1：D2の比は、試料量の少なくとも50％を低損失型試料リザーバ1100から流路1101の中へ移動させることを促進するため、2：1よりも大きい比であり得る。
上寄り部分の断面積は、少なくとも約3mm2、5mm2、10mm2、15mm2、20mm2、25mm2、30mm2、35mm2、40mm2、45mm2、50mm2、55mm2、60mm2、65mm2、70mm2、75mm2であり得る。上寄り部分の断面積は、多くとも約3mm2、5mm2、10mm2、15mm2、20mm2、25mm2、30mm2、35mm2、40mm2、45mm2、50mm2、55mm2、60mm2、65mm2、70mm2、75mm2であり得る。下寄り部分の断面積は、少なくとも約0.2mm2、0.3mm2、0.4mm2、0.5mm2、1mm2、1.5mm2、2mm2、2.5mm2、3mm2、3.5mm2、4mm2、4.5mm2、5mm2、6mm2、7mm2、8mm2、9mm2、10mm2、11mm2、12mm2であり得る。下寄り部分の断面積は、多くとも約0.2mm2、0.3mm2、0.4mm2、0.5mm2、1mm2、1.5mm2、2mm2、2.5mm2、3mm2、3.5mm2、4mm2、4.5mm2、5mm2、6mm2、7mm2、8mm2、9mm2、10mm2、11mm2、12mm2であり得る。
上寄り部分の断面積と下寄り部分の断面積との比が、試料が流路中に移動したのち試料リザーバ中に残る試料の量を決め得る。場合によっては、上寄り部分の断面積：下寄り部分の断面積の比は、少なくとも約4：1、5：1、10：1、20：1、30：1、40：1、50：1、60：1、70：1、80：1、90：1、100：1、150：1、200：1、250：1、300：1、350：1、400：1、450：1、500：1、600：1、700：1、800：1、900：1、1000：1、1500：1、2000：1または2500：1である。場合によっては、上寄り部分の断面積：下寄り部分の断面積の比は、多くとも約4：1、5：1、10：1、20：1、30：1、40：1、50：1、60：1、70：1、80：1、90：1、100：1、150：1、200：1、250：1、300：1、350：1、400：1、450：1、500：1、600：1、700：1、800：1、900：1、1000：1、1500：1、2000：1または2500：1である。
上寄り部分と下寄り部分との間のテーパ状部分は、下寄り部分への試料の濡れおよび低損失型試料ウェルから流路への試料の移動を促進するための角度を含み得る。場合によっては、低損失型試料リザーバのテーパ状部分は、約10°、20°、30°、40°、45°、50°、60°、70°、80°または90°未満の、上寄り部分と下寄り部分との間の半角を含み得る。場合によっては、低損失型試料リザーバのテーパ状部分は、約10°、20°、30°、40°、45°、50°、60°、70°、80°または90°よりも大きい、上寄り部分と下寄り部分との間の半角を含み得る。
場合によっては、下寄り部分の高さH1は、流路中の圧力駆動流および混合を制限する、防ぐ、または減らすために、流路に接続された他のリザーバ中の緩衝液の液頭高さに等しい、またはほぼ等しい、後に残る試料の液頭高さを生じさせるよう構成されることができる。下寄り部分の高さH1は、少なくとも約1mm、2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mmまたは10mmであり得る。下寄り部分の高さH2は、多くとも約1mm、2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mmまたは10mmであり得る。
リザーバ（たとえば溶出リザーバ）は、リザーバからの分析対象物の拡散を減らすために、分析対象物（たとえば核酸）の拡散長スケールと比べて大きい直径を有することができる。場合によっては、リザーバ直径長さスケールはミリメートルのオーダであることができ、リザーバからの分析対象物の結果的な拡散時間は時間のオーダであることができる。流路とリザーバ（たとえば溶出リザーバ）との間の接続（たとえばスルーホールまたは開口部）は、鋭利な角部なしで設計することができ、それにより、これらの接続部における高電場領域の優勢を減らし、リザーバ内の分析対象物の滞留時間を増す。場合によっては、電場に対して垂直なリザーバ（たとえば溶出リザーバ）の断面は、電場に対して垂直な流路の断面よりも有意に大きく、それにより、リザーバ中の電場強度を低下させ、リザーバ内の分析対象物の滞留時間を増すことができる。
場合によっては、溶出流路および／または溶出リザーバは、主流路に使用される第一の先導電解質緩衝液とはタイプまたは濃度が異なる第二の先導電解質緩衝液を含むことができる。これは、精製された物質が第二の先導電解質緩衝液（たとえば溶出緩衝液または産出溶液）中に溶出することを許容することができる。第二の先導電解質緩衝液内の第二の先導電解質イオンの実効移動度の大きさは、核酸の実効移動度の大きさよりも大きくあることができる。第二の先導電解質緩衝液は、低いイオン強度、たとえば下流アッセイ（たとえばqPCR、次世代シーケンシング）と適合性のイオン強度を有することができる。場合によっては、第二の先導電解質緩衝液は、第一の先導電解質緩衝液と同じであるが、異なる濃度またはイオン強度（たとえば、第一の先導電解質緩衝液よりも低いイオン強度）で存在する。たとえば、第一の先導電解質緩衝液は70～100mM（たとえば70～100mM Tris-HCl）の電解質イオン濃度を有し得、第二の先導電解質緩衝液は、70mM未満、60mM未満または50mM未満（たとえば50mM未満Tris-HCl）の電解質イオン濃度を有し得る。
リザーバ（たとえば試料リザーバ）は、加圧または直接注入による注入のために構成されることができる。直接注入リザーバを使用するとき、試料は、ピペットによってマイクロ流体流路に注入され得る。リザーバは、ピペットチップの出口が流路に入口に直結され得るように構成され得る。リザーバ中の正しいチップ配置が、リザーバの側面および／または内部への試料損失を最小化しながら、試料を流路に注入することを許し得る。
図48A～48Hは、直接注入のために設計された例示的な試料入口リザーバを示す。
図48A～48Bは、マイクロ流体デバイスの流路への試料（または緩衝液）の直接注入を促進するように設計された試料装填リザーバ4800（または緩衝液リザーバ）の例示的な設計を示す。装填リザーバ4800は、ピペットチップの端部のための静止位置4801へのピペットの配置をガイド壁4802によって案内するように構成され得る。静止位置4801は、概して、チップ面を貫通する開口部またはスルーホールである。ガイド壁4802は、ピペットチップを静止位置4801に正しく整合させるためにピペットチップの向きおよび位置を制約するように構成され得る。ガイド壁4802はたとえば円錐台形を有し、円錐の狭いほうの領域4804が静止位置4801に位置し、円錐の広いほうの領域4803が装填リザーバ4800の周囲空気の進入口4807に位置する。広いほうの部分4803および狭いほうの部分4804は円形の断面を有し得る。ガイド壁4802は、広いほうの部分4803と狭いほうの部分4804との間で、ピペットを静止位置4801に案内するように構成された角度のテーパを有し得る。ピペットチップをこの位置4801に配置することにより、ユーザは、標準的な実験用マイクロピペットを用いて最初のストップまで分注することにより、試料を流路に直接注入することができる。
試料（または緩衝液）装填リザーバ4800は、ウェル4800の直径を最小化することにより、一定の液頭高さでウェル4800中に保持される試料（または緩衝液）の量を最小化するように構成され得る。全液頭高さは、流路の底面から約1mm～約6mmの範囲内、たとえば流路の底面から約2.8mmであり得る。流路の頂部と試料リザーバ4800との間（たとえばスルーホール4807内）に収容され得る、流路への装填後にウェル中に残る流体の量は、約15μL未満、たとえば約7μLであり得る。
試料（または緩衝液）装填リザーバ4800は、試料（または緩衝液）を、重力下、その下の流路に装填するように構成され得る。スルーホール4807は、約0.5mm～約5mmの範囲内、たとえば約1.5mm、たとえば約1mmの直径を有し得る。
試料（または緩衝液）装填リザーバ4800は、約0.1mm～約4mmの範囲内、たとえば約1mm～約4mmの範囲内、たとえば約1.8mmの、液頭高さにおける直径（たとえば、狭いほうの部分4804中の静止位置4801における直径）を有する円錐台形を含み得る。
試料（または緩衝液）装填リザーバ4800は、約20mm以下、約15mm以下、約10mm以下または10mmよりも大きい高さを有し得る。たとえば、試料（または緩衝液）装填リザーバ4800は約6mmの高さを有し得る。あるいはまた、試料（または緩衝液）装填リザーバ4800は約8mm～約10mmの範囲内の高さを有し得る。
試料（または緩衝液）装填リザーバ4800の広いほうの部分4803は約4.2mmの最大横断寸法を有し得る。
試料（または緩衝液）装填リザーバ4800の狭いほうの部分4804は約1.5mmの最大横断寸法を有し得る。
試料（または緩衝液）装填リザーバ4800のガイド壁4802は、広いほうの部分部4803と狭いほうの部分4804との間で約60°～約90°の範囲内の角度でテーパ状であり得る。
図48Cは、直接注入と適合性であり得るもう1つ例示的なリザーバ4805の寸法形状を示す。図48A～48Bに示す寸法形状とは異なり、リザーバ4805は、正しい配置を保証するためのガイド壁を有しない。ユーザは、ピペットチップを手で配置して静止面4806上に静止させたのち、静止面4806中の開口部4807を介して試料を下の流路に分注し得る。リザーバ4805は、たとえば、注入中にピペットからあふれる液体を捕らえ、全液量のバブルフリー装填を保証するように構成された細長い断面形状を有し得る。図48Dは、図48Aのリザーバ4805を使用して蛍光水溶液4808をマイクロ流体流路に注入した結果を示す。液体4808は、リザーバ4805のガイド面4806中の開口部4807を介して注入され、気泡形成なしで隣接流路を満たすことができた。
試料（または緩衝液）装填リザーバ4805は、ウェル4805の直径を最小化することにより、一定の液頭高さでウェル4805中に保持される試料（または緩衝液）の量を最小化するように構成され得る。全液頭高さは、流路の底面から約1mm～約6mmの範囲内、たとえば流路の底面から約2.8mmであり得る。流路の頂部と試料リザーバ4805との間（たとえばスルーホール4807内）に収容され得る、流路への装填後にウェル中に残る流体の量は、約15μL未満、たとえば約7μLであり得る。
試料（または緩衝液）装填リザーバ4805は、試料（または緩衝液）を、重力下、その下の流路に装填するように構成され得る。スルーホール4807は、約0.5mm～約5mmの範囲内、たとえば約1.5mm、たとえば約1mmの直径を有し得る。
試料（または緩衝液）装填リザーバ4805は、約10mmの最大横断直径および約3mmの最小横断直径を有する細長い形状、たとえば楕円形を含み得る。
試料（または緩衝液）装填リザーバ4805は、約20mm以下、約15mm以下、約10mm以下または10mmよりも大きい高さを有し得る。たとえば、試料（または緩衝液）装填リザーバ4805は約6mmの高さを有し得る。あるいはまた、試料（または緩衝液）装填リザーバ4805は約8mm～約10mmの範囲内の高さを有し得る。
図48E～48Fは、マイクロ流体デバイスの流路への試料（または緩衝液）の直接注入を促進し得る試料装填リザーバ4810（または緩衝液リザーバ）の例示的な設計を示す。装填リザーバ4810は、静止位置4811の形状が円形開口部ではなく正方形開口部4813であり得ることを除き、図48A～48Bのリザーバ4800に実質的に類似し得る。装填リザーバ4810は、ピペットチップの端部のための静止位置4811へのピペットの配置をガイド壁4812によって案内するように構成され得る。ガイド壁4812は、ピペットチップを静止位置4811に正しく整合させるためにピペットチップの向きおよび位置を制約するように構成され得る。ガイド壁4812はたとえば円錐台形を有し得、円錐の狭いほうの領域4814が静止位置4811に位置し、円錐の広いほうの領域8413が装填リザーバ4810の周囲空気の進入口4817に位置する。広いほうの部分4813および狭いほうの部分4814は円形の断面を有し得る。静止位置4811は、ガイド壁4812の基部に正方形の断面を有し得る。ガイド壁4812は、広いほうの部分4813と狭いほうの部分4814の間で、ピペットを静止位置4811に案内するように構成された角度のテーパを有し得る。ピペットチップをこの位置4811に配置することにより、ユーザは、標準的な実験用マイクロピペットを用いて最初のストップまで分注することにより、試料を流路に直接注入することができる。
試料（または緩衝液）装填リザーバ4810は、ウェル4810の直径を最小化することにより、一定の液頭高さでウェル4810中に保持される試料（または緩衝液）の量を最小化するように構成され得る。全液頭高さは、流路の底面から約1mm～約6mmの範囲内、たとえば流路の底面から約2.8mmであり得る。流路の頂部と試料リザーバ4810との間（たとえばスルーホール4817内）に収容され得る、流路への装填後にウェル中に残る流体の量は、約15μL未満、たとえば約7μLであり得る。
試料（または緩衝液）装填リザーバ4810は、試料（または緩衝液）を、重力下、その下の流路に装填するように構成され得る。スルーホール4817は、約0.5mm～約5mmの範囲内、たとえば約1.5mm、たとえば約1mmの直径を有し得る。
試料（または緩衝液）装填リザーバ4810は、約20mm以下、約15mm以下、約10mm以下または10mmよりも大きい高さを有し得る。たとえば、試料（または緩衝液）装填リザーバ4810は約6mmの高さを有し得る。あるいはまた、試料（または緩衝液）装填リザーバ4810は、約8mm～約10mmの範囲内の高さを有し得る。
試料（または緩衝液）装填リザーバ4810の広いほうの部分4813は約2.1mmの最大横断寸法を有し得る。
試料（または緩衝液）装填リザーバ4810の狭いほうの部分4814は約1.5mmの最大横断寸法を有し得る。
試料（または緩衝液）装填リザーバ4810のガイド壁4812は、広いほうの部分4813と狭いほうの部分4814との間で約60°～約90°の範囲内の角度でテーパ状であり得る。
試料（または緩衝液）リザーバ4810は、リザーバ4810の下で試料流路を通過する流れの一部分が試料リザーバ4810に入り、分析対象物をリザーバ4810から運び出して下の流路に入れることを許容するように構成された形状を有する1つまたは複数のスルーホール4817を有することができる。スルーホール4817は、リザーバ4817が配置される流路の幅と実質的にまたは完全に同一の広がりを有する寸法を有することができる。この同一の広がりの寸法は、たとえば、流路の幅の少なくとも50％～150％、たとえば約1mm～約5mmであることができる。たとえば、スルーホール4817は、正方形を含む長方形の形状をとることができる。スルーホール4817はまた、円または楕円を含む丸い形状を帯びることもできる。
長方形の開口部4813は、流体回路に印加された電場の一部分が試料の標的核酸と相互作用することを許容するのに十分な大きさであり得る。たとえば、装填後に試料の一部分がリザーバ4810中に残るならば、電場が印加されると、電場は、残る試料核酸の、リザーバ4810からITP濃縮のための流路の中への泳動を誘発し得る。したがって、装填後に試料緩衝液量のいくらかがウェル4810中に残るとしても、標的核酸はなおも流路に入り得、ウェル4810に失われる分析対象物は少なくなり得る。
電場がITPブランチに印加されると、印加された電流の10％超が、該試料流路の上面上を該試料リザーバの長さにわたって移動し得る。
長方形の開口部4813は、該試料流路の幅の約80％～約120％の範囲内、たとえば試料流路の約100％の幅（たとえば、2.2mm流路の場合、2.2mmの幅）を有し得る。
図48G～48Hは、マイクロ流体デバイスの流路への試料（または緩衝液）の直接注入を促進し得る試料装填リザーバ4820（または緩衝液リザーバ）の例示的な設計を示す。試料装填リザーバ4820は、ユーザが試料を流路に注入するとき通すことができる2つの試料注入ポート4821を有する楕円形のリザーバを含み得る。リザーバ4810は、試料注入ポート4821の一方または両方へのピペットの配置を案内するように構成されたガイド壁4822を含み得る。ガイド壁4822は、たとえば、静止位置4811に位置する円錐の狭いほうの領域4814と、装填リザーバ4810の周囲空気のための進入口4817に位置する円錐の広いほうの領域8413とを有し得る。広いほうの部分4823および狭いほうの部分4824は楕円形または細長い断面を有し得る。ガイド壁4822は、広いほうの部分4823と狭いほうの部分4824の間で、ピペットを試料注入ポート4821の一方または両方に案内するように構成された角度のテーパを有し得る。ピペットチップをいずれかのポート4821に配置することにより、ユーザは、標準的な実験用マイクロピペットを用いて最初のストップまで分注することにより、試料を流路に直接注入することができる。
試料（または緩衝液）装填リザーバ4820は、ウェル4820の直径を最小化することにより、一定の液頭高さでウェル4820中に保持される試料（または緩衝液）の量を最小化するように構成され得る。全液頭高さは、流路の底面から約1mm～約6mmの範囲内、たとえば流路の底面から約2.8mmであり得る。流路の頂部と試料リザーバ4820との間（たとえばスルーホール4821内）に収容され得る、流路への装填後にウェル中に残る流体の量は、約15μL未満、たとえば約7μLであり得る。
試料（または緩衝液）装填リザーバ4820は、試料（または緩衝液）を、重力下、その下の流路に装填するように構成され得る。スルーホール4821は、約0.5mm～約5mmの範囲内、たとえば約1.5mm、たとえば約1mmの直径を有し得る。
スルーホール4821は、流体回路に印加された電場の一部分が試料の標的核酸と相互作用することを許容するのに十分な大きさであり得る。たとえば、装填後に試料の一部分がリザーバ4820中に残るならば、電場が印加されると、電場は、残る試料核酸の、リザーバ4820からITP濃縮のための流路の中への泳動を誘発し得る。したがって、装填後に試料緩衝液量のいくらかがウェル4820中に残るとしても、標的核酸はなおも流路に入り得、ウェル4820に失われる分析対象物は少なくなり得る。
リザーバ4820は、電場のための経路を提供するために楕円形であり得る。
スルーホール4821はバーまたはフィラーブロック4825によって切り離され得る。ウェル4820の底にかかるバー4825は、電場を、リザーバ4820中（流路の上）に保持された流体の中へ向けるのに役立ち得る。バー4825はまた、ウェル4820中の流体を、本明細書に記載される浮揚効果による二次的な流れに対して安定化し得る。
電場がITPブランチに印加されると、印加された電流の10％超が、該試料流路の上面上を該試料リザーバ4820の長さにわたって移動し得る。
スルーホール4821は、該試料流路の幅の約80％～約120％の範囲内、たとえば試料流路の約100％の幅（たとえば、2.2mm流路の場合、2.2mmの幅）を有し得る。
スルーホール4821は、約0.2mm2～約7mm2の範囲内、たとえば約0.8mm2～約1.5mm2の範囲内または約1mm2～約2.75mm2の範囲内の面積を有し得る。
スルーホール4821は実質的に同じ形状を有し得る。スルーホール4821は異なる形状を有し得る。
フィラーブロックまたはバー4825は、ウェル4820の横軸に沿ってウェル4820にかかる約3.7mmの幅を有し得る。フィラーブロックまたはバー4825は、ウェル4820の縦軸に沿ってウェル4820にかかる約2mmの幅を有し得る。
試料リザーバ4820は、流路中の高さ0.2mm～2mm、たとえば約1.2mmのフィラーブロック4825を含み得る。フィラーブロック4825は電流を上下のブランチへと二分し得る。
試料（または緩衝液）装填リザーバ4820は、約7.5mmの最大横断直径（すなわち長さ）および約5mmの最小横断直径（すなわち幅）を有する細長い形状、たとえば楕円形を含み得る。
試料（または緩衝液）装填リザーバ4820は、約20mm以下、約15mm以下、約10mm以下または10mmよりも大きい高さを有し得る。たとえば、試料（または緩衝液）装填リザーバ4820は約6mmの高さを有し得る。あるいはまた、試料（または緩衝液）装填リザーバ4820は、約8mm～約10mmの範囲内の高さを有し得る。
試料（または緩衝液）装填リザーバ4820の広いほうの部分4823は約2.1mmの最大横断寸法を有し得る。
試料（または緩衝液）装填リザーバ4820の狭いほうの部分4824は約1.5mmの最大横断寸法を有し得る。
試料（または緩衝液）装填リザーバ4820のガイド壁4822は、広いほうの部分部4823と狭いほうの部分4824との間で約60°～約90°の範囲内の角度でテーパ状であり得る。
図49Aおよび49Bは、自動化感知のための高い流体および電気抵抗を保持しながらも分散を減らすように構成された例示的な溶出流路を示す。図49Aは流路設計を示す。流路は、広い流路4900として始まったのち、狭まり（4902）得る。流路が狭まる軸方向距離は最大流路幅の2～50倍であり得る。流路は、最小幅まで狭まったのち、90°方向転換4901を完了し得る。狭い通路へのこのゆっくりな移行は、方向転換中に核酸試料をタイトなバンド中に保持することができる低分散方向転換部を生成し得る。本明細書に記載されるように、自動化信号処理のための温度、導電率および／または電圧測定の検出点は、流路のもっとも狭い点でもあり得る方向転換部4901の中心に位置し得る。この検出点は溶出リザーバ4903から短い距離に位置して、それにより、DNA溶出の前に信号処理決定（たとえばトリガリング）を下すことを可能にし得る。図49Bは、図49A中の流路から収集されたデータの例を示す。x軸は分離の開始からの時間である。y軸は検出点4901の温度である。時間4904で、検出器の前にあるイオンが、等速電気泳動を介して、新たな、より低移動度のイオン（たとえば先導電解質）によって取って代わられ。時間4905で、第三のイオン（たとえばITPバンド）が第二のイオンに取って代わって、第二の温度上昇を生じさせる。時間4906で、自動化信号処理システムがこの変化を検出し、電圧（および電流）をオフにして、方向転換部4901内の温度の急速な低下を生じさせる。
溶出リザーバは、等速電気泳動中に分析対象物を捕集するように構成されることができる。たとえば、溶出チャンバは、破断部を含む流路上に配置されることができる。破断点からリザーバの中へのスルーホールは、電流が流路を通過し、第一のスルーホールを介してリザーバに入り、第二のスルーホールから出て流路の連続部に入ることを必要とする。すなわち、流体回路は、電流が溶出リザーバの下を直接的には流れることはできず、リザーバに出入りしなければならないように設計されている。そのような構成が図50A1に示され、この図は、基板の反対側リザーバ面上のリザーバと連通するスルーホール5052、5053で終端する第一の流路5051を有する基板の流体面5050を示す（たとえば図51Cおよび51Dを参照）。いくつかの態様において、流路5051から分析対象物流の方向にリザーバに入るスルーホール5052は、リザーバ中、第二の流路5054に向かってリザーバを離れるスルーホール5053よりも低い位置にある。これが、リザーバ中、スルーホール5052、5053の間に容積を作製し、リザーバに出入りする電気経路を作製するためにはこの容積が満たされなければならない。第一の流路5051は第一の電極と連通し得、第二の流路5052は第二の電極と連通し得る。流路5051、5054およびリザーバは導電性流体（たとえば溶出緩衝液および／または高濃度溶出緩衝液）を含み得る。第一および第二の電極にかかる電圧の印加が、リザーバを通過する電流を生成し得る。リザーバの中へ移動する分析対象物は、流路5054を介してさらなるリザーバ5055（たとえば溶出緩衝液リザーバ）に向かって上方かつ外方に動くのではなく、リザーバ中に留まる傾向がある。リザーバは、たとえばリザーバの床面から約0.5mm～約3mm上に配置された段またはプラットフォームを含むことができる（たとえば図52Bに示すような）。第二のスルーホール5053はこの段を貫通することができる。そのような段またはランプ部はまた、ピペッティングに適応した好都合な形の区域を作製する。
いくつかの例において、リザーバ内の、第一および第二のスルーホール5052、5053の間に2つの段があってもよい。第二のスルーホール5053は、低いほうの段よりも第一のスルーホール5052から遠く離れていてもよい高いほうの段を貫通し得る。あるいはまた、第二のスルーホール5053は、高いほうの段よりも第一のスルーホール5052に近くてもよい低いほうの段を貫通してもよい。
図50Aは、本明細書に記載されるチップデバイスのいずれかに配置され得る例示的な溶出リザーバ5000の技術的上面図である。リザーバ5000は、本明細書に記載される溶出緩衝液の一定量を保持するように構成され得る。ITP実行が完了すると、本明細書に記載されるように、標的核酸はこの量の中に存在し得る。リザーバ5000は、第一のスルーホールまたは開口部5001および第二のスルーホールまたは開口部5002を含み得る。第一および第二のスルーホール5001、5002は、本明細書に記載されるように、チップ面を貫通し、リザーバ5000の下に位置する流体流路5003と連通し得る。流体流路5003は、たとえば、本明細書に記載される溶出流路であり得る。第一および第二のスルーホール5001、5002は概して、互いと、および流体流路5003の縦軸と整合して、第二のスルーホール5002を介して流路5003中に流体が加えられると、流体を流路5003に沿って第一のスルーホール5001に向けて押し得るようになっている。たとえば、ユーザは、たとえばピペットを使用して、第一のスルーホール5001から第一の量を取り出し得る。その後、たとえばピペットを使用して、新鮮な溶出緩衝液を、第二のスルーホール5002を介して流路5003に加え得る。次いで、ユーザは、たとえばピペットを使用して、第一のスルーホール5001から残るすべての緩衝液の最終的な排出を実施し得る。このようにして、ユーザは、ITP精製プロセスの全体収率を改善し、精製された標的核酸の大部分が2つの溶出工程でデバイスから回収され得ることを保証し得る。
第一のスルーホール5001はたとえば楕円形を有し得る。あるいはまた、第一のスルーホール5001は円形であり得る。第一のスルーホール5001は、当業者によって望まれる任意の形状を有し得る。
第二のスルーホール5002はたとえば円形であり得る。あるいはまた、第二のスルーホール5002は楕円形を有し得る。第二のスルーホール5002は、当業者によって望まれる任意の形状を有し得る。
第一のスルーホール5001は約100μm～約3mmの範囲内の直径を有し得る。
第一のスルーホール5001は約1.5mm未満、たとえば約1mm未満の最大横断寸法を有し得る。
第二のスルーホール5002は約100μm～約3mmの範囲内の直径を有し得る。
第二のスルーホール5002は約1.5mm未満、たとえば約1mm未満の最大横断寸法を有し得る。
いくつかの態様において、リザーバ5000の下の流路5003は、図50A1に示すような破断部を含み得、第一および第二のスルーホール5001、5002は、本明細書に記載される流路5003の第一および第二の終端と流体的および／または電気的に連通し得る。第一および第二のスルーホール5001、5002はリザーバ内で異なる高さに配置され得る。第一のスルーホール5001は、リザーバ中、第二のスルーホール5002よりも低い位置でリザーバ5000に入り得る。第一および第二のスルーホール5001、5002は、本明細書に記載される段またはプラットフォームによって切り離され得る。
リザーバ5000は円形であり得る。リザーバ5000は約5.3mmの直径を有し得る。
リザーバ5000は、25mm以下、15mm以下、10mm以下または10mmよりも大きい高さを有する壁によって画定され得る。リザーバ5000は約6mmの高さを有し得る。リザーバ5000は約8mm～約10mmの範囲内の高さを有し得る。
第一および第二のスルーホール5001、5002は約0.2mm2～7mm2の範囲内の面積を有し得る。第一のスルーホール5001は約1mm2～約2.75mm2の範囲内の面積を有し得る。たとえば、第二のスルーホール5002は約0.8mm2～約1.5mm2の範囲内の面積を有し得る。
スルーホール5001、5002は実質的に同じ形状を有し得る。スルーホール5001、5002は異なる形状を有し得る。
第一のスルーホール5001は、正方形、長方形、楕円の形状を有し得る、または流路5003の幅もしくはリザーバ5000の幅の方向に細長い方向を有し得る。
第二のスルーホール5002は、正方形、長方形、楕円の形状を有し得る、または流路5003の幅もしくはリザーバ5000の幅の方向に細長い方向を有し得る。
スルーホール5001、5002は流路5003の縦軸に沿って配設され得る。
第一のスルーホール5001は、約1.75mmの最大横断距離（すなわち長さ）および約1.3mmの最小横断距離（すなわち幅）を有し得る。
第二のスルーホール5002は相対的に円形であり、約1.2mmの直径を有し得る。第二のスルーホール5002は、電場をリザーバ5000全体で均等に分散させるような形状であり得る。
第一および第二のスルーホール5001、5002の間のリザーバ5000の容積は、約2.5mL、1mLまたは0.5mL以下であり得る。第一および第二のスルーホール5001、5002の間のリザーバ5000の容積は約0.1mLであり得る。
各スルーホール5001、5002の少なくとも一部は、流体流路5003の該幅にかけて該流体流路5003と実質的に同じ広がりを有し得る。
第一のスルーホール5001は、流体流路5003の幅および／またはリザーバ5000の幅に及ぶ少なくとも1つの辺、たとえば1つまたは2つの辺を含み得る。少なくとも1つの辺（それぞれ）は少なくとも75％直線であり得る。
第二のスルーホール5002は、流体流路5003の幅および／またはリザーバ5000の幅に及ぶ少なくとも1つの辺、たとえば1つまたは2つの辺を含み得る。少なくとも1つの辺（それぞれ）は少なくとも75％直線であり得る。
第一および第二のスルーホール5001、5002は、該流体流路5003および該リザーバ5000が導電性流体を含み、電流が該流体流路5003に通されるとき、該電流の少なくとも5％、少なくとも6％、少なくとも7％、少なくとも10％または少なくとも20％が第一および第二のスルーホール5001、5002の間で該リザーバ5000を通過するような形状を有し得る。
図50Bは、本明細書に記載されるチップデバイスのいずれかに配置され得るもう1つの例示的な溶出リザーバ5010の断面図を示す。図50Bは、図6Aに示す溶出リザーバ設計603のもう1つの図を示す。リザーバ5010は、本明細書に記載される溶出緩衝液の一定量を保持するように構成され得る。ITP実行が完了すると、本明細書に記載されるように、標的核酸はこの量の中に存在し得る。リザーバ5010は1つのスルーホールまたは開口部5011を含み得る。スルーホール5011は、本明細書に記載されるように、チップ面を貫通し、リザーバ5010の下に位置する流体流路と連通し得る。流体流路は、たとえば、本明細書に記載される溶出流路であり得る。たとえば、ユーザは、たとえばピペットを使用して、リザーバ5010からスルーホール5011を介して第一の量の流体を取り出し得る。その後、たとえばピペットを使用して、新鮮な溶出緩衝液を、リザーバ5010のスルーホール5011を介して流路に加え得る。次いで、ユーザは、たとえばピペットを使用して、スルーホール5011から残るすべての緩衝液の最終的な排出を実施し得る。このようにして、ユーザは、ITP精製プロセスの全体収率を改善し、精製された標的核酸の大部分が2つの溶出工程でデバイスから回収され得ることを保証し得る。
図50C～50Eは、50Aにおけるリザーバ設計5000の場合の様々な溶出工程における流体デバイスのバックグラウンド減算蛍光画像である。図50Cは、本明細書に記載される溶出リザーバ5000および流路（たとえば流路5003）内の流体移動を防ぐための流路閉鎖が成功した、ITP実行の完了直後のチップの状態を表す。図50Dは、本明細書に記載される第一のスルーホール5001からの初期溶出後の同じチップを示す。図50Eは、ユーザがさらなる溶出緩衝液を第二のスルーホール5002に加え、第一のスルーホール5001からピペッティングによって溶出リザーバ5000を完全に空にした後の、チップの最終状態である。これらのバックグラウンド減算画像によって明らかであるように、DNA物質の大部分は最初の溶出から得られ得るが、第二の溶出工程は、ユーザが残るDNAをリザーバから洗浄し、回収することを可能にし得る。図50Fは、リザーバ5000の溶出ワークフローの工程を示すブロック図である。工程5020で、本明細書に記載されるようにITPを完了し得る。工程5021で、本明細書に記載されるように溶出流路を閉じ得る。工程5022で、溶出リザーバ5000の第一のスルーホール5001から溶出物を取り出すことにより、第一の溶出を実施し得る。工程5023で、さらなる溶出緩衝液を溶出リザーバ5000の第二のスルーホール5002に加え得る。工程5024で、溶出リザーバ5000の第一のスルーホール5001から溶出物を取り出すことにより、第二の溶出を実施し得る。
本明細書に提供されるものは、ITP実行（工程5020）を完了したのち1つよりも多い溶出リザーバ設計とともに使用することができる溶出方法またはプロセスである。機器流路クローザがDNAを安定化緩衝液（溶出緩衝液）中に隔離することができる（工程5021）。本明細書に記載される溶出方略は概して、この隔離を利用し、全DNA収率を最大化するように設計されている。溶出技術の第一工程は、リザーバ5000（または、本明細書に記載される任意の溶出リザーバ）中の液量（すなわち、溶出緩衝液＋リザーバに入った核酸）の大部分を取り出すことであり得る。これは、ピペットを第一のリザーバスルーホール5001に配置し、そこから流体30～90μLを吸引することによって実施され得る（工程5022）。第二に、ユーザは、清浄な緩衝液を使用してリザーバ5000を洗浄し得る（工程5023）。ユーザは、最大量の分析対象物を第一のスルーホール5001の吸引点まで駆動しようとして、第二のスルーホール5002から第一のスルーホール5001に向けて洗浄し得る。ユーザは、たとえば、新鮮な緩衝液10～50μLを溶出リザーバ5000の第二のスルーホール5002の中へピペッティングすることにより、これを達成し得る。最後に、ユーザは、第一のスルーホール5001からできるだけ多くの量を吸引することにより、残る分析対象物を回収し得る（工程5024）。この多段溶出ワークフローは、ユーザがより高いまたは可能な最大のDNA収率を得ることを許容することができる。
チップデバイス中の核酸（NA）処理の最終段階は概して、核酸をマイクロ流体流路からリザーバ（溶出リザーバ）の中に移す段階であり得る。このリザーバは、流路とは違い、ピペットを介してアクセス可能であり得る。これは、ITP実行および本明細書に記載される任意の後続のオンチップ処理ののち、ユーザが物質（核酸）を回収することを許し得る。
このリザーバ中の量の減少は、回収される核酸の濃度を高め得るため、有益であり得る。本明細書に提供されるものは、低い液量（約50μL）で設計されているが、核酸が通り抜けるには長い時間を要するリザーバである。
図51Aは、核酸溶出に使用することができる例示的な流体リザーバ5100を示す。リザーバ5100は、本明細書に記載されるチップデバイスのいずれかの上に位置し得る。リザーバ5100は円形の断面を有し得る。リザーバ5100は、本明細書に記載される溶出緩衝液の一定量を保持するように構成され得る。ITP実行が完了すると、本明細書に記載されるように、標的核酸はこの量の中に存在し得る。リザーバ5100は、第一のスルーホールまたは開口部5101および第二のスルーホールまたは開口部5102を含み得る。2つのスルーホール5101、5102それぞれは、流体デバイスの最下層上の流体流路5104に接続され得る。第一および第二のスルーホール5101、5102は、本明細書に記載されるように、チップ面を貫通し、リザーバ5100の下に位置する流体流路5104と連通し得る。流体流路5104は、たとえば、本明細書に記載される溶出流路であり得る。第一のスルーホール5101は、流路5104から、溶出の前に標的核酸が捕らえられ得るところのプラトー5103までの流体高さの急上昇（たとえば、流路における100～400μmからウェル内の2～3mmまで）を含み得る。リザーバ5100内のもう1つの垂直上昇部5106がプラトー5103を第二のスルーホール5102に結合し得る。第一のスルーホール5101および第二のスルーホール5102は、リザーバ5100内の異なる垂直面上にあり得る。第一および第二のスルーホール5101、5102は概して、互いと、および流体流路5104の縦軸と整合して、第二のスルーホール5102を介して流路5104中に流体が加えられると、本明細書に記載されるように、流体を流路5104に沿って第一のスルーホール5101に向けて押すようになっている。第二のスルーホール5102は、高電圧電極への流体接続および電気接続を作製するために使用され得る。図51Bは、リザーバ5100に実質的に類似し得るが、射出成形適合性のためのさらなる変更を有する、リザーバ5105のもう1つの態様を示す。たとえば、第二のスルーホール段5106は、第二のスルーホール壁のために必要なところを除き、サイズが最小化され得る。
第一のスルーホール5101はたとえば楕円形を有し得る。あるいはまた、第一のスルーホール5101は円形であり得る。第一のスルーホール5101は、当業者によって望まれる任意の形状を有し得る。
第二のスルーホール5102はたとえば円形であり得る。あるいはまた、第二のスルーホール5102は楕円形を有し得る。第二のスルーホール5002は、当業者によって望まれる任意の形状を有し得る。
第一のスルーホール5101は約100μm～約3mmの範囲内の直径を有し得る。
第一のスルーホール5101は約1.5mm未満、たとえば約1mm未満の最大横断寸法を有し得る。
第二のスルーホール5102は約100μm～約3mmの範囲内の直径を有し得る。
第二のスルーホール5102は約1.5mm未満、たとえば約1mm未満の最大横断寸法を有し得る。
第一のスルーホール5101は、チップの表面を貫通してリザーバ5100を流路5104に結合する細長いスルーホールであり得る。第一のスルーホール5101は、たとえば、本明細書に記載されるように円柱形であり得る。第一のスルーホール5101は、たとえば、約1mm～約3mmの範囲内の、流路5104からリザーバ5100までの高さを有し得る。
第二のスルーホール5102は、チップの表面を貫通してリザーバ5100を流路5104に結合する細長いスルーホールであり得る。第二のスルーホール5102は、たとえば、本明細書に記載されるように円柱形であり得る。
第二のスルーホール5102は、第一のスルーホール5101の流路上の高さよりも大きい、流路5104上の高さを有し得る。
リザーバ5100は円形の断面を含み得る。あるいはまた、リザーバ5100は細長いまたは楕円形の断面を含み得る。
いくつかの態様において、リザーバ5100の下の流路5104は、図50A1に示すような破断部を含み得、第一および第二のスルーホール5101、5102は、本明細書に記載される流路5104の第一および第二の終端と流体的および／または電気的に連通し得る。第一および第二のスルーホール5101、5102はリザーバ内で異なる高さに配置され得る。第一のスルーホール5101は、リザーバ中、第二のスルーホール5102よりも低い位置でリザーバ5100に入り得る。第一および第二のスルーホール5101、5102は、本明細書に記載される段またはプラットフォーム5106によって切り離され得る。
リザーバ5100は円形であり得る。リザーバ5100は約5.3mmの直径を有し得る。
リザーバ5100は、25mm以下、15mm以下、10mm以下または10mmよりも大きい高さを有する壁によって画定され得る。リザーバ5100は約6mmの高さを有し得る。リザーバ5100は約8mm～約10mmの範囲内の高さを有し得る。
第一および第二のスルーホール5101、5102は約0.2mm2～7mm2の範囲内の面積を有し得る。第一のスルーホール5101は約1mm2～約2.75mm2の範囲内の面積を有し得る。たとえば、第二のスルーホール5102は約0.8mm2～約1.5mm2の範囲内の面積を有し得る。
スルーホール5101、5102は実質的に同じ形状を有し得る。スルーホール5101、5102は異なる形状を有し得る。
第一のスルーホール5101は、正方形、長方形、楕円の形状を有し得る、または流路5104の幅もしくはリザーバ5100の幅の方向に細長い方向を有し得る。
第二のスルーホール5102は、正方形、長方形、楕円の形状を有し得る、または流路5104の幅もしくはリザーバ5100の幅の方向に細長い方向を有し得る。
スルーホール5101、5102は流路5003の縦軸に沿って配設され得る。
第一のスルーホール5101は、約1.75mmの最大横断距離（すなわち長さ）および約1.3mmの最小横断距離（すなわち幅）を有し得る。
第二のスルーホール5102は相対的に円形であり、約1.2mmの直径を有し得る。第二のスルーホール5102は、電場をリザーバ5100全体で均等に分散させるような形状であり得る。
第二のスルーホール5102は、第一のスルーホール5101のリザーバ5100への進入点よりも約1mm～約6mm上に配置されたリザーバ5100中のプラットフォーム5106を通ってリザーバに入り得る。
第一および第二のスルーホール5101、5102の間のリザーバ5100の容積は約2.5mL、1mLまたは0.5mL以下であり得る。第一および第二のスルーホール5101、5102の間のリザーバ5100の容積は約0.1mLであり得る。
各スルーホール5101、5102の少なくとも一部は、流体流路5104の該幅にかけて該流体流路5104と実質的に同じ広がりを有し得る。
第一のスルーホール5101は、流体流路5104の幅および／またはリザーバ5100の幅に及ぶ少なくとも1つの辺、たとえば1つまたは2つの辺を含み得る。少なくとも1つの辺（それぞれ）は少なくとも75％直線であり得る。
第二のスルーホール5102は、流体流路5104の幅および／またはリザーバ5100の幅に及ぶ少なくとも1つの辺、たとえば1つまたは2つの辺を含み得る。少なくとも1つの辺（それぞれ）は少なくとも75％直線であり得る。
第一および第二のスルーホール5101、5102は、該流体流路5104および該リザーバ5100が導電性流体を含み、電流が該流体流路5104に通されるとき、該電流の少なくとも5％、少なくとも6％、少なくとも7％、少なくとも10％または少なくとも20％が第一および第二のスルーホール5101、5102の間で該リザーバ5100を通過するような形状を有し得る。
図51Cおよび51Dは、リザーバ5110のもう1つの態様の2つの図を示す。リザーバ5110は、本明細書に記載されるチップデバイスのいずれかの上に位置し得る。リザーバ5110は細長いまたは楕円形の断面を有し得る。リザーバ5110は、本明細書に記載される溶出緩衝液の一定量を保持するように構成され得る。ITP実行が完了すると、本明細書に記載されるように、標的核酸はこの量の中に存在し得る。リザーバ5110は、第一のスルーホールまたは開口部5111および第二のスルーホールまたは開口部5112を含み得る。2つのスルーホール5111、5112それぞれは、流体デバイスの最下層上の流体流路に接続され得る。第一および第二のスルーホール5111、5112は、本明細書に記載されるように、チップ面を貫通し、リザーバ5110の下に位置する流体流路と連通し得る。流体流路は、たとえば、本明細書に記載される溶出流路であり得る。第一のスルーホール5111および第二のスルーホール5111はリザーバ5110内の同じ平面上にあり得る。第一のスルーホール5111と第二のスルーホール5111とは、スルーホール5111、5112の平面の上にそびえ立つ垂直ゲート5113によって切り離され得る。垂直ゲート5113は、標的核酸をリザーバ5110の中へ押し込むように作用し得る。これは、本明細書に記載される浮揚効果を促進し、標的核酸を流路からリザーバ5110の中へ持ち上げることを支援し得る。いくつかの例において、ITPは、浮揚効果だけにより（垂直ゲート5113の支援なしで）、標的核酸をリザーバの中へ持ち上げるために必要な駆動電流よりも低い駆動電流で実施されてもよい。第一のおよび第二のスルーホール5111、5112は概して、互いと、および流体流路の縦軸と整合して、第二のスルーホール5112を介して流路中に流体が加えられると、本明細書に記載されるように、流体を流路に沿って第一のスルーホール5111に向けて押すようになっている。第二のスルーホール5112は、高電圧電極への流体接続および電気接続を作製するために使用され得る。
第一のスルーホール5111は、たとえば、まっすぐな壁が垂直ゲート5113の1つによって画定されるD字形断面を有し得る。あるいはまた、第一のスルーホール5111は楕円形を有し得る。あるいはまた、第一のスルーホール5111は円形であり得る。第一のスルーホール5111は、当業者によって望まれる任意の形状を有し得る。
第二のスルーホール5112は、たとえば、まっすぐな壁が垂直ゲート5113の1つによって画定されるD字形断面を有し得る。あるいはまた、第二のスルーホール5112は楕円形を有し得る。あるいはまた、第二のスルーホール5112は円形であり得る。第二のスルーホール5112は、当業者によって望まれる任意の形状を有し得る。
第一のスルーホール5111は約100μm～約3mmの範囲内の直径を有し得る。第一のスルーホール5111は約1.2mmの直径を有し得る。
第一のスルーホール5111は約1.5mm未満、たとえば約1mm未満の最大横断寸法を有し得る。
第二のスルーホール5112は約100μm～約3mmの範囲内の直径を有し得る。第一のスルーホール5111は約1.2mmの直径を有し得る。
第二のスルーホール5112は約1.5mm未満、たとえば約1mm未満の最大横断寸法を有し得る。
第一のスルーホール5111は、チップの表面を貫通してリザーバ5110を流路に結合する細長いスルーホールであり得る。第一のスルーホール5111は、たとえば、本明細書に記載されるように円柱形であり得る。第一のスルーホール5111は、たとえば、約1mm～約3mmの範囲内の、流路からリザーバ5110までの高さを有し得る。
第二のスルーホール5112は、チップの表面を貫通してリザーバ5110を流路に結合する細長いスルーホールであり得る。第二のスルーホール5112は、たとえば、本明細書に記載されるように円柱形であり得る。
垂直ゲート5113は、第一のスルーホール5111の流路上の高さよりも大きい、流路上の高さを有し得る。
垂直ゲート5113は、第二のスルーホール5112の流路上の高さよりも大きい、流路上の高さを有し得る。
リザーバ5110は円形の断面を含み得る。あるいはまた、リザーバ5110は細長いまたは楕円形の断面を含み得る。
リザーバ5110は、約7mmの最大横断直径（すなわち長さ）および約3.4mmの最小横断直径（すなわち幅）を有する細長い形状、たとえば楕円形を含み得る。
リザーバ5110は、約20mm以下、約15mm以下、約10mm以下または10mmよりも大きい高さを有し得る。たとえば、リザーバ5110は約6mmの高さを有し得る。あるいはまた、リザーバ5110は約8mm～約10mmの範囲内の高さを有し得る。
いくつかの態様において、リザーバ5110の下の流路は、図50A1に示すような破断部を含み得、第一および第二のスルーホール5111、5112は、本明細書に記載される流路の第一および第二の終端と流体的および／または電気的に連通し得る。第一および第二のスルーホール5111、5112はリザーバ5110内で異なる高さに配置され得る。第一のスルーホール5111は、リザーバ中、第二のスルーホール5112よりも低い位置でリザーバ5110に入り得る。第一および第二のスルーホール5111、512は、本明細書に記載される段またはゲート5113によって切り離され得る。
リザーバ5110は、25mm以下、15mm以下、10mm以下または10mmよりも大きい高さを有する壁によって画定され得る。リザーバ5110は約6mmの高さを有し得る。リザーバ5110は約8mm～約10mmの範囲内の高さを有し得る。
第一および第二のスルーホール5111、5112は約0.2mm2～7mm2の範囲内の面積を有し得る。第一のスルーホール5111は約1mm2～約2.75mm2の範囲内の面積を有し得る。たとえば、第二のスルーホール5102は約0.8mm2～約1.5mm2の範囲内の面積を有し得る。
スルーホール5111、5112は実質的に同じ形状を有し得る。スルーホール5101、5102は異なる形状を有し得る。
第一のスルーホール5111は、正方形、長方形、楕円の形状を有し得る、または流路の幅もしくはリザーバ5110の幅の方向に細長い方向を有し得る。
第二のスルーホール5112は、正方形、長方形、楕円の形状を有し得る、または流路の幅もしくはリザーバ5110の幅の方向に細長い方向を有し得る。
スルーホール5111、5112は流路の縦軸に沿って配設され得る。
第一のスルーホール5111は約1.2mmの最大横断距離（すなわち長さ）を有し得る。
第二のスルーホール5112は約1.2mmの最大横断距離（すなわち長さ）を有し得る。
第一および第二のスルーホール5111、5112の間のリザーバ5110の容積は約2.5mL、1mLまたは0.5mL以下であり得る。第一および第二のスルーホール5111、5112の間のリザーバ5110の容積は約0.1mLであり得る。
各スルーホール5111、5112の少なくとも一部は、流体流路の該幅にかけて該流体流路と実質的に同じ広がりを有し得る。
第一のスルーホール5111は、流体流路の幅および／またはリザーバ5110の幅に及ぶ少なくとも1つの辺、たとえば1つまたは2つの辺を含み得る。少なくとも1つの辺（それぞれ）は少なくとも75％直線であり得る。
第二のスルーホール5112は、流体流路の幅および／またはリザーバ5110の幅に及ぶ少なくとも1つの辺、たとえば1つまたは2つの辺を含み得る。少なくとも1つの辺（それぞれ）は少なくとも75％直線であり得る。
第一および第二のスルーホール5111、5112は、該流体流路および該リザーバ5110が導電性流体を含み、電流が該流体流路に通されるとき、該電流の少なくとも5％、少なくとも6％、少なくとも7％、少なくとも10％または少なくとも20％が第一および第二のスルーホール5111、5112の間で該リザーバ5110を通過するような形状を有し得る。
図51Eは、リザーバ設計5110と参照設計5150との間で核酸の滞留時間の比較を示す。滞留時間は、印加電流およびリザーバ内の液量によってスケーリングされて、C/μLの単位の容積測定滞留電荷を生成する。ゲートを有しない参照設計5150（n＝8）と比べ、ゲート式設計5110（n＝2）からの容量測定滞留電荷において4倍超の増加があった。図51Fは、任意の内部構造なしで図案化された垂直シリンダを有する参照設計5150の断面を示す。参照設計5150は、図50Bに記載されたリザーバに実質的に類似するものであった。
図52Aは、流体リザーバ5200のもう1つの態様を示す。リザーバ5200は、本明細書に記載されるチップデバイスのいずれかの上に位置し得る。リザーバ5200は円形の断面を有し得る。リザーバ5200は、本明細書に記載される溶出緩衝液の一定量を保持するように構成され得る。ITP実行が完了すると、本明細書に記載されるように、標的核酸はこの量の中に存在し得る。リザーバ5200は、第一のスルーホールまたは開口部5201および第二のスルーホールまたは開口部5202を含み得る。2つのスルーホール5201、5202それぞれは、流体デバイスの最下層上の流体流路に接続され得る。第一および第二のスルーホール5201、5202は、本明細書に記載されるように、チップ面を貫通し、リザーバ5200の下に位置する流体流路と連通し得る。流体流路は、たとえば、本明細書に記載される溶出流路であり得る。第一のスルーホール5211および第二のスルーホール5211はリザーバ5200内の異なる平面に開口し得る。第一のスルーホール5201は、装置の流路からの確実な流体回収のためにピペットチップを容易に配置することができるように寸法設定された楕円形のスルーホール5201であり得る。第一および第二のスルーホール5201、5202は概して、互いと、および流体流路の縦軸と整合して、第二のスルーホール5202を介して流路中に流体が加えられると、本明細書に記載されるように、流体を流路に沿って第一のスルーホール5201に向けて押すようになっている。第二のスルーホール5202は、高電圧電極への流体接続および電気接続を作製するために使用され得る。図52Bに示すように、ピペットチップと第一のスルーホール5201の1つまたは複数の壁との間の干渉が所定の結合位置におけるさらなる挿入を防ぐまで、ピペットチップ5203を第一のスルーホール5201に挿入することができる。結合位置は、流体デバイスの流体量とピペットチップの入口穴との間に制限のない経路を保証するように画定されることができる。2つの点5204への接触点を最小化することにより、引き戻し力を減らし得る。図52Cに示すように、第一のスルーホール5201の主軸および短軸は、結合位置が達成されるとき、ピペットチップ5203の周囲に流体経路5205が維持されるように寸法設定されることができる。
第一のスルーホール5201はたとえば楕円形を有し得る。あるいはまた、第一のスルーホール5201は円形であり得る。第一のスルーホール5201は、当業者によって望まれる任意の形状を有し得る。
第二のスルーホール5202はたとえば楕円形を有し得る。あるいはまた、第二のスルーホール5202は円形であり得る。第二のスルーホール5202は、当業者によって望まれる任意の形状を有し得る。
第一のスルーホール5201は約100μm～約3mmの範囲内の直径を有し得る。
第一のスルーホール5201は約1.5mm未満、たとえば約1mm未満の最大横断寸法を有し得る。
第二のスルーホール5202は約100μm～約3mmの範囲内の直径を有し得る。
第二のスルーホール5202は約1.5mm未満、たとえば約1mm未満の最大横断寸法を有し得る。
第一のスルーホール5201は、チップの表面を貫通してリザーバ5200を流路に結合する細長いスルーホールであり得る。第一のスルーホール5201は、たとえば、本明細書に記載されるように円柱形であり得る。第一のスルーホール5201は、たとえば、約1mm～約3mmの範囲内の、流路からリザーバ5200までの高さを有し得る。
第二のスルーホール5202は、チップの表面を貫通してリザーバ5200を流路に結合する細長いスルーホールであり得る。第二のスルーホール5202は、たとえば、本明細書に記載されるように円柱形であり得る。
第二のスルーホール5202は、第一のスルーホール5201の流路上の高さよりも大きい、流路上の高さを有し得る。
リザーバ5200は円形の断面を含み得る。あるいはまた、リザーバ5200は細長いまたは楕円形の断面を含み得る。
いくつかの態様において、リザーバ5200の下の流路は、図50A1に示すような破断部を含み得、第一および第二のスルーホール5201、5202は、本明細書に記載される流路の第一および第二の終端と流体的および／または電気的に連通し得る。第一および第二のスルーホール5201、5202はリザーバ内で異なる高さに配置され得る。第一のスルーホール5201は、リザーバ中、第二のスルーホール5102よりも低い位置でリザーバ5200に入り得る。第一および第二のスルーホール5201、5202は、本明細書に記載される段またはプラットフォーム5206によって切り離され得る。
リザーバ5200は円形であり得る。リザーバ5200は約5.3mmの直径を有し得る。
リザーバ5200は、25mm以下、15mm以下、10mm以下または10mmよりも大きい高さを有する壁によって画定され得る。リザーバ5200は約6mmの高さを有し得る。リザーバ5200は約8mm～約10mmの範囲内の高さを有し得る。
第一および第二のスルーホール5201、5202は約0.2mm2～7mm2の範囲内の面積を有し得る。第一のスルーホール5201は約1mm2～約2.75mm2の範囲内の面積を有し得る。たとえば、第二のスルーホール5202は約0.8mm2～約1.5mm2の範囲内の面積を有し得る。
スルーホール5201、5202は実質的に同じ形状を有し得る。スルーホール5201、5202は異なる形状を有し得る。
第一のスルーホール5201は、正方形、長方形、楕円の形状を有し得る、または流路の幅もしくはリザーバ5200の幅の方向に細長い方向を有し得る。
第二のスルーホール5202は、正方形、長方形、楕円の形状を有し得る、または流路の幅もしくはリザーバ5200の幅の方向に細長い方向を有し得る。
スルーホール5201、5202は流路5003の縦軸に沿って配設され得る。
第一のスルーホール5201は、約1.75mmの最大横断距離（すなわち長さ）および約1.3mmの最小横断距離（すなわち幅）を有し得る。
第二のスルーホール5202は相対的に円形であり、約1.2mmの直径を有し得る。第二のスルーホール5202は、電場をリザーバ5200全体で均等に分散させるような形状であり得る。
第二のスルーホール5202は、第一のスルーホール5201のリザーバ5200への進入点よりも約1mm～約6mm上に配置されたリザーバ5200中のプラットフォーム5126を通ってリザーバに入り得る。
第一および第二のスルーホール5201、5202の間のリザーバ5200の容積は約2.5mL、1mLまたは0.5mL以下であり得る。第一および第二のスルーホール5201、5202の間のリザーバ5200の容積は約0.1mLであり得る。
各スルーホール5201、5202の少なくとも一部は、流体流路の該幅にかけて該流体流路と実質的に同じ広がりを有し得る。
第一のスルーホール5201は、流体流路の幅および／またはリザーバ5200の幅に及ぶ少なくとも1つの辺、たとえば1つまたは2つの辺を含み得る。少なくとも1つの辺（それぞれ）は少なくとも75％直線であり得る。
第二のスルーホール5202は、流体流路の幅および／またはリザーバ5200の幅に及ぶ少なくとも1つの辺、たとえば1つまたは2つの辺を含み得る。少なくとも1つの辺（それぞれ）は少なくとも75％直線であり得る。
第一および第二のスルーホール5201、5202は、該流体流路および該リザーバ5200が導電性流体を含み、電流が該流体流路に通されるとき、該電流の少なくとも5％、少なくとも6％、少なくとも7％、少なくとも10％または少なくとも20％が第一および第二のスルーホール5201、5202の間で該リザーバ5200を通過するような形状を有し得る。
図52Dは、流体量回収に関する、円形の第一のスルーホール5201ピペット界面を有するリザーバ5200（n＝2）と、楕円形の第一のスルーホール5201界面を有するリザーバ（n＝2）との間の比較を示す。円形スルーホール設計は、ピペットチップが正確な結合位置に拘束されないコントロールとして働いた。本開示は、いくつかの態様において、最大化された流体排出のためにピペットの正確な配置を許し得る楕円形のスルーホール界面5201を有する流体リザーバ5200を提供する。流体リザーバ5200は、より大きな流体デバイスに組み込まれ得る。配置は、最終結合位置への挿入時、ピペットチップを拘束することによって達成され得る。スルーホール5201の楕円形状は、ピペットチップの周囲の制約のない流体流を許し得、ピペットチップをその結合位置から引き戻すために必要な力を減らし得る。引き戻し力は、2つの点5204へのピペットチップおよびリザーバスルーホール5201の接触を制限する設計によって最小化され得る。最小化された引き戻し力は、引き戻すとき、流体デバイスの配置を乱す危険を緩和する。
図53Aは例示的な流体リザーバ5301を示す。リザーバ5300はリザーバ5200に実質的に類似し得るが、第一のスルーホール抽出部位5301への排液に好都合であり得る丸みのある縁5302を有する。図53Bはリザーバ5300の代替図を示す。図53Cは、流体量回収に関する、角のある内縁を有するリザーバ（たとえばリザーバ5200）と、面取りされた内縁5304を有するリザーバ（たとえばリザーバ5300）との間での比較を示す。
図53Dは例示的な溶出リザーバ5310の上面図を示す。図53Eは溶出リザーバ5310の断面図を示す。リザーバ5310は、本明細書に記載されるチップデバイスのいずれかの上に位置し得る。リザーバ5310は細長いまたは楕円形の断面を有し得る。リザーバ5310は、本明細書に記載される溶出緩衝液の一定量を保持するように構成され得る。ITP実行が完了すると、本明細書に記載されるように、標的核酸はこの量の中に存在し得る。リザーバ5310は、第一のスルーホールまたは開口部5311および第二のスルーホールまたは開口部5312を含み得る。2つのスルーホール5311、5312それぞれは、流体デバイスの最下層上の流体流路5313に接続され得る。第一および第二のスルーホール5311、5312は、本明細書に記載されるように、チップ面を貫通し、リザーバ5310の下に位置する流体流路5313と連通し得る。流体流路5313は、たとえば、本明細書に記載される溶出流路であり得る。第一のスルーホール5311および第二のスルーホール5311はリザーバ5310内の同じ平面上にあり得る。第一のスルーホール5311は、該デバイスの流路からの確実な流体回収のためにピペットチップを容易に配置することができるように寸法設定され得る。たとえば、第一のスルーホール5311は、ピペットチップの配置を流路5313の方向へ案内するように構成されたガイド壁5314を含み得る。ガイド壁5314は、ピペットチップを流路5313と正しく整合させるためにピペットチップの向きおよび位置を制約するように構成され得る。ガイド壁5314は、たとえば、流路5313に位置する狭いほうの領域5315と、装填リザーバ5300の周囲空気のための進入口に位置する広いほうの領域5316とを有し得る。広いほうの部分5316および狭いほうの部分5315はD字形断面を有し得る。ガイド壁5314は、広いほうの部分5316と狭いほうの部分5315との間で、ピペットを流路5313に案内するように構成された角度のテーパを有し得る。
第一のおよび第二のスルーホール5311、5312は概して、互いと、および流体流路5313の縦軸と整合して、第二のスルーホール5312を介して流路5313中に流体が加えられると、本明細書に記載されるように、流体を流路5313に沿って第一のスルーホール5311に向けて押すようになっている。第二のスルーホール5312は、高電圧電極への流体接続および電気接続を作製するために使用され得る。
第一のスルーホール5311はたとえばD字形断面を有し得る。あるいはまた、第一のスルーホール5311は楕円形を有し得る。あるいはまた、第一のスルーホール5311は円形であり得る。第一のスルーホール5311は、当業者によって望まれる任意の形状を有し得る。
第二のスルーホール5312はたとえばD字形断面を有し得る。あるいはまた、第二のスルーホール5312は楕円形を有し得る。あるいはまた、第二のスルーホール5312は円形であり得る。第二のスルーホール5312は、当業者によって望まれる任意の形状を有し得る。
第一のスルーホール5211は約100μm～約3mmの範囲内の直径を有し得る。
第一のスルーホール5211の広いほうの部分5316は約100μm～約3mmの範囲内の直径を有し得る。
第一のスルーホール5211の狭いほうの部分5315は約100μm～約3mmの範囲内の直径を有し得る。
第一のスルーホール5311は約1.5mm未満、たとえば約1mm未満の最大横断寸法を有し得る。
ガイド壁5314は、広いほうの部分部5316と狭いほうの部分5315との間で、ピペットを流路5313に案内するように構成された角度でテーパ状であり得る。ガイド壁5314は約60°～約90°の範囲内の角度でテーパ状であり得る。
第二のスルーホール5312は約100μm～約3mmの範囲内の直径を有し得る。
第二のスルーホール5312は約1.5mm未満、たとえば約1mm未満の最大横断寸法を有し得る。
第一のスルーホール5311は、チップの表面を貫通してリザーバ5310を流路に結合する細長いスルーホールであり得る。第一のスルーホール5311は、たとえば、本明細書に記載されるようにテーパ状であり得る。第一のスルーホール5311は、たとえば、約1mm～約3mmの範囲内の、流路からリザーバ5310までの高さを有し得る。
第二のスルーホール5312は、チップの表面を貫通してリザーバ5310を流路に結合する細長いスルーホールであり得る。第二のスルーホール5312は、たとえば、本明細書に記載されるように円柱形であり得る。
リザーバ5310は円形の断面を含み得る。あるいはまた、リザーバ5310は細長いまたは楕円形の断面を含み得る。
いくつかの態様において、リザーバ5310の下の流路5313は、図50A1に示すような破断部を含み得、第一および第二のスルーホール5311、5312は、本明細書に記載される流路5313の第一および第二の終端と流体的および／または電気的に連通し得る。第一および第二のスルーホール5311、5312はリザーバ5310内で異なる高さに配置され得る。第一のスルーホール5311は、リザーバ中、第二のスルーホール5312よりも低い位置でリザーバ5310に入り得る。第一および第二のスルーホール5311、5312は、本明細書に記載される段またはプラットフォームによって切り離され得る。
リザーバ5310は、約7mmの最大横断直径（すなわち長さ）および約3.4mmの最小横断直径（すなわち幅）を有する細長い形状、たとえば楕円形を含み得る。
リザーバ5310は、25mm以下、15mm以下、10mm以下または10mmよりも大きい高さを有する壁によって画定され得る。リザーバ5310は約6mmの高さを有し得る。リザーバ5310は約8mm～約10mmの範囲内の高さを有し得る。
第一および第二のスルーホール5311、5312は約0.2mm2～7mm2の範囲内の面積を有し得る。第一のスルーホール5311は約1mm2～約2.75mm2の範囲内の面積を有し得る。たとえば、第二のスルーホール5312は約0.8mm2～約1.5mm2の範囲内の面積を有し得る。
スルーホール5311、5312は実質的に同じ形状を有し得る。スルーホール5311、5312は異なる形状を有し得る。
第一のスルーホール5311は、正方形、長方形、楕円の形状を有し得る、または流路5313の幅もしくはリザーバ5310の幅の方向に細長い方向を有し得る。第一のスルーホール5311はD字形であり得る。
第二のスルーホール5312は、正方形、長方形、楕円の形状を有し得る、または流路5313の幅もしくはリザーバ5310の幅の方向に細長い方向を有し得る。
スルーホール5311、5312は流路5313の縦軸に沿って配設され得る。
第一のスルーホール5311は、約1.75mmの最大横断距離（すなわち長さ）および約1.3mmの最小横断距離（すなわち幅）を有し得る。
第二のスルーホール5312は相対的に円形であり、約1.2mmの直径を有し得る。第二のスルーホール5312は、電場をリザーバ5310全体で均等に分散させるような形状であり得る。
第一および第二のスルーホール5311、5312の間のリザーバ5310の容積は約2.5mL、1mLまたは0.5mL以下であり得る。第一および第二のスルーホール5311、5312の間のリザーバ5200の容積は約0.1mLであり得る。
各スルーホール5311、5312の少なくとも一部は、流体流路5313の該幅にかけて該流体流路5313と実質的に同じ広がりを有し得る。
第一のスルーホール5311は、流体流路5313の幅および／またはリザーバ5310の幅に及ぶ少なくとも1つの辺、たとえば1つまたは2つの辺を含み得る。少なくとも1つの辺（それぞれ）は少なくとも75％直線であり得る。
第二のスルーホール5312は、流体流路5313の幅および／またはリザーバ5310の幅に及ぶ少なくとも1つの辺、たとえば1つまたは2つの辺を含み得る。少なくとも1つの辺（それぞれ）は少なくとも75％直線であり得る。
第一および第二のスルーホール5311、5312は、該流体流路および該リザーバ5310が導電性流体を含み、電流が該流体流路に通されるとき、該電流の少なくとも5％、少なくとも6％、少なくとも7％、少なくとも10％または少なくとも20％が第一および第二のスルーホール5311、5312の間で該リザーバ5310を通過するような形状を有し得る。
いくつかの態様において、本開示は、流体をスルーホールから抽出するときスルーホールに向かう排液を最大化する丸みのある内縁を有する流体リザーバを提供する。丸みのある縁は、リザーバの水平な床と垂直な壁との間を濡らすのに必要な流体量を減らすことにより、リザーバからの流体の回収を最大化する。加えて、丸みのある縁は、リザーバの内側の濡れ表面積を最小化して、流体の回収を改善する。
流体デバイスの流路は閉じられることができる。たとえば、機械部材に結合された機械的アクチュエータを使用して圧力を加え、流路を完全または部分的に閉じることができる（たとえば流路の変形によって）。溶出リザーバは、一定の溶出量を画定するために、ITP流路から封鎖されることができる。流路閉鎖は流れの減少または流れの完全な遮断を生じさせることができる。流路閉鎖は、流体流に対する抵抗の増大を生じさせることができる。いくつかの例において、流路閉鎖は、流体抵抗を、少なくとも2倍、3倍、4倍、5倍、10倍、20倍、30倍、40倍、50倍、60倍、70倍、80倍、90倍または100倍、高めることができる。
図12Aは、複数の流路を並行に含む流体デバイス1210（たとえば、8つの独立した並行流路を含む図6Cのデバイス）の流路1201を閉じる、または少なくとも部分的に閉じるために圧力を加えるために使用することができる例示的な機械部材1200を示す。機械部材1200は、図12Bに示すチップの8つの流路それぞれの中で2つの位置1204、1205と整列する歯1202を有するくし様構造を含むことができる。溶出リザーバ1203への、またはそれからの液流を制限し、減らし、または防ぎ、溶出量を制御するために、機械的圧力を歯1202に加えて流路1201を永久的または可塑的に閉じる、または少なくとも部分的に閉じることができる。流路1201を少なくとも部分的に閉じると、流路1201と溶出リザーバ1203との間の流体流に対する抵抗を増し得る。機械部材1200は、機械部材1200の歯1202によって流路1201に加えられる力を生成する機械的アクチュエータに結合され得る。機械部材1200は、流路1201のヤング率よりも高いヤング率を有する材料を含み得る。機械部材1200の1つまたは複数の歯1202は、流路1201を加熱するよう構成され得る。機械部材1200の1つまたは複数の歯1202はヒータまたは加熱エレメントに熱的に結合され得る。機械部材1200は、任意選択で、ヒータまたは加熱エレメントを含み得る。熱は、任意選択で、歯1202によって加えられて、流路1201を永久的または可塑的に閉じることができる。1つまたは複数の歯1202は、1つまたは複数の流路1201の少なくとも1つの壁のガラス転移温度より高い温度に加熱され得る。図12Cは、機械部材1200の16の歯1202がチップ1210上の16の（1流路あたり2つ）位置1204、1205と整列する様子を示す。各歯1202は、流路1201の少なくとも1つの壁を塑性変形させるために、機械的圧力を流路1201に加えるように構成され得る。各流路1201は、機械部材1200と接触し、第一の閉鎖位置1204および第二の閉鎖位置1205において塑性変形して、溶出リザーバ容積を隔離し、流路1201とリザーバ1203との間の流体抵抗を高める。いくつかの例において、歯1202は、リザーバ1203の上流の流路位置1204に機械的圧力を加え得る。いくつかの例において、歯1202は、リザーバ1203と流路1201とが突き合う接合部に機械的圧力を加え得る。いくつかの例において、歯1202は、リザーバ1203と緩衝リザーバとの間の流体連通を防ぐために、リザーバと緩衝流路とが突き合う接合部1205に機械的圧力を加え得る。
場合によっては、機械部材1200は、第一の閉鎖位置1204と整合する、流路あたり1つの歯1202を含み得る。たとえば、図5Aに示す流路は、溶出リザーバに接続された緩衝液流路またはリザーバを含まず、したがって、溶出リザーバを過ぎたところに第二の閉鎖位置1205を必要とし得ない。場合によっては、機械部材1200は、1つまたは複数の位置で、チップ1210上の流路1201それぞれを閉じるように構成されている。場合によっては、機械部材1200は、チップ1210上の1つまたは複数の流路1201を開放状態に残して、チップ1210上の流路1201の一部分のみが閉じられるように構成されている。
機械部材1200は、歯1202を介して、1流路あたり少なくとも0.25lbの力を加え得る。機械部材1200の各歯1202は、流路1201に対し、少なくとも0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2、3、4または5ポンドの力を加え得る。
図54Aは、複数の流路を並行に含む流体デバイス1210（たとえば、8つの独立した並行流路を含む図6Cのデバイス）の流路1201を閉じる、または少なくとも部分的に閉じるために圧力を加えるために使用することができる例示的な機械部材1220を示す。機械部材1220は、機械部材1200に類似するリッジ様構造を含むことができるが、歯を有しない。リッジ様構造は、図54Bに示す2つの位置1204、1205でチップの8つの流路それぞれに延び、それを圧縮し得る。溶出リザーバ1203への、またはそれからの液流を制限し、減らし、または防ぎ、溶出量を制御するために、機械的圧力をリッジ1222によって加えて、流路1201を永久的または可塑的に閉じる、または少なくとも部分的に閉じることができる。流路1201を少なくとも部分的に閉じると、流路1201と溶出リザーバ1203との間の流体流に対する抵抗を増し得る。機械部材1220は、機械部材1220のリッジ1222によって流路1201に加えられる力を生成する機械的アクチュエータ1213に結合され得る。機械部材1220は、流路1201のヤング率よりも高いヤング率を有する材料を含み得る。機械部材1220のリッジ様構造1222は、流路1201を加熱するよう構成され得る。機械部材1220のリッジ様構造1222はヒータまたは加熱エレメントに熱的に結合され得る。機械部材1220は、任意選択で、ヒータまたは加熱エレメントを含み得る。熱は、任意選択で、リッジ様構造1222によって加えられて、流路1201を永久的または可塑的に閉じることができる。リッジ様構造1222は、1つまたは複数の流路1201の少なくとも1つの壁のガラス転移温度より高い温度に加熱され得る。図54Cは、機械部材1220のリッジ1222がチップ1210上の16の（1流体流路あたり2つ）位置1204、1205と整列する様子を示す。リッジ1222は、流路1201の少なくとも1つの壁を塑性変形させるために、機械的圧力を流路1201に加えるように構成され得る。各流路1201は、機械部材1220と接触し、第一の閉鎖位置1204および第二の閉鎖位置1205において塑性変形して、溶出リザーバ容積を隔離し、流路1201とリザーバ1203との間の流体抵抗を高める。いくつかの例において、リッジ構造1222は、リザーバ1203の上流の流路位置1204に機械的圧力を加え得る。いくつかの例において、リッジ構造1222は、リザーバ1203と流路1201とが突き合う接合部に機械的圧力を加え得る。いくつかの例において、リッジ構造1222は、リザーバ1203と緩衝リザーバとの間の流体連通を防ぐために、リザーバと緩衝流路とが突き合う接合部1205に機械的圧力を加え得る。
図54Dは、流路を閉じるためのリッジ様構造1220に結合された機械的アクチュエータの分解構成部品アセンブリ図を示す。このアセンブリは、独立型アセンブリであってもよいし、本明細書に記載される機器のいずれのサブアセンブリとして組み込まれてもよい。この設計は、モジュール式であるように構成され得、歯もしくはリッジまたは当業者には明らかであるような代替構造を含む様々な部材構造設計を受け入れることができる。
いくつかの態様において、本明細書に記載される機械部材のいずれかは、デバイスの1つまたは複数の流路に印加される電場の停止によって1つまたは複数の流路を閉じるようにトリガされ得る。
図55は、ベータプロトタイプおよび製造機器の空気制御ブロック図を示す。
図56A～56B、57および58A～58Cは、流体デバイスの熱または圧力誘発塑性変形を使用せずに流路を閉じるための代替機構を示す。物理的部材を使用して、流体デバイス上のチップリザーバにシールを提供するメンブレンを適用することにより、流体デバイスの流路を閉じ、または部分的に閉じ得る。機構は、機械的圧力を加えて、または加えずにメンブレンの接着または自己修復を使用して、チップデバイスまたは材料の変形を生じさせることなく流路を閉じ、または部分的に閉じ得る。機構は、流体デバイスの流体リザーバに対し、一定の力および／または圧力を受動的に（たとえば一定の機械荷重を加えることにより）加え得る。
図56A～56Bは、複数の流路（たとえば、流体デバイス中の8つの並行流路）を並行に含む流体デバイス5605のリザーバ5604を閉じる、または少なくとも部分的に閉じるために使用することができる例示的な機械部材5600を示す。機械部材5600は、流体デバイス中の個々の流路に接続された一連のリザーバ（たとえば5つのリザーバ）と整列するコンプライアンス性構造5602を含むことができる。溶出リザーバ5603は、機械部材5600が他5つのリザーバ5604を閉じる、または部分的に閉じる間に、流体デバイス5605中で処理された物質の抽出（たとえばピペッティングによる）を可能にするために、大気に通じる状態に意図的に残される。溶出リザーバ5603への、またはそれからの液流を制限し、減らし、または防ぎ、溶出量を制御するために、機械的圧力をコンプライアンス性構造1502に加えて、リザーバ5604を一時的に閉じる、または少なくとも部分的に閉じることができる。リザーバ5604を少なくとも部分的に閉じると、試料／緩衝液リザーバ5604と溶出リザーバ5603との間の流体流に対する抵抗を高め得る。
コンプライアンス性構造5602は、PCRフィルムシールまたはメンブレンを含み得る、またはそれに類似し得る。PCRフィルムシールは、流体リザーバの上に接着的に適用されるとそれをシールし、接続流路中の流れを防ぐことができる一種の使い捨てメンブレンである。機械的圧力を加えると、接着のプロセスを改善し得る。機械的圧力は、流路閉鎖中にチップ内を流れる液体を防ぐ、または最小化するために、リザーバ中の流体に圧力を加えないように加えられ得る。PCRフィルム／メンブレンは、同じメンブレン（すなわち、再使用可能メンブレン）をチップ間で繰り返し適用したとき起こることがある交差汚染を減らし得る、流路閉鎖のための低コストの使い捨てオプションになり得る。
コンプライアンス性構造5602は、コンプライアンス性または自己修復性メンブレンシールを含み得る、またはそれに類似し得る。コンプライアンス性または自己修復性メンブレンシールは、機械的圧力を用いて、または用いずに流体リザーバの上に適用されるとそれをシールし、接続流路中の流れを防ぐ、または減らすことができる一種の使い捨てまたは再使用可能なメンブレンである。そのようなシールの1タイプがコンプライアンス性ゴム製ガスケット材料である。このゴム製シール部材は使い捨てまたは再使用可能であることができる。再使用可能なゴム製シール部材は、使用と使用との間の交差汚染のリスクを防ぐ、または減らすために、使用と使用との間に適合性の洗浄溶剤によるメンブレン材料の洗浄を必要とし得る。コンプライアンス性ゴム製シールは一定の機械荷重または圧力を加えられ得る。機械的圧力は、流路閉鎖中にチップ内を流れる液体を防ぐ、または最小化するために、リザーバ中の流体に圧力を加えないように加えられ得る。
図57は、複数の流路を並行に含む流体デバイス5705のリザーバ5704を閉じる、または少なくとも部分的に閉じるために圧力を加えるために使用することができる例示的な機械部材5700を示す。機械部材5700は、耐力構造5701と、流体デバイス上の開放した緩衝液または試料リザーバと整列するコンプライアンス性構造5702とを含むことができる。流体デバイス上の溶出リザーバ5703は、機械部材が他5つのリザーバ5704を閉じる、または部分的に閉じる間に、流体デバイス5705中で処理された物質の抽出を可能にするために、大気に通じる状態に意図的に残される。溶出リザーバ5703への、またはそれからの液流を制限し、減らし、または防ぎ、溶出量を制御するために、剛性構造5701によって機械的圧力をコンプライアンス性構造5702に加えて、リザーバ5704を一時的に閉じる、または少なくとも部分的に閉じることができる。リザーバ5704を少なくとも部分的に閉じると、試料／緩衝液リザーバ5704と溶出リザーバ5703との間の流体流に対する抵抗を高め得る。
図58A～58Cは、シールのための機械荷重を提供するためのゴム製シール部材および機械的アクチュエータを有する例示的な流路クローザを示す。図58Aは、コンプライアンス性ゴム製シール部材5801と、流体デバイスのリザーバ5803を閉じる、または少なくとも部分的に閉じるために機械荷重5802を加えるための構造とを含む流路閉鎖装置5800の側面図の画像を示す。当業者によって理解されるように、様々な材料（たとえばポリウレタン、シリコーン、ビニル）、デュロメータ（エクストラソフト～ソフトまたは30OO～50デュロメータ）および厚さ（たとえば0.05"～0.25"）が用いられ得る。一例において、ゴムは、デュロメータ40OOおよび厚さ0.060"のポリウレタンであり得る。ゴム製部材5801は、流体デバイス上の溶出リザーバ5805を除くすべてのリザーバ5803を覆うように構成されることができる。ゴム製部材5801は、チップリザーバ5801に平坦なシール面を提供するために、平坦な固体支持体5804（たとえばプラスチック、ガラスまたは金属、たとえばアルミニウム）上に取り付けられることができる。コンプライアンス性ゴム製部材5801をさらに圧縮し、チップリザーバ5803にシールを提供するために、機械的アクチュエータによって機械荷重5802（たとえば約0～約2kg）を平坦な支持体5804に加えることができる。代替的に、または組み合わせて、固体支持要素5804、たとえば加重された固体支持体は、機械荷重をゴム製部材5801に受動的に加えるために使用され得る。
図58Bおよび58Cは、ゴム製部材5801の2つの例示的構成を示す。図58Bは、ゴム製メンブレン5801が、流体デバイスの上にあるリザーバ5803の頂部とのみ特異的にインターフェースする（装置の上にあるすべての構造とインターフェースするのではなく）ように構成されている例を示す。図58Cは、ゴム製メンブレン5801が簡単なシートまたは層として構成され、溶出リザーバ5805を除くデバイスの上にあるすべての構造とあまねくインターフェースする例を示す。
流体デバイス上の流路（たとえば試料調製ゾーン、等速電気泳動ゾーン）は、流路内の流体流のための十分な余地を残しながらも汚染物質、たとえば包埋材（たとえばパラフィン）が流路壁に付着することができるような十分な大きさの幅、高さまたは直径を有することができる。場合によっては、流体デバイス上の流路は、20ミリメートル（mm）、19mm、18mm、17mm、16mm、15mm、14mm、13mm、12mm、11mm、10mm、9mm、8mm、7mm、6mm、5mm、4mm、3mm、2mm、1mm、0.9mm、0.8mm、0.7mm、0.6mm、0.5mm、0.4mm、0.3mm、0.2mmまたは0.1mm以下の幅、高さまたは直径を有する。場合によっては、流体デバイス上の流路は、少なくとも0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm、1mm、2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm、10mm、11mm、12mm、13mm、14mm、15mm、16mm、17mm、18mm、19mmまたは20mmの幅、高さまたは直径を有する。場合によっては、流体デバイス上の流路は約1mm～約3.8mmの範囲内の幅を有する。場合によっては、流体デバイス上の流路は約0.1mm～約1.2mmの範囲内の高さを有する。
流体デバイス上の試料流路は、約10μm～約2mmの範囲内、たとえば約400μm～約1.2mmの範囲内の高さを有することができる。場合によっては、流体デバイス上の1つまたは複数の試料流路は、以下の値の任意の2つによって画定される範囲内の高さを有することができる：10μm、20μm、30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm、100μm、110μm、120μm、130μm、140μm、150μm、160μm、170μm、180μm、190μm、200μm、200μm、210μm、220μm、230μm、240μm、250μm、260μm、270μm、280μm、290μm、300μm、310μm、320μm、330μm、340μm、350μm、360μm、370μm、380μm、390μm、400μm、410μm、420μm、430μm、440μm、450μm、460μm、470μm、480μm、490μm、500μm、510μm、520μm、530μm、540μm、550μm、560μm、570μm、580μm、590μm、600μm、610μm、620μm、630μm、640μm、650μm、660μm、670μm、680μm、690μm、700μm、710μm、720μm、730μm、740μm、750μm、760μm、770μm、780μm、790μm、800μm、810μm、820μm、830μm、840μm、850μm、860μm、870μm、880μm、890μm、900μm、910μm、920μm、930μm、940μm、950μm、960μm、970μm、980μm、990μm、1000μm、1010μm、1020μm、1030μm、1040μm、1050μm、1060μm、1070μm、1080μm、1090μm、1100μm、1110μm、1120μm、1130μm、1140μm、1150μm、1160μm、1170μm、1180μm、1190μm、1200μm、1210μm、1220μm、1230μm、1240μm、1250μm、1260μm、1270μm、1280μm、1290μm、1300μm、1310μm、1320μm、1330μm、1340μm、1350μm、1360μm、1370μm、1380μm、1390μm、1400μm、1410μm、1420μm、1430μm、1440μm、1450μm、1460μm、1470μm、1480μm、1490μm、1500μm、1510μm、1520μm、1530μm、1540μm、1550μm、1560μm、1570μm、1580μm、1590μm、1600μm、1610μm、1620μm、1630μm、1640μm、1650μm、1660μm、1670μm、1680μm、1690μm、1700μm、1710μm、1720μm、1730μm、1740μm、1750μm、1760μm、1770μm、1780μm、1790μm、1800μm、1810μm、1280μm、1830μm、1840μm、1850μm、1860μm、1870μm、1880μm、1890μm、1900μm、9110μm、1920μm、1930μm、1940μm、1950μm、1960μm、1970μm、1980μm、1990μmおよび2000μm。
流体デバイス上の先導電解質緩衝液流路は、約10μm～約1mmの範囲内、たとえば約600μm未満の高さを有することができる。場合によっては、流体デバイス上の1つまたは複数の先導電解質緩衝液流路は、以下の値の任意の2つによって画定される範囲内の高さを有することができる：10μm、20μm、30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm、100μm、110μm、120μm、130μm、140μm、150μm、160μm、170μm、180μm、190μm、200μm、200μm、210μm、220μm、230μm、240μm、250μm、260μm、270μm、280μm、290μm、300μm、310μm、320μm、330μm、340μm、350μm、360μm、370μm、380μm、390μm、400μm、410μm、420μm、430μm、440μm、450μm、460μm、470μm、480μm、490μm、500μm、510μm、520μm、530μm、540μm、550μm、560μm、570μm、580μm、590μm、600μm、610μm、620μm、630μm、640μm、650μm、660μm、670μm、680μm、690μm、700μm、710μm、720μm、730μm、740μm、750μm、760μm、770μm、780μm、790μm、800μm、810μm、820μm、830μm、840μm、850μm、860μm、870μm、880μm、890μm、900μm、910μm、920μm、930μm、940μm、950μm、960μm、970μm、980μm、990μmおよび1000μm。
流体デバイス上の溶出流路は、約10μm～約1mmの範囲内、たとえば約600μm未満の高さを有することができる。場合によっては、流体デバイス上の1つまたは複数の溶出緩衝液流路は、以下の値の任意の2つによって画定される範囲内の高さを有することができる：10μm、20μm、30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm、100μm、110μm、120μm、130μm、140μm、150μm、160μm、170μm、180μm、190μm、200μm、200μm、210μm、220μm、230μm、240μm、250μm、260μm、270μm、280μm、290μm、300μm、310μm、320μm、330μm、340μm、350μm、360μm、370μm、380μm、390μm、400μm、410μm、420μm、430μm、440μm、450μm、460μm、470μm、480μm、490μm、500μm、510μm、520μm、530μm、540μm、550μm、560μm、570μm、580μm、590μm、600μm、610μm、620μm、630μm、640μm、650μm、660μm、670μm、680μm、690μm、700μm、710μm、720μm、730μm、740μm、750μm、760μm、770μm、780μm、790μm、800μm、810μm、820μm、830μm、840μm、850μm、860μm、870μm、880μm、890μm、900μm、910μm、920μm、930μm、940μm、950μm、960μm、970μm、980μm、990μmおよび1000μm。
場合によっては、流体デバイス上の流路は、少なくとも約1mm、2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm、10mm、11mm、12mm、13mm、14mm、15mm、16mm、17mm、18mm、19mm、20mm、25mm、30mm、35mm、40mm、45mm、50mm、60mm、70mm、80mm、90mm、100mm、110mm、120mm、130mm、140mm、150mm、160mm、170mm、180mm、190mm、200mm、210mm、220mm、230mm、240mm、250mm、260mm、270mm、280mm、290mm、300mm、310mm、320mm、330mm、340mm、350mm、360mm、370mm、380mm、390mm、400mm、410mm、420mm、430mm、440mm、450mm、460mm、470mm、480mm、490mmまたは500mmの長さを有する。場合によっては、流体デバイス上の流路は、約500mm、490mm、480mm、470mm、460mm、450mm、440mm、430mm、420mm、410mm、400mm、390mm、380mm、370mm、360mm、350mm、340mm、330mm、320mm、310mm、300mm、290mm、280mm、270mm、260mm、250mm、240mm、230mm、220mm、210mm、200mm、190mm、180mm、170mm、160mm、150mm、140mm、130mm、120mm、110mm、100mm、90mm、80mm、70mm、60mm、50mm、45mm、40mm、35mm、30mm、25mm、20mm、19mm、18mm、17mm、16mm、15mm、14mm、13mm、12mm、11mm、10mm、9mm、8mm、7mm、6mm、5mm、4mm、3mm、2mmまたは1mm以下の長さを有する。
流体デバイス上の流路は、大きな試料量を収容するのに十分な大きさの幅、高さまたは直径を有することができる。場合によっては、流体デバイス上の流路は、流路中のジュール加熱による温度上昇を減らすために、その幅がその高さよりも大きい。場合によっては、流体デバイス上の流路は、少なくとも2：1、5：1、10：1、15：1、20：1、25：1、30：1、35：1、40：1、45：1、50：1、55：1、60：1、65：1、70：1、75：1、80：1、85：1、90：1、95：1または100：1の幅：高さ比を有する。場合によっては、流体デバイス上の流路は、多くとも2：1、5：1、10：1、15：1、20：1、25：1、30：1、35：1、40：1、45：1、50：1、55：1、60：1、65：1、70：1、75：1、80：1、85：1、90：1、95：1または100：1の幅：高さ比を有する。場合によっては、流体デバイス上の流路は、約0.1mm2、0.2mm2、0.3mm2、0.4mm2、0.5mm2、0.6mm2、0.7mm2、0.8mm2、0.9mm2、1mm2、1.1mm2、1.2mm2、1.3mm2、1.4mm2、1.5mm2、1.6mm2、1.7mm2、1.8mm2、1.9mm2、2mm2、2.1mm2、2.2mm2、2.3mm2、2.4mm2、2.5mm2、2.6mm2、2.7mm2、2.8mm2、2.9mm2、3mm2、3.1mm2、3.2mm2、3.3mm2、3.4mm2、3.5mm2、3.6mm2、3.7mm2、3.8mm2、3.9mm2、4mm2、4.1mm2、4.2mm2、4.3mm2、4.4mm2、4.5mm2、4.6mm2、4.7mm2、4.8mm2、4.9mm2、5mm2、6mm2、7mm2、8mm2、9mm2、10mm2、11mm2、12mm2、13mm2、14mm2または15mm2未満の断面積を有する。場合によっては、流体デバイス上の流路は、約0.1mm2、0.2mm2、0.3mm2、0.4mm2、0.5mm2、0.6mm2、0.7mm2、0.8mm2、0.9mm2、1mm2、1.1mm2、1.2mm2、1.3mm2、1.4mm2、1.5mm2、1.6mm2、1.7mm2、1.8mm2、1.9mm2、2mm2、2.1mm2、2.2mm2、2.3mm2、2.4mm2、2.5mm2、2.6mm2、2.7mm2、2.8mm2、2.9mm2、3mm2、3.1mm2、3.2mm2、3.3mm2、3.4mm2、3.5mm2、3.6mm2、3.7mm2、3.8mm2、3.9mm2、4mm2、4.1mm2、4.2mm2、4.3mm2、4.4mm2、4.5mm2、4.6mm2、4.7mm2、4.8mm2、4.9mm2、5mm2、6mm2、7mm2、8mm2、9mm2、10mm2、11mm2、12mm2、13mm2、14mm2または15mm2よりも大きい断面積を有する。場合によっては、流体デバイス上の流路は、約1マイクロメートル（μm）、5μm、10μm、20μm、30μm、40μm、50μm、100μm、150μm、200μm、250μm、300μm、350μm、400μm、450μm、500μm、550μmまたは600μm未満の、熱放散のための最小長さスケールを有する。場合によっては、流体デバイス上の流路は、約1マイクロメートル（μm）、5μm、10μm、20μm、30μm、40μm、50μm、100μm、150μm、200μm、250μm、300μm、350μm、400μm、450μm、500μm、550μmまたは600μmよりも大きい、熱放散のための最小長さスケールを有する。
場合によっては、流体デバイス上の流路は、少なくとも約1マイクロリットル（μL）、10μL、20μL、30μL、40μL、50μL、60μL、70μL、80μL、90μL、100μL、150μL、175μL、200μL、225μL、250μL、275μL、300μL、350μL、400μL、450μL、500μL、600μL、700μL、800μL、900μL、1ミリリットル（mL）、2mL、3mL、4mL、5mL、6mL、7mL、8mL、9mL、10mL、11mL、12mL、13mL、14mL、15mL、16mL、17mL、18mL、19mL、20mL、25mL、30mL、35mL、40mL、50mL、55mL、60mL、65mL、70mL、75mL、80mL、85mL、90mL、95mLまたは100mLの全容積を有する。場合によっては、流体デバイス上の流路は、多くとも約1マイクロリットル（μL）、10μL、20μL、30μL、40μL、50μL、60μL、70μL、80μL、90μL、100μL、150μL、175μL、200μL、225μL、250μL、275μL、300μL、350μL、400μL、450μL、500μL、600μL、700μL、800μL、900μL、1ミリリットル（mL）、2mL、3mL、4mL、5mL、6mL、7mL、8mL、9mL、10mL、11mL、12mL、13mL、14mL、15mL、16mL、17mL、18mL、19mL、20mL、25mL、30mL、35mL、40mL、50mL、55mL、60mL、65mL、70mL、75mL、80mL、85mL、90mL、95mLまたは100mLの全容積を有する。
流体デバイス上の試料流路は、約10μL～約1mLの範囲内、たとえば約50μL～約500μLの範囲内の容積を有することができる。場合によっては、流体デバイス上の1つまたは複数の試料流路は、以下の値の任意の2つによって画定される範囲内の容積を有することができる：10μL、20μL、30μL、40μL、50μL、60μL、70μL、80μL、90μL、100μL、110μL、120μL、130μL、140μL、150μL、160μL、170μL、180μL、190μL、200μL、200μL、210μL、220μL、230μL、240μL、250μL、260μL、270μL、280μL、290μL、300μL、310μL、320μL、330μL、340μL、350μL、360μL、370μL、380μL、390μL、400μL、410μL、420μL、430μL、440μL、450μL、460μL、470μL、480μL、490μL、500μL、510μL、520μL、530μL、540μL、550μL、560μL、570μL、580μL、590μL、600μL、610μL、620μL、630μL、640μL、650μL、660μL、670μL、680μL、690μL、700μL、710μL、720μL、730μL、740μL、750μL、760μL、770μL、780μL、790μL、800μL、810μL、820μL、830μL、840μL、850μL、860μL、870μL、880μL、890μL、900μL、910μL、920μL、930μL、940μL、950μL、960μL、970μL、980μL、990μLおよび1000μL。
流体デバイス上の試料流路は、約1mL未満、たとえば約500μL未満、たとえば約200μL未満の容積を有することができる。場合によっては、流体デバイス上の1つまたは複数の流路は、約10μL、20μL、30μL、40μL、50μL、60μL、70μL、80μL、90μL、100μL、110μL、120μL、130μL、140μL、150μL、160μL、170μL、180μL、190μL、200μL、200μL、210μL、220μL、230μL、240μL、250μL、260μL、270μL、280μL、290μL、300μL、310μL、320μL、330μL、340μL、350μL、360μL、370μL、380μL、390μL、400μL、410μL、420μL、430μL、440μL、450μL、460μL、470μL、480μL、490μL、500μL、510μL、520μL、530μL、540μL、550μL、560μL、570μL、580μL、590μL、600μL、610μL、620μL、630μL、640μL、650μL、660μL、670μL、680μL、690μL、700μL、710μL、720μL、730μL、740μL、750μL、760μL、770μL、780μL、790μL、800μL、810μL、820μL、830μL、840μL、850μL、860μL、870μL、880μL、890μL、900μL、910μL、920μL、930μL、940μL、950μL、960μL、970μL、980μL、990μLまたは1000μL未満の容積を有することができる。
流体デバイス上の先導電解質緩衝液流路は、約10μL～約1mLの範囲内の容積を有することができる。場合によっては、流体デバイス上の1つまたは複数の先導電解質緩衝液流路は、以下の値の任意の2つによって画定される範囲内の容積を有することができる：10μL、20μL、30μL、40μL、50μL、60μL、70μL、80μL、90μL、100μL、110μL、120μL、130μL、140μL、150μL、160μL、170μL、180μL、190μL、200μL、200μL、210μL、220μL、230μL、240μL、250μL、260μL、270μL、280μL、290μL、300μL、310μL、320μL、330μL、340μL、350μL、360μL、370μL、380μL、390μL、400μL、410μL、420μL、430μL、440μL、450μL、460μL、470μL、480μL、490μL、500μL、510μL、520μL、530μL、540μL、550μL、560μL、570μL、580μL、590μL、600μL、610μL、620μL、630μL、640μL、650μL、660μL、670μL、680μL、690μL、700μL、710μL、720μL、730μL、740μL、750μL、760μL、770μL、780μL、790μL、800μL、810μL、820μL、830μL、840μL、850μL、860μL、870μL、880μL、890μL、900μL、910μL、920μL、930μL、940μL、950μL、960μL、970μL、980μL、990μLおよび1000μL。
流体デバイス上の先導電解質緩衝液流路は、約1mL未満、たとえば約500μL未満の容積を有することができる。場合によっては、流体デバイス上の1つまたは複数の先導電解質緩衝液流路は、約10μL、20μL、30μL、40μL、50μL、60μL、70μL、80μL、90μL、100μL、110μL、120μL、130μL、140μL、150μL、160μL、170μL、180μL、190μL、200μL、200μL、210μL、220μL、230μL、240μL、250μL、260μL、270μL、280μL、290μL、300μL、310μL、320μL、330μL、340μL、350μL、360μL、370μL、380μL、390μL、400μL、410μL、420μL、430μL、440μL、450μL、460μL、470μL、480μL、490μL、500μL、510μL、520μL、530μL、540μL、550μL、560μL、570μL、580μL、590μL、600μL、610μL、620μL、630μL、640μL、650μL、660μL、670μL、680μL、690μL、700μL、710μL、720μL、730μL、740μL、750μL、760μL、770μL、780μL、790μL、800μL、810μL、820μL、830μL、840μL、850μL、860μL、870μL、880μL、890μL、900μL、910μL、920μL、930μL、940μL、950μL、960μL、970μL、980μL、990μLまたは1000μL未満の容積を有することができる。
流体デバイス上の溶出流路は、約10μL～約1mLの範囲内の容積を有することができる。場合によっては、流体デバイス上の1つまたは複数の溶出流路は、以下の値の任意の2つによって画定される範囲内の容積を有することができる：10μL、20μL、30μL、40μL、50μL、60μL、70μL、80μL、90μL、100μL、110μL、120μL、130μL、140μL、150μL、160μL、170μL、180μL、190μL、200μL、200μL、210μL、220μL、230μL、240μL、250μL、260μL、270μL、280μL、290μL、300μL、310μL、320μL、330μL、340μL、350μL、360μL、370μL、380μL、390μL、400μL、410μL、420μL、430μL、440μL、450μL、460μL、470μL、480μL、490μL、500μL、510μL、520μL、530μL、540μL、550μL、560μL、570μL、580μL、590μL、600μL、610μL、620μL、630μL、640μL、650μL、660μL、670μL、680μL、690μL、700μL、710μL、720μL、730μL、740μL、750μL、760μL、770μL、780μL、790μL、800μL、810μL、820μL、830μL、840μL、850μL、860μL、870μL、880μL、890μL、900μL、910μL、920μL、930μL、940μL、950μL、960μL、970μL、980μL、990μLおよび1000μL。
流体デバイス上の溶出流路は、約1mL未満、たとえば約500μL未満の容積を有することができる。場合によっては、流体デバイス上の1つまたは複数の溶出流路は、約10μL、20μL、30μL、40μL、50μL、60μL、70μL、80μL、90μL、100μL、110μL、120μL、130μL、140μL、150μL、160μL、170μL、180μL、190μL、200μL、200μL、210μL、220μL、230μL、240μL、250μL、260μL、270μL、280μL、290μL、300μL、310μL、320μL、330μL、340μL、350μL、360μL、370μL、380μL、390μL、400μL、410μL、420μL、430μL、440μL、450μL、460μL、470μL、480μL、490μL、500μL、510μL、520μL、530μL、540μL、550μL、560μL、570μL、580μL、590μL、600μL、610μL、620μL、630μL、640μL、650μL、660μL、670μL、680μL、690μL、700μL、710μL、720μL、730μL、740μL、750μL、760μL、770μL、780μL、790μL、800μL、810μL、820μL、830μL、840μL、850μL、860μL、870μL、880μL、890μL、900μL、910μL、920μL、930μL、940μL、950μL、960μL、970μL、980μL、990μLまたは1000μL未満の容積を有することができる。
場合によっては、流体デバイスは1つよりも多い流路を含む。流路は、流体デバイス内で所与の密度で離間し得る。場合によっては、流路間の縁から縁までの距離は、少なくとも約0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm、1mm、1.25mm、1.5mm、1.75mm、2mm、2.5mm、3mm、3.5mm、4mm、4.5mm、5mm、5.5mm、6mm、6.5mm、7mm、7.5mm、8mm、8.5mm、9mm、9.5mmまたは10mmである。場合によっては、流路間の縁から縁までの距離は、多くとも約0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm、1mm、1.25mm、1.5mm、1.75mm、2mm、2.5mm、3mm、3.5mm、4mm、4.5mm、5mm、5.5mm、6mm、6.5mm、7mm、7.5mm、8mm、8.5mm、9mm、9.5mmまたは10mmである。流路の密度とは、流路の幅と流路間の空間（または距離）との比と定義され得る。場合によっては、流路の幅：流路間の距離の比は、少なくとも約2：1、2.5：1、3：1、3.5：1、4：1、4.5：1、5：1、5.5：1、6：1、6.5：1、7：1、7.5：1、8：1、8.5：1、9：1、9.5：1、10：1、11：1、12：1、13：1、14：1、15：1、16：1、17：1、18：1、19：1または20：1である。
場合によっては、マイクロ流体デバイス（たとえばチップ）内のすべての流路の全容積は、1マイクロリットル（μL）、10μL、20μL、30μL、40μL、50μL、60μL、70μL、80μL、90μL、100μL、150μL、175μL、200μL、225μL、250μL、275μL、300μL、350μL、400μL、450μL、500μL、600μL、700μL、800μL、900μL、1ミリリットル（mL）、2mL、3mL、4mL、5mL、6mL、7mL、8mL、9mL、10mL、11mL、12mL、13mL、14mL、15mL、16mL、17mL、18mL、19mL、20mL、25mL、30mL、35mL、40mL、50mL、55mL、60mL、65mL、70mL、75mL、80mL、85mL、90mL、95mLまたは100mLである。場合によっては、マイクロ流体デバイス（たとえばチップ）内のすべての流路の全容積は、多くとも約1マイクロリットル（μL）、10μL、20μL、30μL、40μL、50μL、60μL、70μL、80μL、90μL、100μL、150μL、175μL、200μL、225μL、250μL、275μL、300μL、350μL、400μL、450μL、500μL、600μL、700μL、800μL、900μL、1ミリリットル（mL）、2mL、3mL、4mL、5mL、6mL、7mL、8mL、9mL、10mL、11mL、12mL、13mL、14mL、15mL、16mL、17mL、18mL、19mL、20mL、25mL、30mL、35mL、40mL、50mL、55mL、60mL、65mL、70mL、75mL、80mL、85mL、90mL、95mLまたは100mLである。
流体デバイスの入口および／または出口は、それらが、標準的な流体取り扱いフォーマットと適合性であるように配設し、離間させることができる。たとえば、入口および／または出口は、5"×3.33"タイタプレート上のウェルと整列するように離間させることができる。デバイスは、標準的な8チップ型ピペッタおよび／または標準的な24、48または96ウェルプレートの寸法における8つのウェルと対応するように離間した8つの入口および／または出口を含むことができる。デバイスは、標準的な12チップ型ピペッタおよび／または標準的な96ウェルプレートの寸法における12のウェルと対応するように離間した12の入口および／または出口を含むことができる。デバイスは、標準的な16チップ型ピペッタおよび／または標準的な384ウェルプレートの寸法における16のウェルと対応するように離間した16の入口および／または出口を含むことができる。デバイスは、標準的な24チップ型ピペッタおよび／または標準的な384ウェルプレートの寸法における24のウェルと対応するように離間した24の入口および／または出口を含むことができる。これは、たとえばロボットピペットシステムまたは他のマルチピペットによる、そのようなプレートからデバイスへのより容易な流体取り扱いを可能にすることができる。
本明細書に開示される流体素子、たとえば流体および空気流路、ポート、リザーバ、毛細管バリアおよび／または流体回路を含むデバイスは、等速電気泳動以外の目的に使用することもできる。たとえば、外部ポートまたはリザーバにおける圧力の適用を使用して、液体を流体回路に通して動かすことができる。そのようなデバイスを他の素子、たとえば機械弁と組み合わせて液体の流量を制御することができる。バリア（たとえば毛細管バリア）によって切り離されたコンパートメントを使用して生化学的反応、たとえば増幅反応、たとえばPCRを実施することができ、反応生成物を、後続の処理のために、バリアによって切り離された別のコンパートメントに移動させることができる。
等速電気泳動は、ベンチトップ型システムまたはベースステーションを使用して実施することができる。たとえば、図13Aは、流体デバイスカートリッジ1301上で試料調製および等速電気泳動を実施するためのベンチトップ型システム1300を示す。流体デバイスカートリッジを、図示するようなベンチトップ型システムに装填することができ、適合するカバーおよび制御手段1302を有する蓋を流体デバイスカートリッジの上に下げることができる。ベンチトップ型システムはまた、システムの操作のためのユーザインターフェース（たとえばタッチスクリーン）を備えた制御パネル1303を含むことができる。
システム1300は、空気的、電気的および／または流体的に流体装置を受け入れ、それと係合するように構成されたインターフェースアセンブリを含むことができる。インターフェースアセンブリは、機器1300内で流体デバイス1301を正しく配向させるためのキーまたは配向装置を含むことができる。インターフェースアセンブリはまた、流体デバイス1301が係合したとき、様々なデバイスリザーバ中に配置され得る1つまたは複数の電極を含むことができる。インターフェースアセンブリはさらに、デバイスが係合したとき、本明細書に記載されるデバイス1301の空気ポートと連通し得る空気ラインを含むことができる。システム1300は、電流および／または電圧を電極に印加するための、本明細書に記載される電源を含むことができる。システム1300は、様々な電極にかかる電圧を測定するための、本明細書に記載される電子部品を含むことができる。システム1300は、本明細書に記載される空気ラインに正または負の空気圧を供給するための1つまたは複数のポンプを含むことができる。システム1300は、デバイス1301中の流体回路中の定位置における温度を測定するための、本明細書に記載される温度センサを含むことができる。システム1300は、流体デバイス中の1つまたは複数の定位置に光を伝送し、たとえば本明細書に記載されるデバイス1301中の蛍光種の励起時に流体デバイスから放出される光、たとえば蛍光をを検出するための1つまたは複数の光源を含む光学アセンブリを含むことができる。システム1300は、システムの動作パラメータ、たとえば電圧、温度、検出された光、流体デバイスの係合、時間、処理段階を表示するための、本明細書に記載される表示装置を含むことができる。システム1300は、インターネットなどの通信ネットワークを介して遠隔サーバに接続されることができ、その遠隔サーバを通して、本明細書に記載されるようにシステムの動作を遠隔制御することができる。
緩衝液または試料の1つまたは複数を本明細書に記載されるデバイス1301の流路に装填するために、デバイス中の空気ポートに負の空気圧を加え得る。システム1300は、約0mpsi～約200mpsiの範囲内、たとえば約10mpsi～約80mpsiの範囲内の負の空気圧を加えるように構成され得る。
図59A～59Cは、流体デバイスカートリッジ1301上で等速電気泳動を実施するための例示的なベンチトップ型システムまたは機器1300の図を示す。流体デバイスカートリッジ1301は、機器1300上のホルダ1308に装填され、マニホルド1307と係合することができる。システムは、流体デバイスカートリッジ1301の装填および機器1300からの取り出しを可能にするカバー1302、たとえば連接型マニホルドを含み得る。カバー1302は、任意選択で、機器1300へのデバイス1301への結合を容易にし得る。機器1300は、チップ1301上の正しい位置への空気マニホルド1307および／または電極の結合を支援するためのマニホルドおよび／または電極整合機構1303を含み得る。1つまたは複数のITP実行の前、最中、または後にユーザが機器によって生成されたデータにアクセスすることを許容するために、USBポート1304が提供されてもよい。機器は、本明細書に記載される表示装置1305、たとえばLCD画面を含み得る。機器は、任意選択で、組み込まれた冷却1306を有するシャーシを含んでもよい。機器は、任意選択で、たとえば電力損失の事象において手動でチップにアクセスするために使用され得る受動的マニホルド戻し機構1309を含み得る。機器は、高電圧電源1310、空気ポンプ1311、温度制御装置（たとえば冷却器または加熱器）1312、プロセッサ（たとえばプリント回路板）1313、流路クローザ1314、光学検出システム1315および／または実行自動化のためのトリガリングセンサ（たとえば赤外線センサ）1316またはそれらの任意の組み合わせを含み得る。
図60は、リザーバ装填プロセスを通してユーザに指示および案内を出すためにユーザに表示され得る例示的画像を示す。たとえば、機器は、どの緩衝液がどのリザーバに行くのか、および緩衝液をチップに装填すべき順序を示す視覚的および／または色分けされた指示をユーザに表示し得る。チップは、ユーザによる使いやすさを促進するために、簡単な右左または左右ピペッティングスキームを可能にするように構成され得る。たとえば、チップは、リザーバを、図示するように左から右に、まず溶出緩衝液（EB）で、次いで高濃度溶出緩衝液（EBH）、先導電解質緩衝液（LE）および高濃度先導電解質緩衝液（LEH）で、最後に後続電解質緩衝液（TEH）で装填するよう、色分けされた指示によってユーザを案内するように構成され得る。
図61は、マイクロ流体チップと機器との係合を容易にし得る空気マニホルド1307を示す。空気チップマニホルド1307は空気ポンプまたはシステム1311を含み得る。空気チップマニホルド1307は、任意選択で、高電圧電子部品（たとえば電源1310）を含んでもよい。機器は、マニホルドを動かして流体デバイスと係合させるモータを含むことができる。圧力が流体、電気および空気接続を維持することができる。
図62は、機器6200中のチップ6201の断面を示す。機器6200は、本明細書に記載される機器のいずれか（たとえば機器1300）に実質的に類似し得る。機器6200は、チップ6201を機器6200と整合させるために、チップ6201の頂部に結合するように構成されたガスケットおよび嵌合穴を含むマニホルドを含み得る。機器はさらに、低温冷却ブロック6210（本明細書においては温度制御装置とも呼ばれる）および／または本明細書に記載されるオンチップ核酸定量化のための光学検出システム6211を含み得る。チップ6201は、本明細書に記載されるチップのいずれか（たとえばチップ3800）に実質的に類似し得る。チップ6201は、たとえば、試料リザーバ6202、溶出リザーバ6203、溶出緩衝リザーバ6204、先導電解質リザーバ6205、先導電解質緩衝リザーバ6206および後続電解質リザーバ6207を含み得る。機器6200は、本明細書に記載される1つまたは複数の電極6208を含み得る。電極6208は、機器6200のカバーが閉じられたときに電極が所望のリザーバに正しく挿入されるよう、機器6200内に一定の高さで配置され得る。いくつかの例において、電極6208は、機器が閉じられるたび対応するリザーバに入り得る。電極6208は、たとえば、試料物質に直接接触しないよう、後続電解質リザーバ6207、先導電解質緩衝リザーバ6205および／または先導電解質緩衝リザーバ6206中に配置され得る。電極は、センサ、たとえば本明細書に記載される電圧、電流、導電率または温度センサからのフィードバックに応答して印加電場を変更または制御するようにトリガされ得る。チップは、任意選択で、さらなる電極6208が配置され得る1つまたは複数のさらなるリザーバ6209を含み得る。当業者には、所望のITP実行を実行するために電極の位置および電極の数を望みどおり変更し得るというが明らかであろう。
図63は、アライメントおよび自動引き戻しを伴う動きのための機械的アセンブリ設計を含む垂直マニホルド運動機構を示す。図は、アラインメントピンによって案内される位置に機構を駆動し得る親ねじを有するモータを示す。引張りばねが、電源またはソフトウェア障害の場合にモータをバックドライブすることによって機構を自動的に引き戻し得る。図63は、アラインメントピン6304によって案内される位置にブラケット6303を駆動し得る親ねじ6302を有するモータ6301を示す。引張りばね6305が、電源またはソフトウェア障害の場合にモータをバックドライブすることによって機構を自動的に引き戻し得る。移動経路は、リニアベアリング6307の中を通って動するシャフト6306によって制約され得る。垂直マニホルド運動機構が、連接型マニホルドの動きを制御する機構中に位置し得る。垂直マニホルドの運動機構は、チップが定位置にある状態で回復不能な電力損失が生じた場合に、機器が自らを開放することを許し得る。これは、保守のために出荷する前にチップを取り外すことを許し得る。
図64は、ラックアンドピニオンを使用する水平動のための機械的アセンブリ設計を含む水平マニホルド運動機構の設計を示す。モータが、ガイドレールによって制約された経路に沿ってラックアンドピニオンを使用して機構を駆動する。図面は、ピニオン6402に取り付けられたモータ6401を示し、このピニオンが、ブラケット6404上の対応するラック6403を、ガイドレール6405によって制約される経路に沿って駆動し得る。水平マニホルド運動機構は、連接型マニホルドの動きを制御する機構上に位置し得る。これは、前方および後方へのマニホルドの動きを容易にし得る。
ベンチトップ型システムは、流体デバイス上で流体（たとえば試料、緩衝液、試薬、酵素溶液、電解質溶液）を取り扱うために圧力を提供する圧力制御を含むことができる。ベンチトップ型システムは、流体取り扱いを調整または制御するための圧力フィードバック信号を受信することができる。流体取り扱いは、流体（たとえば試薬、緩衝液、試料）を流体デバイスに装填するために使用することができる。流体取り扱いを使用して、流体（たとえば試薬溶液）を流体デバイス上の乾燥流路の中へプライミングすることができる。圧力は、たとえばソレノイド弁を使用して調整することができる。
ベンチトップ型システムは電極または電気接点を含むことができる。電極は、電気回路の一部であることができ、流体デバイス上のリザーバまたは他の開口に挿入されると、完成した回路により、流体デバイス内の電場の印加を許容することができる。電気接点は、流体デバイス、たとえば集積化電極を有する流体デバイス上の対応する接点に結合することができる。
ベンチトップ型システムは、1つまたは複数の検出器またはセンサ、たとえば、本開示においてさらに記載される検出器を含む、光学検出器、反射率センサ、赤外線（IR）検出器、電気検出器、温度センサ、流量センサおよび圧力センサを含むことができる。光学検出器としては、3軸点検出器、相補性金属酸化物半導体（CMOS）検出器、電荷結合素子（CCD）検出器、フォトダイオード光センサ、フォトレジスタ、光電子増倍管および光トランジスタがあるが、これらに限定されない。電気検出器は、電圧、電圧差、電流、電荷または他の電気的性質を検出することができる電極または他の検出器を含むことができる。電気検出器を使用して、たとえば、後続電解質と先導電解質との間の界面における導電率の変化を検出することにより、抽出または精製された核酸のバンドの通過を検出することができる。熱センサは、赤外線（IR）センサ、プローブ温度センサ、サーミスタ、NTC（negative temperature coefficient）サーミスタ、抵抗温度検出器（RTD）、熱電対、半導体ベースのセンサなどを含むことができる。
1つまたは複数の検出器またはセンサは、同時にまたは独立して作動させ、制御することができる。いくつかの例において、1つの流路が、専用のセンサ、たとえば温度または電圧センサを有し得、これは、マイクロ流体デバイス上の他の流路に専用の他のセンサから独立して作動する。独立したセンサからのフィードバックを使用して、デバイス上の1つまたは複数の電場を独立して制御し得る。たとえば、センサは、本明細書に記載されるように、ウェル内の経時的な電圧変化を検出し得、そのセンサからのフィードバックを使用して流路内の電流を制御し得る。第二のセンサが、類似した、ただし独立したやり方で、第二の流路に対して作用し得る。いくつかの例において、センサは、ウェル内の経時的な電流変化を検出し得、そのセンサからのフィードバックを使用して流路内の電圧を制御し得る。
ベンチトップ型システムは、流体デバイスまたは流体デバイスの一部の温度を制御する1つまたは複数の温度制御装置を含むことができる。温度制御装置は、抵抗ヒータ、流体ベースの加熱または冷却システムおよびペルチェエ素子をはじめとする構成要素を含むことができる。温度制御装置は、金属（たとえば白金、チタン、銅、金）、炭素および酸化インジウムスズ（ITO）をはじめとする材料から作製されることができる。温度制御装置は温度センサを含むことができ、この温度センサを使用して、制御されている温度をモニタし、温度制御のために温度フィードバックを提供することができる。温度制御装置は、本開示においてさらに詳述されるコンピュータ制御システムとともに使用されることができる。たとえば、温度センサ（たとえば赤外線センサ）を使用して、チップ上の流路における温度変化をモニタすることができる。そのような温度変化は、ITPプロセス中、ITPバンド（たとえば核酸のバンド）の位置の示すことができ、温度差は、先導電解質と後続電解質との間の導電率の変化によって生じることができる。場合によっては、温度制御装置は温度フィードバックなしで作動する。
図65は、熱電冷却器の位置から離れた区域を規定の温度に維持するための熱電冷却器設計を有するヒートパイプを示す。図65は、銅ヒートパイプ6503およびヒートシンク6504に通じ得る大きな熱接点6502を介して指定の温度まで冷却される表面6501を示す。冷却は、熱電冷却器6505およびファン6506を通して提供され得る。銅ヒートパイプ6503および補助ヒートシンク6504は、熱電冷却器が表面6501に隣接する必要なく、表面6501を規定の温度に冷却するように構成され得る。
図66は、流体デバイスカートリッジ上で自動化等速電気泳動および／または試料調製を実施するためのもう1つの例示的なベンチトップ型機器1300を示す。図66は、制御される流体デバイスまたはチップ1301の配置位置を示すベータプロトタイプ機器1300の図を示す。機器1300は、流体デバイス1301の装填および取り外しならびにデバイス1301への機器1300の結合を可能にするように構成された連接型マニホルド1302を含み得る。機器1300はさらに、流体デバイス1301への電磁マニホルドシールのための受け板1303を含み得る。
本開示の技術（たとえば、本明細書に詳述される流体デバイスおよび／またはベンチトップ型システムの使用を含む）は迅速な処理を提供することができる。たとえば、核酸を含む試料が調製され（たとえば、包埋材の除去、組織破壊、細胞溶解、核酸解架橋）、後続の分析、使用または貯蔵のために抽出または精製された核酸を有することができる。
検出および定量
本開示の技術は1つまたは複数の検出器を用いることができる。検出器は、流体デバイスに組み込まれることもできるし、流体デバイスに対して外部に位置することもできる。検出器は、たとえば蛍光測定または紫外線（UV）照射（たとえば、A260/A280の測定などによる量または純度の測定の場合）により、試料中の核酸の定量化のために使用することもできるし、試料中の核酸の定性的測定のために使用することもできる。核酸は、流体デバイス上に位置する間に、たとえば精製ゾーン（たとえばITP流路）またはリザーバ（たとえば溶出リザーバ）内に位置する間に、検出することができる。核酸の濃度を検出する（または、本明細書に記載されるように、たとえば溶出ウェル中の既知の量における量測定に基づいて計算する）ことができる。核酸はたとえば色素によって標識されることができ、核酸の蛍光強度を検出器によって測定し、それを使用して、存在する核酸を定量化することができる（たとえば図14を参照）。核酸は、流体デバイスに装填される前、流体デバイス中にある間または流体デバイスから回収された後で、標識されることができる。
検出器の使用は、高い感度または低い検出限界で、試料からの核酸の定量化を可能にすることができる。たとえば、核酸は、約1000ピコグラム／マイクロリットル（pg/μL）、100pg/μL、10pg/μL、1pg/μL、0.9pg/μL、0.8pg/μL、0.7pg/μL、0.6pg/μL、0.5pg/μL、0.4pg/μL、0.3pg/μL、0.2pg/μLまたは0.1pg/μL以下の検出限界で検出することができる（たとえば、等速電気泳動流路中、インラインで）。核酸は、約1000ピコグラム（pg）、100pg、10pg、1pgまたは0.1pg以下の検出限界で検出することができる（たとえば、等速電気泳動流路中、インラインで）。
検出器の使用は、試料中の核酸の同定または定量化を可能にすることができる。たとえば、核酸増幅（たとえばPCR、リアルタイムPCRおよび逆転写PCRを含む）、ハイブリダイゼーション（たとえば蛍光インサイチューハイブリダイゼーション（FISH）およびQ-FISHを含む）およびシーケンシングなどの技術を使用して、試料中の核酸内の特定の配列の存在または非存在を特定し、任意選択で定量化することができる。
検出器は、核酸抽出または精製動作の制御において使用することができる。たとえば、検出器は、等速電気泳動によって濃縮された核酸のバンドを検出することができる。濃縮された核酸がデバイス内の特定の位置に達すると、プロセスを終了させることができ（たとえば電場をオフにすることができる）、抽出または精製された試料をデバイスから回収することができる。
検出器としては、光学検出器および電気検出器、温度センサおよび圧力センサ（たとえば圧力変換器）があるが、これらに限定されない。光学検出器としては、3軸点検出器、相補性金属酸化物半導体（CMOS）検出器、電荷結合素子（CCD）検出器、フォトダイオード光センサ、フォトレジスタ、光電子増倍管および光トランジスタがあるが、これらに限定されない。光学検出は、光ダイオード検出と合わされるLED照射によって達成することができる。電気検出器は、電圧、電圧差、電流、電荷もしくは他の電気的性質を検出することができる電極または他の検出器を含むことができる。たとえば、電気検出器は、抽出または精製された核酸のバンドの通過を検出するために使用することができる。
核酸は、1つまたは複数の核酸色素、たとえば蛍光インターカレート色素で標識されることができる。核酸は、以下のインターカレート色素の1つまたは複数で標識され得る：臭化エチジウム、臭化プロピジウム、DAPI、7-AAD、YOYO-1、DiYO-1、TOTO-1、DiTO-1、BOBO-1、POPO-1、YO-PRO-1、TO-PRO-1、TO-PRO-3、TO-PRO-5、SYBR（登録商標）Green I、SYBR（登録商標）Green II、SYTO（商標）9、SYTO（商標）13、Quantifluor（登録商標）、EvaGreen（登録商標）、PicoGreen（登録商標）、Acridine Orangeなど。当業者には、蛍光色素が、所望の検出位置、検出方法および／またはITPののちDNAが使用され得る下流プロセスに基づいて選択され得るということが明らかであろう。
図67は、ITP中および／または後のインライン（すなわちオンチップ）核酸定量化のための各色素の実行可能性を評価するための、様々な核酸結合色素の場合の核酸質量に対するピーク面積応答のプロットを示す。バックグラウンド減算ピーク面積応答を投入核酸質量（ng単位）の関数としてプロットし、両対数プロット上に示した。0.01ng、0.1ng、1ng、10ng、100ngおよび1000ngの核酸投入質量に関し、試料中のEvaGreen（登録商標）、Quantifluor（登録商標）、SYTO（商標）13およびLEを加えた試料中のSYTO（商標）13を評価した。候補色素の1つ、Qunatifluor（登録商標）だけが、1μg（1000ng）未満の核酸投入質量の場合に線形の応答を実証した。SYTO（商標）13応答の非線形性の一部は、ITP中に色素がDNAから剥がれたことによって説明することができる。試料に加えてLEに色素を加えると、核酸投入質量とピーク面積との間の線形の関係が回復した。EvaGreen（登録商標）は、評価したすべての核酸投入質量に関し、高いバックグラウンドと非線形応答の両方を示した。試験したすべての色素は高い投入質量で線形性を失った（図示せず）。インライン定量化のためにITPシステムへの色素添加に好ましい態様は、（1）インターカレート色素をLEに加え、試料には加えない態様（たとえばPicoGreen、SYTO 9、SYTO 13またはEvaGreen色素）または（2）色素を試料およびLEに加える態様（たとえばPicoGreen、SYTO 9、SYTO 13またはEvaGreen色素）または任意選択で、（3）色素を試料のみに加える態様（たとえばPicoGreenおよびEvaGreen色素）である。
図68は、たとえばITPシステム中の核酸の量を定量化するために使用され得る様々な核酸結合色素の場合の核酸質量に対するピーク幅応答のプロットを示す。検出器を通過する核酸の量を計算するために、ピークのいくつかの特徴を測定することができる。従来のクロマトグラフィー法はピーク高さおよび／または面積（たとえば図67に示すような）を考慮する。蛍光の発生が存在する核酸の試料と線形に比例すると仮定すると、これらの手法のいずれも、核酸質量とで線形である応答を生じさせる。基礎にある関係が線形ではないならば、ピーク面積またはピーク高さと核酸質量との間に基本的な関係はないであろう。そのような例において、一定のシグナル値におけるピークの幅は、応答が基本的に非線形であるときでも、核酸質量の自然対数と線形に比例すると示されることができる。図68に示すデータは、色素SYTO（商標）13が、試料とLEの両方に存在する場合またはLEだけに存在する場合の、ピーク幅と核酸投入量との間のこの対数線形関係を実証する。図67に示すピーク面積とは違って、SYTO（商標）の両条件は、ITPバンドの質量のオンチップ定量化に有用であり得る、測定されたピーク幅と核酸の投入質量との間の線形の関係を示した。
図69A～69Cは、PCRとのQuantifluor（登録商標）不適合性を示す。5μgのDNA（225μL全試料量中1×）まで蛍光強度の線形性を保証すると経験的に決定された濃度のPromega Quantifluor（登録商標）の存在および非存在下、等速電気泳動を使用してgDNAを精製した。次いで、回収した溶出物を連続希釈し（「df」＝希釈係数）、Qiagen qBiomarker MRefアッセイを使用するqPCR（図69A）に通してインターカレータベースの（SYBR Green I）qPCRとの適合性を試験し、また、BioRad RPP30 HEXアッセイおよびBioRad RPP30 FAMアッセイを使用するqPCR（それぞれ図69Bおよび図69C）に通してTaqmanプローブベースのqPCRとの適合性を試験した。希釈物は、10mM Tris-Cl pH8.0を使用して作製した。qBiomarker Mrefアッセイからの希釈補正収量はすべての試料で類似し、インターカレータベースのqPCRにおける素誘導阻害の欠如と合致していた。しかし、TaqmanプローブベースのqPCRアッセイの両方では、Quantifluor試料で希釈補正収量の低下が認められ、QuantifluorがTaqmanプローブベースのqPCRを阻害することを示した。
図70は、Qubit dsDNA AssayとのPicoGreen適合性を示す。ThermoFisher Qubit dsDNA Assayは、多くの下流アプリケーションの前でごく普通に使用される蛍光ベースのDNA定量化アッセイである。精製されたgDNAを、3つの異なる濃度で、35μL溶出物量中5.7×の最終濃度（マイクロ流体等速電気泳動チップに通すDNA精製の1つの具現化においてDNA投入量5ng～5μgのダイナミックレンジで蛍光の線形性を保証するために必要な推定最大濃度）のPicoGreenと混合した。試料を、色素なしコントールとともに、Qubit dsDNA Broad Range Assayを使用して定量化した。色素を有する試料および有しない試料からの匹敵し得る定量分析結果は、Qubit dsDNA AssayによるPicoGreenの干渉がないことを裏付ける。
図71は、Qubit dsDNA AssayとのSYTO 13適合性を示す。精製されたgDNAを、2つの異なる濃度で、35μLの全量中5.7×の最終濃度（マイクロ流体等速電気泳動チップに通すDNA精製の1つの具現化においてDNA投入量5ng～5μgのダイナミックレンジで蛍光の線形性を保証するために必要な推定最大濃度）のSYTO 13と混合した。試料を、色素なしコントールとともに、Qubit dsDNA High Sensitivity Assayを使用して定量化した。色素を有する試料および有しない試料からの匹敵し得る定量分析結果は、Qubit dsDNA AssayによるSYTO 13の干渉がないことを裏付ける。
図72A～72Bは、PCRとのPicoGreen適合性を示す。精製されたゲノムDNAを、様々なDNA濃度で、100μLの最終量中それぞれ0.0057×、0.057×、0.57×、5.7×および28.4×または57×濃度のPicoGreenと混合した。試料を、KAPA hgDNA Quant & QC Assayを使用するqPCR（図72A）に通してインターカレータベースの（SYBR Green I）qPCRとの適合性を試験し、また、BioRad RPP30 FAMを使用するqPCR（図72B）に通してTaqmanプローブベースのqPCRとの適合性を試験した。28.4×および57×の反応で、遅れたCt値を生じさせる高められたベースラインが認められた。しかし、5.7×以下を含有する反応のCt値は類似し、5.7×濃度まで、PicoGreenと両クラスのqPCRアッセイとの適合性を裏付けた。
図73A～73Cは、PCRとのSYTO 13適合性を示す。5μgのDNA（225μL全試料量中1×）まで蛍光強度の線形性を保証すると経験的に決定された濃度のSYTO 13の存在および非存在下、等速電気泳動を使用してgDNAを精製した。次いで、回収した溶出物を連続希釈し（「df」＝希釈係数）、Qiagen qBiomarker MRefアッセイを使用するqPCR（図73A）に通してインターカレータベースの（SYBR Green I）qPCRとの適合性を試験し、また、BioRad RPP30 HEXアッセイおよびBioRad RPP30 FAMアッセイを使用するqPCR（それぞれ図73Bおよび図73C）に通してTaqmanプローブベースのqPCRとの適合性を試験した。希釈物は、10mM Tris-Cl pH8.0を使用して作製した。各アッセイ内の希釈補正収量は類似し、SYTO 13と両クラスのqPCRアッセイとの適合性を裏付けた。
図74は、アンプリコンベースのシーケンシングライブラリー調製とのPicoGreen適合性を示す。Illumina TruSight Tumor 15は、一般に固形腫瘍中で変異した15の遺伝子の標的化濃縮のために設計された多重PCRベースのシーケンシングライブラリー調製アッセイである。298.5μLの全量中1×および4.4×濃度のPicoGreenと混合したgDNAからTruSight 15シーケンシングライブラリーを調製した（4.4×は、マイクロ流体等速電気泳動チップに通すDNA精製の第二の具現化においてDNA投入量5ng～5μgのダイナミックレンジで蛍光の線形性を保証するために必要な推定最大濃度である）。また、コントロールライブラリー（色素なし）を調製した。3つのライブラリーをバーコード化したのち、Illuminaシーケンシング技術を使用してシーケンシングし、シーケンシングデータをダウンサンプリングして、3つの条件の間で有効範囲を正規化した。2つのPicoGreenライブラリーのBland-Altman相関プロットが示されている。また、各ライブラリーの統計的測定結果が示されている。トップレベルシーケンシング測定結果におけるわずかな有効範囲の偏りまたは差がライブラリー間で認められた。
図75は、アンプリコンベースのシーケンシングライブラリー調製とのSYTO 13適合性を示す。5μgまでのDNAの飽和を保証すると経験的に決定された試料濃度でSYTO 13の存在および非存在下、等速電気泳動を使用してgDNAを精製した。次いで、回収した溶出物を使用してTruSight 15シーケンシングライブラリーを生成した。また、コントロールライブラリー（色素なし）を調製した。ライブラリーをバーコード化し、Illuminaシーケンシング技術を使用してシーケンシングした。次いで、raw読みを使用して、253の標的それぞれの正規化有効範囲を計算した。Bland-Altman相関プロットが示されている。また、ライブラリーの統計的測定結果が示されている。ライブラリー間で偏りは認められなかった。
図76A～76Bおよび78は、全ゲノムシーケンシングライブラリー調製とのPicoGreen不適合性を示す。KAPA HyperPlusが、フラグメンターゼを使用してgDNAを酵素的に剪断したのち、gDNA断片をエンドリペアし、Aテーリングして、全ゲノムシーケンシングライブラリーを生成する。次いで、Aテーリングされたゲノム断片をシーケンシングアダプタにライゲートしたのち、AMPure磁気ビーズ技術を使用してPCR増幅し、精製する。図76A～76Bには、PicoGreenを用いない等速電気泳動および4×、1×および0.5×濃度のPicoGreenを用いる等速電気泳動を使用して精製されたgDNAから調製された全ゲノムKAPA HyperPlusライブラリーに関してAgilentのBioAnalyzer DNA High Sensitivity Assayを使用して測定された断片長測定結果が示されている。モード断片長（左）およびゲル画像（右）は、PicoGreenを用いて精製された試料がコントロールよりも長かったことを示し、4×PicoGreen試料はコントロールのほぼ2×の長さである。図78には、Qubit dsDNA High Sensitivity Assayによるライブラリー定量化が示されている。PicoGreenの存在下で精製された試料は、コントロール試料と匹敵し得る収量を示した。
図77A～77Bおよび79は、次世代シーケンシングライブラリー調製とのSYTO 13適合性を示す。KAPA HyperPlusが、フラグメンターゼを使用してgDNAを酵素的に剪断したのち、gDNA断片をエンドリペアし、Aテーリングして、全ゲノムシーケンシングライブラリーを生成する。次いで、Aテーリングされたゲノム断片をシーケンシングアダプタにライゲートしたのち、AMPure磁気ビーズ技術を使用してPCR増幅し、精製する。図77A～77Bには、SYTO 13の存在および非存在下における等速電気泳動を使用して精製されたgDNAから調製された全ゲノムKAPA HyperPlusライブラリーに関してAgilentのBioAnalyzer DNA High Sensitivity Assayを使用して測定された断片長測定結果が示されている。モード断片長（左）およびゲル画像（右）は、SYTO 13を用いて精製された試料が両コントロール（SYTO 13なし）および1×SYTO 13の存在下で精製された試料よりもわずかに長かったことを示す。図79には、Qubit dsDNA High Sensitivity Assayによるライブラリー定量化が示されている。SYTO 13の存在下で精製された試料は、コントロール試料と匹敵し得る収量を示した。
図80A～80Dは、全エクソーム次世代シーケンシングライブラリー調製とのSYTO 13適合性を示す。Agilent SureSelect XT Technologyは、ウルトラロングcRNAベイトへの溶液相ハイブリダイゼーションによって関心対象のゲノム領域を標的濃縮するように設計されているハイブリッド捕捉技術である。SYTO 13を用いて生成された全ゲノムライブラリーとSYTO 13を用いずに生成された全ゲノムライブラリーとは断片長の適度の差を示したため、両ライブラリーを、AMPure XPビーズを使用するダブルサイドサイズセレクションに付したのち、SureSelect XT Exome V6を使用する全エクソーム標的濃縮に付した。次いで、Illuminaシーケンシング技術を使用して全エクソームライブラリーをシーケンシングした。次いで、raw読みを使用して、標的それぞれの正規化有効範囲を計算した。ライブラリーごとの、％アライメント読み、％Q20高品質アライメント読みおよびMAPQ＞＝20の％アライメント（図80A～80C）ならびにコンビナトリアルBland-Altman分析によって決定された平均比例差（n＝2）のボックスプロット（図80D）が示されている。75％と100％の両方の飽和SYTO 13ライブラリーで、コントロールに対する有効範囲の偏りが認められた。
図81は、光学検出器のための光学信号処理アルゴリズムを説明するブロック図を示す。光学検出器によって取得されたraw光学信号は、たとえば、各レーンにおけるフォトダイオード電流として測定され得る。実行データファイルに記録する前に、任意選択で、個々の電流読みをプロセッサ（たとえばファームウェア中の）によって合計して、読みのSN比（SNR）を高めてもよい。ファームウェアに記憶された機器固有のパラメータを使用して、ファームウェア中でレーン間変動に関して合計値を補正してもよい。
工程8101で、正規化信号をデータファイルに記録し得る。
工程8102で、光学ベースラインの時間シフトを近似し、補正するために、ベースラインを正規化シグナルから減算し得る。ベースラインは、システムのいくつかの不完全、たとえばアナログ電子部品中のDCオフセット、チップおよび光学部品からの自動蛍光バックグラウンド、迷光、正規化モデルにおける誤差および／または温度影響を表すことができる。これらの効果のいずれか、組み合わせまたはすべては時間の関数として変化することができる。しかし、蛍光バンドが光学検出器を通過するよりもゆっくりと変化することが予想される。したがって、2つの技術を単独で、または組み合わせて使用して、ピークのベースラインを推定し得る。第一の技術において、ピーク幅よりもはるかに大きい時間ウィンドウを有するメディアンフィルタを使用し得る。そのような技術は、非線形のベースラインを生成し得る、具現化しやすい方略を提供し得る。しかし、いくつかの例において、この第一の技術は、ベースライン値に影響し、それによって潜在的にデータを偏らせることができるピークを生成するおそれがある。ピークのベースラインを推定するための第二の技術は、ピークの前にデータの線形回帰を使用して、ピークウィンドウ中にベースラインの線形モデルを作製することを含む。この技術は、少なくともいくつかの例において、他の技術よりも具現化がわずかに困難であるかもしれないが、よりロバストであるという利点を有し得る。
工程8103で、チップおよび／またはシステム内のクロストークの程度を補正し得る。光学サブアセンブリ内およびチップ内の光学散乱のせいで、他のレーン中の物質からの蛍光が、隣接する検出器で記録されることがある。これを補正するために、各機器および／またはチップモデルは、クロストークの範囲が特性決定され得る。これは、8つすべての流路から同時に記録された強度を、各レーンから生じる「真の」強度へとデコンボリューションすることを許し得る。
次いで、工程8104で、各流路の光学シグナルの時間ウィンドウ内で最大値を選択することにより、ピークの位置を決定し得る。
工程8105で、検出器を通過する核酸の量を計算するために、ピークのいくつかの特性を測定することができる。従来のクロマトグラフィー法は、多くの場合、記録された蛍光シグナルのピーク高さおよび／または面積を考慮する。蛍光の発生が存在する核酸の質量に線形に比例すると仮定すると、これらの手法はいずれも、核酸質量とで線形である応答を生成し得る。基礎にある関係が線形でない場合、ピーク面積またはピーク高さと核酸質量の間に基本的な関係はない。一定のシグナル値におけるピークの幅は、応答が基本的に非線形であるときでも、核酸質量の自然対数に線形に比例することが示されることができる。3つのピーク特性（すなわち幅、高さおよび／または面積）の任意の組み合わせ、またはすべてを計算し得る。ピーク面積に対する線形応答またはピーク幅に対する対数線形応答のいずれかから基本モデルを構築することができるならば、機器ごとのキャリブレーションモデルを決定し、システムメモリ中に記憶することができる。モデルは、一方または両方の特性を使用して、可能な限り低い不確実性で核酸の質量を決定し得る。基本的な関係を確立することができないならば、キャリブレーションデータを高密度で収集し、システムメモリ中にルックアップテーブルとして記憶することができる。
工程8106で、ルックアップテーブル上の点間の線形補間が、特性決定された測定範囲にかけて核酸質量の計算および推定を許容することができる。
図82は、色素に結合した試料の蛍光の照明および検出のための機械的光学アセンブリ設計の図を示す。この設計は、ベンチトップ型制御機器中の所期のサブアセンブリである。機械的ハウジング1400が光学部品を含み、この光学部品は、光源が平面1402に適用されると、励起光を試料面1401に送り、検出面1403で試料蛍光を捕捉する。
図83は、試料結合色素蛍光の励起および試料結合色素蛍光からの放出光の捕捉を達成する光路を示す。光源光は、空間フィルタ1412を通過し、光をコリメートするレンズ1413に入射する状態で示される。次いで、この光はスペクトルフィルタ1410を通過し、その後、その光のわずかな割合がコーティングされたガラス1414によって反射され、光の残り、すなわち優位な割合がコーティングされたガラス1414を通過する。反射した光路は光拡散器1408を通過し、フィードバックセンサ検出面1405に当たる。この光はフィードバックループとして使用され、ソフトウェア中で検出アルゴリズムを較正し、正規化するのに役立つ。通過する光は続いて第二のガラス窓1416に達し、そこで反射されて、レンズ1415を通過したのち、試料／色素面に達する。光が試料結合色素に達し、色素を励起すると、光は反対に放出されてレンズ1415を通過し、スペクトルフィルタ1409を通過する。その後、光はレンズ1407に進み、そこで集束され、空間フィルタ1406を通過して、検出面1404の電気光学センサに当たる。
実行トリガリングの終了
ITPを使用して試料を精製するとき、試料ITPゾーンが溶出位置（たとえば流路またはリザーバ）にある場合、電流の印加を正確に止めることが重要になることがある。本開示は、ITPゾーン位置を評価するための技術を提供し、それを使用して、精製実行の終了をトリガすることができる。これらの技術は、駆動電圧の測定、導電率の測定および温度の測定を含むことができる。
図15は、緩衝溶出電極（EH）リザーバ1501および緩衝先導電解質（LEH）リザーバ1502に配置された駆動電極と、緩衝後続電解質（TEH）リザーバ1503に配置された接地電極とを有する、ITP流路1500の模式図を示す。図の左側に示すように、導電率検出器（たとえば容量結合非接触型導電率検出器（C4D））電極1504がチップの外側、たとえば溶出リザーバ1505の近くに配置されることができる。流路はまた、先導電解質リザーバ1506および試料リザーバまたは注入点1507を含み得る。気体ポートが、流路の左端および右端の縁の小さな円によって示されている。気体ポートを使用して、取り付けられたリザーバから、たとえば真空または加圧を使用して、流体を流路の中へ自動装填またはプライミングすることができる。
図84A～84Fは、図15の流路1500中の電極によって作製された電気回路を立証する（すなわち、導通状態に関してチェックする）方法の制御スキームを示す。電気導通状態は、図84Aに示すように、試料のユーザ投入の前に、緩衝液で流路をプライミングする間に検出してもよいし、図84B～84Cに示すように、試料を流路8402に投入（たとえば直接注入により）した後に検出してもよい。図84Aは、緩衝溶出電極（EH）リザーバ（すなわち図15の1501）および緩衝先導電解質（LEH）リザーバ（すなわち図15の1502）中に位置する高電圧電極間の電気回路8401を示す。試験される回路は試料流路8402と交差せず、したがって、回路8401を画定する流路への装填は、試料装填の前に立証することができる。試料装填前の回路8401の試験は、いくつかの例において、プライミングが失敗した場合、ユーザが試料を試料流路8402に投入することを妨げる場合がある。図84Bは、緩衝溶出電極（EH）リザーバ（すなわち図15の1501）および緩衝後続電解質（TEH）リザーバ（すなわち図15の1503）中に位置する高電圧電極間の電気回路8403を示す。図84Cは、緩衝先導電解質（LEH）リザーバ（すなわち図15の1502）および緩衝後続電解質（TEH）リザーバ（すなわち図15の1503）中に位置する高電圧電極間の電気回路8404を示す。
図84Dは、流路（たとえば図15の流路1500）が電気導通状態を有するかどうかを検出する方法の模式図を示す。工程8411で、関心対象の電極対をアクティブ化し得る。ソース電流およびシンク電流が一対の電極に設定され得る。シンク電流は、利用可能なすべての電流をシンクする接地電極から取得され得る。あるいはまた、電流制御回路によって両方の電極を作動させてもよい。この回路は、たとえば、少なくとも10μAを供給するように設定されることができる。代替的に、または組み合わせて、電圧制御を使用してもよい。ソース電極の電圧は、たとえば、少なくとも10Vに設定され得る。電極電圧差の測定（工程8412）および経路に沿って流れる全電流の測定（工程8413）を実施し得る。マイクロ流体流路中の流体接続の破損の場合、定電流を供給しようとする電子回路はその目標を達成し得ないため、実電流の測定を実施してもよい。工程8414で、電流と電圧との比を記録して流路抵抗を測定し得る。工程8415で、抵抗を閾値に付して流路導通状態を決定し得る。いくつかの例において、抵抗が所定の閾値よりも低下するとただちに電流を非アクティブ化することができるよう、時間切れの前に抵抗を連続的またはほぼ連続的にチェックしてもよい。あるいはまた、抵抗は、分離全体を通して測定されてもよく、導通状態の障害は、所定の数のタイムポイントが閾値を超えることを検出することによって決定されてもよい。工程8416で、障害事象がユーザに報告されてもよいし、流路または電極が機器によって無効化されてもよい。装填不十分の流路を停止させると、ITP中に隣接流路および／または機器そのものへの損傷を防ぎ得る。図84Eは、単一流路における、接続成功8417およびその後の接続失敗8418からの例示的な電流トレースを示す。図84Fは、単一流路における、接続成功8417およびその後の接続失敗8418からの例示的な電圧トレースを示す。
ITPバンドの位置を測定するための1つの方法は、たとえば駆動電極と接地電極との間で流路の電圧または抵抗を測定する方法である。2つよりも多い電極を有するシステムにおいて、この測定は、電極の任意の対の間で実施し得る。電気泳動を駆動する電圧が測定電圧でもあるため、この測定は容易に実施することができる。精製プロセス全体を通して、後続イオンが流路を満たすにつれ、電圧は高まることができる。しかし、溶出リザーバは大きな断面積を有することができ、したがって、全抵抗への寄与は小さくなることができる。したがって、この領域における緩衝液導電率の変化が全流路抵抗に強く影響することはなく、ITPゾーンが溶出リザーバに入ると、電圧は上昇を止めることができる。これを、電流の印加を止め、実行を終了させるための信号として使用することができる。
この電圧変化を評価するため、たとえば図16に示すように、電圧の微分値を計算することができる。Lanzcos微分法を使用して、高周波数ノイズを抑制することができる。微分値のために閾値を設定することができ、微分値が閾値を超えると、トリガリングが実行される。場合によっては、さらなるトリガを導入することが、制御のロバスト性を改善することができる。たとえば、図16は4つのトリガ点を示す。場合によっては、これらのトリガの2つのみ（たとえばトリガ1および4）を使用して駆動電流を変化させ、他のトリガ（たとえばトリガ2および3）を使用して、実行中のタイムポイントをマークすると、それがトリガ4のタイミングを改善することができる。図17は、図16における電圧の微分解析を示し、矢印が、トリガ点を選択するために使用される微分閾値を表す。
図16は、駆動電圧の測定からの例示的データを示す。各垂直線がトリガ点を表す。2つの線は、接地電極に対する2つの電極、すなわちEHおよびLEHリザーバ中の電極を表す。点A、B、CおよびDは、ITPゾーンが、図15にマークされた対応する位置（A、B、CおよびD；それぞれ1508、1509、1510および1511と標識）にある時間に対応する。場合によっては、流路中の任意の位置の導電率が全駆動電圧に影響することができ、それが、溶出リザーバの近くで起こっていることの評価をより困難にし得る。
ITPバンドの位置を検出するための第二の方法は、導電率の局所的測定を実施する方法である。これは、容量結合非接触型導電率検出器（C4D）を使用して実施することができる。この方法は、高周波数交流を流路壁に通し、電解質に結合させることができる。この局所的測定は、溶出リザーバそのものにおいて実施することができる。この技術は、流路全体にかけて実施される測定に関連する曖昧さを減らす、または除くことができる。この技術においては、たとえば図18に示すように、溶出リザーバ導電率検出器における導電率に変化が見られるとただちに実行トリガの終了を選択することができる。
C4D検出は、溶出流路の下方に配置された電極を用いて実施することができる。電極面積の最大化が、必要な駆動周波数を下げることができる。たとえば、約100kHz～約10MHzの駆動周波数を、約0.2mm2～約50mm2の電極接触パッドとで使用することができる。C4Dセンサは、抵抗器、キャパシタ、ダイオードブリッジおよび高周波演算増幅器を含む電気部品を、たとえばダイレクトデジタルシンセサイザからの高周波数信号源とともに用いて具現化することができる。図19は、C4Dセンサ具現化の例示的な回路図を示す。
ITPバンドの位置を検出するための第三の方法は、溶出リザーバの近くの温度の局所的測定を実施する方法である。この測定は、熱電対または赤外線温度センサを含む温度センサを用いて実施することができる。センサは、溶出リザーバの近くの流路の下に配置されることができ、温度を経時的にモニタすることができる。移動度が低いほうの後続イオンが移動度が高いほうの先導イオンに取って代わると（たとえばITPゾーンのLE－TE界面）、流路中の電場が増し、温度が上昇することができる。等速電気泳動中、移動度が低いほうの後続電解質イオンおよび移動度が高いほうの先導電解質イオンは等速電気泳動界面で突き合い得る。ITP界面は、先導電解質イオンと後続電解質イオンとの間で濃縮された試料核酸を含み得る。温度上昇は、移動度が高いほうの先導イオンと移動度が低いほうの後続イオンとの間のITP界面の存在を検出することができ、したがって、同じく、それらの間の核酸の存在を示す。この温度上昇は1～10℃であることができる。
図20Aおよび図20Bは、熱探知カメラを使用した、例示的な温度測定結果を示す。これらの画像は、後続イオンが流路に入ったときの明確な温度上昇を示す。図20Aは、熱探知カメラを使用して撮影されたITP流路の温度マップを示す。流路の向きは図15におけるものと同じである。図20Bは、図20A中のカーソル1の位置における経時的な温度のプロットを示す。約450秒で、ITP界面および後続イオンがこの領域に入り、温度上昇を生じさせる。この温度上昇を検出し、流路に印加される電流を変化させるためのトリガリング信号として使用することができる。
温度は、溶出リザーバまたはその近くの検出位置（たとえば図21に示すような）で測定することができる。いくつかの例において、検出位置は、溶出リザーバから少なくとも約5mmのところに位置し得る。いくつかの例において、検出位置は、溶出リザーバから少なくとも約1mm、2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm、10mm、11mm、12mm、13mm、14mm、15mm、16mm、17mm、18mm、19mm、20mm、21mm、22mm、23mm、24mmまたは25mmのところに位置し得る。いくつかの例において、検出位置は、溶出リザーバから多くとも約1mm、2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm、10mm、11mm、12mm、13mm、14mm、15mm、16mm、17mm、18mm、19mm、20mm、21mm、22mm、23mm、24mmまたは25mmのところに位置し得る。いくつかの例において、温度センサは、溶出リザーバから少なくとも約1mm、2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm、10mm、11mm、12mm、13mm、14mm、15mm、16mm、17mm、18mm、19mm、20mm、21mm、22mm、23mm、24mmまたは25mmのところに位置し得る。いくつかの例において、温度センサは、溶出リザーバから多くとも約1mm、2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm、10mm、11mm、12mm、13mm、14mm、15mm、16mm、17mm、18mm、19mm、20mm、21mm、22mm、23mm、24mmまたは25mmのところに位置し得る。
温度センサは、温度変化が感知されると、電流変化をトリガし得る。いくつかの例において、検出される温度変化は約0.2℃～約5℃の範囲内である。いくつかの例において、検出される温度変化は、少なくとも約0.2℃、0.3℃、0.4℃、0.5℃、1℃、2℃、3℃、4℃、5℃、6℃、7℃、8℃、9℃または10℃である。いくつかの例において、検出される温度変化は、多くとも約0.2℃、0.3℃、0.4℃、0.5℃、1℃、2℃、3℃、4℃、5℃、6℃、7℃、8℃、9℃または10℃である。
場合によっては、1つまたは複数のトリガ点における、たとえば電圧モニタリング、導電率測定および／または温度感知によるITPゾーンの検出が、ベンチトップ型制御装置をして、マイクロ流体チップに印加される電流を変化させ得る。この変化は、検出とともにただちに適用されてもよいし、所定の遅延ののち適用されてもよい。ITPゾーンの検出は、電流の減少、増加または除去をトリガし得る。たとえば、点C1510におけるITPゾーンの検出は、溶出リザーバに通じる流路中のITPゾーンの滞留時間を増すために、電流の減少をトリガし得る。代替的に、または組み合わせて、溶出リザーバまたはその近くに位置する点D1511におけるITPゾーンの検出は、ITPゾーン（および核酸）またはその一部分を溶出リザーバ、ウェルまたは流路もしくはチップの領域内に配置するために、電流の除去をトリガし得る。いくつかの例において、ITPゾーンの検出は、所定時間後、電流の変化をトリガし得る。たとえば、検出位置（たとえば1504またはカーソル1の位置）は、所与の電流の場合にITPゾーンが検出位置と溶出リザーバとの間を移動するために必要な時間を計算することができるような既知の距離で溶出リザーバまたはその近くに配置され得る。制御装置は、移動時間を事前に決定し得、検出位置におけるITPゾーンの検出は、所定時間後、遅延した電流除去をトリガし得る。いくつかの例において、特定の検出位置におけるITPゾーンの検出は、他の感知方法よりも正確なトリガリングを生じさせ得る、ITPゾーンの空間－時間関係を提供し得る。
場合によっては、トリガ点におけるITPゾーンの検出は、マイクロ流体チップに印加される電流をして方向または経路を変更させ得る。たとえば、電流は、ITPゾーンが流路内の移動方向を逆転するようにトリガされ得る。もう1つの例において、システムは、第一の電極対の間への電流の印加を停止し、第二の電極対への電流の印加を開始して、イオン流を異なる経路に沿って駆動するようにトリガされ得る。たとえば、流路は、第一の流路がその第一の流路から異なる方向に分岐する2つの側流路に通じている「y字形」であり得る。電流は、はじめ、第一の流路および第一の側流路にそれぞれ接続された第一および第二の電極の間で駆動され得る。ITPゾーンは、電流の中断なしに、第一の流路から第一の側流路まで移動し得る。第一の流路と2つの側流路との間の接続部におけるITPゾーンの検出は、第一および第二の電極をトリガして駆動電流を停止させ、第一の流路および第二の側流路にそれぞれ接続された第三および第四の電極をトリガして駆動電流を開始させ得る。次いで、ITPゾーンは、第一の流路から第二の側流路に移動する。場合によっては、第一および第三の電極は同じ電極である。このようにして、トリガは、ITPゾーンの経路が流路に沿って変化するよう、電流を変化させ得る。
場合によっては、ITPバンドの位置は、本明細書に記載される検出方法の任意の組み合わせを使用して検出されてもよい。
いくつかの態様において、ITPバンドの位置は、溶出リザーバの近くの温度の局所的測定の実施と合わせて流路の電圧または抵抗を測定することによって検出され得る。電圧は、本明細書に記載されるように測定され得る。たとえば、電圧は全ITP実行中に測定され得る。場合によっては、電圧をモニタし、電圧または電圧の微分値の変化をトリガとして使用して、本明細書に記載されるように駆動電流を変化させ得る。代替的に、または組み合わせて、電圧または電圧の微分値の変化を使用して実行中のタイムポイントをマークして、本明細書に記載される遅れトリガのタイミングを改善し得る。たとえば、第一の電圧変化は、ITPバンドが試料流路と先導電解質流路との間で毛細管バリアに達したことを示し得、それを使用して、実行中のタイムポイントをマークし、トリガリング全体を改善し得る。第二の電圧変化は、ITPバンドが、図40に示すLE流路の狭まり（すなわち狭窄部）に達したことを示し得る。第二の電圧変化は、所定時間後、駆動電流の変化をトリガし得る。たとえば、第二の電圧変化は、駆動電流をトリガして、先導電解質緩衝ウェルおよび後続電解質ウェル中の電極（図84Cに示す）から、溶出緩衝ウェルおよび後続電解質ウェル中の電極（図84Bに示す）に切り替えさせ得る。所定時間後、先導電解質緩衝リザーバ中の電極をオフにし得る。あるいはまた、所定時間後、先導電解質緩衝リザーバの電極の極性を反転させてもよい。いくつかの態様において、所定時間は、ITPバンドが図40に示す組み込まれた定量化領域に達することと一致するように構成され得る。電極対間で駆動電流を切り替えたのち、本明細書に記載されるように温度を測定し得る。たとえば、赤外線温度センサを、本明細書に記載されるように、また図40に示すように、流路の下、溶出リザーバの近くに配置することができる。温度センサは、本明細書に記載されるように、センサの温度を経時的にモニタするように構成され得る。流路に印加される電場およびイオンのイオン強度のせいで、ITP界面におけるイオンの間に温度差が生じ得る。ITP界面は、先導電解質イオンと後続電解質イオンの間で濃縮された試料核酸を含み得る。温度上昇は、高いほうの移動度の先導イオンと低いほうの移動度の後続イオンとの間のITP界面の存在を検出することができ、したがって、それらの間の核酸の存在をも示す。温度センサで温度上昇が検出されると（たとえば図91A～91Bに示すように）、本明細書に記載されるように、所定時間（IRセンサと溶出リザーバとの間の距離に対応し得る）後、電流を除去し得る。次いで、精製された核酸を溶出リザーバから溶出し、任意選択で、本明細書に記載されるさらなる処理に使用し得る。
いくつかの態様において、流体デバイスに印加される電流は、ITPバンド中の核酸分析対象物と後続電解質との間の界面において第一の温度差を生成し得る。後続電解質は、より低いイオン強度のせいで、ITPバンド中の核酸よりも温かくなり得る。流体デバイスに印加される電流は、ITPバンド中の核酸分析対象物と先導電解質との間の界面において第二の温度差を生成し得る。先導電解質はITPバンド中の核酸よりも冷たくなり得る。温度センサは、より冷たい先導電解質とITPバンドとの間の温度差を検出し、その後、ITPバンドとより温かい後続電解質のと間の温度差を検出するように構成され得る。
少なくともいくつかの例において、流体デバイスに印加される電流は、分析対象物と後続電解質との間の界面において第一の温度を生成し得る。流体デバイスに印加される電流は、分析対象物と先導電解質との間の界面において第二の温度を生成し得る。電流は、第一および第二の温度の間の差がそれらの間に熱的効果を生成するのに十分になるように流体デバイスに印加され得る（たとえば、熱的効果を生成するのに十分な高さの電流で）。電流が流路内の溶出リザーバの下方で（たとえば2つの間の開口部で）止められる場合、この熱的効果は、ITPバンドに対して浮揚効果を作製し、開口部を介して溶出リザーバに入るITPの核酸の進入を促進するのに十分であり得る。
精製された試料のさらなる処理および使用
抽出または精製された核酸は、シーケンシング、遺伝子型判定、変異または多形の解析、遺伝子発現レベルの解析、疾患診断、疾患予測、細胞学的分類、父子もしくは家系解析または提案される治療法の指示に使用することができる。
好ましい態様において、抽出または精製された核酸（たとえばDNA、RNA）は、PCT反応などの増幅反応に使用することができる。場合によっては、抽出または精製された核酸は、ループ介在等温増幅（LAMP）、鎖置換増幅（SDA）、ヘリカーゼ依存増幅（HDA）、ローリングサークル増幅（RCA）、ニッキング酵素増幅反応（NEAR）、PCR、逆転写PCR、リアルタイムPCR、定量的PCR（qPCR）、デジタルPCRおよびメチル化特異的PCRをはじめとする増幅反応に使用することができる。
抽出または精製された核酸は、Maxam-Gilbertシーケンシング、鎖停止シーケンシング（たとえばSangerシーケンシング）、ショットガンシーケンシング、パイロシーケンシング、架橋PCR、コロニーシーケンシング、ポロニーシーケンシング、合成によるシーケンシング、イオン半導体シーケンシング、ナノポアシーケンシング、ナノボールシーケンシング、ライゲーションによるシーケンシング、ハイブリダイゼーションによるシーケンシングおよび一分子リアルタイムシーケンシングを含むシーケンシング反応に使用することができる。
抽出または精製された核酸は、DNAフットプリンティングアッセイなどのタンパク質結合アッセイに使用することができる。たとえば、DNアーゼ（たとえばDNアーゼI）を使用して、関心対象のDNA分子をランダムに切断することができる。本開示の技術は、消化されたDNAをDNアーゼ酵素から切り離して、さらなる消化を防ぐために使用することができる。場合によっては、DNアーゼ消化を流体デバイスの外で実施し、その後、試料を流体デバイスに装填して精製することができる。他の場合では、DNアーゼ消化を流体デバイス上で実施し、消化が実施されたならば、核酸を流体デバイス上で精製することができる。
固定または包埋試料（たとえばFFPE試料）などの試料は、縦断研究、ゲノムワイド関連解析および他の集団的大規模解析に使用することができる。
垂直またはカラム型ITP
本明細書に詳述されるような平面的ITPデバイス設計は、ITPバンドが移動するための水平空間を利用することができる。たとえば96ウェルプレートフォーマットにおいて試料を高スループットで処理する場合、試料のためのITP分離システム全体を所与のフットプリント、たとえば9mm×9mmフットプリントに適合させることが有利であることができる。これを実施する方法の1つは、システムの高さを増して、より多量の試料を収容する方法である。これは、全試料量をミリリットル範囲へと増し、それでもなお、妥当な実行時間で試料を処理するための選択肢を提供することができる。
場合によっては、そのようなシステムを通過する重力駆動流および／または浮揚流を減らす、または防ぐことが重要であることができる。また、電解質を混合することなく、ITPに必要な電解質ゾーンをアセンブルすることが重要であることができる。
垂直またはカラム型ITPシステムはいくつかのITP段を含むことができ、各段が、ゲル（たとえばアガロース）または類似物質を底部に有するカラム（たとえばプラスチック）を含む。ゲルは高い電解質導電率を有することができる。各段は、ゲルの上に電解質を導入することによって調製することができる。ゲルは、液流を減速させる、または防ぐことができる。カラムを作製するために、段を、後続電解質を上にし、先導電解質を下にして、積み重ねることができる。次いで、電流を駆動してシステムに通すことができる。精製された分析対象物は、カラムの積み重ねを解き、ピペッティングすることによって回収することができる。
図22Aは、垂直（またはカラム型）ITPセットアップの例示的な模式図を示す。垂直ITP装置は、その内部流路内に配置された複数のゲルプラグを有するカラムを含み得る。ゲルプラグどうしは、本明細書に記載される緩衝液または試料流体の1つまたは複数を受けるように構成された空間によって切り離され得る。各ゲルプラグおよび空間が垂直ITPカラムの段を構成し得る。各段中のゲルは、ゲルプラグの上の空間に加えられる水（たとえば電解質水溶液または試料量）の重さを支えることができるゲル材料を含み得る。各ゲルプラグは、その上に配置される自由溶液を支え得る。垂直ITP装置はたとえば5つの段を含み得る。第一の段は、後続電解質緩衝液と、後続電解質緩衝液を支えるように構成された第一のゲルプラグとを含み得る。第一の段の下に位置する第二の段は、本明細書に記載される試料または分析対象物と、第二のゲルプラグとを含み得る。第二の段の下に位置する第三の段は先導電解質緩衝液および第三のゲルプラグを含み得る。第三の段の下に位置する第四の段は溶出緩衝液および第四のゲルプラグを含み得る。第四の段の下に位置する第五の段は高濃度先導電解質緩衝液および第五のゲルプラグを含み得る。垂直ITP装置に電場が印加されると、分析対象物は、重力の方向に泳動して、第二の段から第二のゲルプラグを通過して第三の段（先導電解質緩衝液）に入り、第三のゲルプラグを通過して第四の段（溶出緩衝液）に入る。分析対象物は、流路内で実施されるITPに関して本明細書に記載されるように、ITPバンドへと圧密化し得る。ITPカラムの断面積は約9mm×9mmであることができる。そのようなシステムは、約9mm×9mmのカラム断面積で試料を処理するように構成され得る。設計は、当業者によって所望されるならば、たとえば、装置全体の寸法が標準的なマイクロタイタプレートに適合する96試料（カラム）へとスケールアップすることができる。図22Bは、DNA ITPバンドを有する垂直ITPセットアップの例示的な画像を示す。段は、後続電解質高（TEH）、試料、先導電解質（LE）および先導電解質高（LEH）である。ITPゾーンは下向きにシステムを通過する。この画像は、分析対象物の最終到達地である溶出段（図22Aに示すE）を示さない。
コンピュータ制御システム
本開示は、本開示の方法を具現化するようにプログラムされているコンピュータ制御システムを提供する。図13Bは、試料調製、試料抽出もしくは精製または検出を制御するようにプログラムまたは他のやり方で構成されているコンピュータシステム1304を示す。コンピュータシステム1304は、本開示の抽出、精製および検出プロセスの様々な局面、たとえば圧力または電場の印加、温度制御、検出、定量化、フィードバックおよびプロセスの開始または終了を調整することができる。コンピュータシステム1304は、ユーザの電子デバイスまたはその電子デバイスに対して遠隔に位置するコンピュータシステムであることができる。電子デバイスはモバイル電子デバイスであることができる。
コンピュータシステム1304は、シングルコアまたはマルチコアプロセッサであることもできるし、並行処理のための複数のプロセッサであることもできる中央処理装置（CPU、本明細書においては「プロセッサ」および「コンピュータプロセッサ」とも呼ぶ）1305を含む。コンピュータシステム1304はまた、メモリまたは記憶場所1310（たとえばランダムアクセスメモリ、読み出し専用メモリ、フラッシュメモリ）、電子記憶ユニット1315（たとえばハードディスク）、1つまたは複数の他のシステムと通信するための通信インターフェース1320（たとえばネットワークアダプタ）ならびに周辺装置1325、たとえばキャッシュ、他のメモリ、データ記憶装置および／または電子ディスプレイアダプタを含む。メモリ1310、記憶ユニット1315、インターフェース1320および周辺装置1325は、マザーボードなどの通信バス（実線）を介してCPU1305と通信する。記憶ユニット1315は、データを記憶するためのデータ記憶ユニット（またはデータリポジトリ）であることができる。コンピュータシステム1304は、通信インターフェース1320を援用して、コンピュータネットワーク（「ネットワーク」）1330に機能的に結合されることができる。ネットワーク1330は、インターネット、イントラネットおよび／またはエクストラネットもしくはインターネットと通信するイントラネットおよび／またはエクストラネットであることができる。ネットワーク1330は、場合によっては、電気通信および／またはデータネットワークである。ネットワーク1330は、1つまたは複数のコンピュータサーバを含むことができ、それが、クラウドコンピューティングなどの分散コンピューティングを可能にすることができる。ネットワーク1330は、場合によってはコンピュータシステム1304を援用して、ピアツーピアネットワークを具現化することができ、それが、コンピュータシステム1304に結合されたデバイスがクライアントまたはサーバとして振る舞うことを可能にし得る。
CPU1305は、プログラムまたはソフトウェアとして具現化されることができる機械読み取り可能な一連の命令を実行することができる。命令は、メモリ1310などの記憶場所に記憶され得る。命令は、CPU1305に送られたのち、CPU1305をプログラムまたは他のやり方で構成して、本開示の方法を具現化させることができる。CPU1305によって実行される動作の例は、フェッチ、デコード、実行およびライトバックを含むことができる。
CPU1305は、集積回路などの回路の一部であることができる。システム1304の1つまたは複数の他の構成要素が回路に含まれることができる。場合によっては、回路は特定用途向け集積回路（ASIC）である。
記憶ユニット1315は、ファイル、たとえばドライバ、ライブラリーおよび保存されたプログラムを記憶することができる。記憶ユニット1315は、ユーザデータ、たとえばユーザの好みおよびユーザプログラムを記憶することができる。コンピュータシステム1304は、場合によっては、コンピュータシステム1304に対して外部にある、たとえばイントラネットまたはインターネットを介してコンピュータシステム1304と通信する遠隔サーバ上に位置する1つまたは複数のさらなるデータ記憶ユニットを含むことができる。
コンピュータシステム1304は、ネットワーク1330を介して1つまたは複数の遠隔コンピュータシステムと通信することができる。たとえば、コンピュータシステム1304は、ユーザの遠隔コンピュータシステムと通信することができる。遠隔コンピュータシステムの例は、パーソナルコンピュータ（たとえばポータブルPC）、スレートまたはタブレットPC（たとえばApple（登録商標）iPad、Samsung（登録商標）Galaxy Tab）、電話、スマートフォン（たとえばApple（登録商標）iPhone、Android有効化デバイス、Blackberry（登録商標））またはパーソナルデジタルアシスタントを含む。ユーザは、ネットワーク1330を介してコンピュータシステム1304にアクセスすることができる。
本明細書に記載される方法は、コンピュータシステム1304の電子的記憶場所、たとえばメモリ1310または電子的記憶ユニット1315に記憶された機械（たとえばコンピュータプロセッサ）実行可能なコードによって具現化されることができる。機械実行可能または機械読み取り可能なコードはソフトウェアの形態で提供されることができる。使用中、コードはプロセッサ1305によって実行されることができる。場合によっては、コードは、プロセッサ1305による容易なアクセスに備えて、記憶ユニット1315から回収され、メモリ1310に記憶されることもできる。状況によっては、電子的記憶ユニット1315を除くことができ、機械実行可能な命令はメモリ1310に記憶される。
コードは、コードを実行するように適合されたプロセッサを有する機械との使用のために事前にコンパイルされ、構成されることもできるし、実行時にコンパイルされることもできる。コードは、コードを事前コンパイル的または実行時コンパイル的に実行することを可能にするように選択されることができるプログラミング言語で供給されることができる。
本明細書に提供されるシステムおよび方法の局面、たとえばコンピュータシステム1304は、プログラミングとして具現化されることができる。技術の様々な局面は、一般的には、あるタイプの機械読み取り可能な媒体に担持されている、またはそれとして具現化されている機械（またはプロセッサ）実行可能なコードおよび／または関連データの形態にある「製品」または「製造物品」と考えられ得る。機械実行可能なコードは、電子的記憶ユニット、たとえばメモリ（たとえば読み出し専用メモリ、ランダムアクセスメモリ、フラッシュメモリ）またはハードディスクに記憶されることができる。「記憶」タイプ媒体は、コンピュータ、プロセッサなどの有形メモリまたはそれらの関連モジュール、たとえば、ソフトウェアプログラミングのためにいつでも非一時的記憶を提供し得る様々な半導体メモリ、テープドライブ、ディスクドライブなどのいずれかまたはすべてを含むことができる。ソフトウェアの全部または部分は、ときおり、インターネットまたは他の様々な電気通信ネットワークを介して通信され得る。そのような通信は、たとえば、1つのコンピュータまたはプロセッサからもう1つのコンピュータまたはプロセッサへの、たとえば管理サーバまたはホストコンピュータからアプリケーションサーバのコンピュータプラットフォームへの、ソフトウェアのロードを可能にし得る。したがって、ソフトウェア要素を担持し得るもう1つのタイプの媒体は、ローカルデバイス間の物理的インターフェースを挟んで、有線および光地上通信線ネットワークを介して、また様々なエアリンクを介して使用されるような光波、電波および電磁波を含む。そのような波を搬送する物理的要素、たとえば有線または無線リンク、光リンクなどもまた、ソフトウェアを担持する媒体とみなされ得る。本明細書においては、コンピュータまたは機械「読み取り可能な媒体」などの語は、非一時的な有形の「記憶」媒体に限定されない限り、実行のためのプロセッサへの命令の提供に関与する任意の媒体を指す。
したがって、コンピュータ実行可能なコードなどの機械読み取り可能な媒体は、有形記憶媒体、搬送波媒体または物理的伝送媒体をはじめとする多くの形態をとり得る。不揮発性記憶媒体は、たとえば、図示されるデータベースなどを具現化するために使用され得るような光または磁気ディスク、たとえば、任意のコンピュータなどの中の記憶装置のいずれかを含む。揮発性記憶媒体は、ダイナミックメモリ、たとえばそのようなコンピュータプラットフォームの主メモリを含む。有形の伝送媒体は、同軸ケーブル；コンピュータシステム内のバスを構成するワイヤを含む銅線および光ファイバを含む。搬送波伝送媒体は、電気もしくは電磁信号または音波もしくは光波、たとえば無線周波数（RF）および赤外線（IR）データ通信中に生成されるものの形態をとり得る。したがって、コンピュータ読み取り可能な媒体の一般的な形態は、たとえば、フロッピーディスク、フレキシブルディスク、ハードディスク、磁気テープ、任意の他の磁気媒体、CD-ROM、DVDもしくはDVD-ROM、任意の他の光学媒体、パンチカード、紙テープ、穴のパターンを有する任意の他の物理的記憶媒体、RAM、ROM、PROMおよびEPROM、FLASH-EPROM、任意の他のメモリチップもしくはカートリッジ、データもしくは命令を運ぶ搬送波、そのような搬送波を運ぶケーブルもしくはリンクまたはコンピュータがプログラミングコードおよび／またはデータを読み得る任意の他の媒体を含む。これらの形態のコンピュータ読み取り可能な媒体の多くは、実行のための、プロセッサへの1つまたは複数の命令の1つまたは複数のシーケンスの搬送に関与し得る。
コンピュータシステム1304は、たとえば動作パラメータ（たとえば処理時間、温度、電場強さ）、核酸定量化情報または他の情報を提供するためのユーザインターフェース（UI）1340を含む電子的表示装置535を含む、またはそれと通信することができる。UIの例は、非限定的に、グラフィカルユーザインターフェース（GUI）およびウェブベースのユーザインターフェースを含む。
本開示の方法およびシステムは、1つまたは複数のアルゴリズムによって具現化されることができる。アルゴリズムは、中央処理ユニット1305による実行時にソフトウェアによって具現化されることができる。アルゴリズムは、たとえば、温度制御装置を調整し、核酸定量化を計算し、プロセス機能を制御し、プロセスを開始または終了させることができる。
キット
本開示は、等速電気泳動プロセスを実施するのに有用なキットを提供する。概して、そのようなキットは、本明細書に提供されるマイクロ流体デバイスおよび1つまたは複数の緩衝液を含む。緩衝液は、1つまたは複数の試料緩衝液、1つまたは複数の先導電解質緩衝液、1つまたは複数の後続電解質緩衝液、1つまたは複数の溶解緩衝液および／または1つまたは複数の溶出緩衝液を任意の組み合わせで含み得る。場合によっては、キットは、1つまたは複数の酵素（たとえばRNアーゼ、DNアーゼ、ヌクレアーゼ、プロテアーゼ、プロテイナーゼ、ポリメラーゼ）を含み得る。緩衝液は別々の管において提供され得る。場合によっては、マイクロ流体デバイスは、1つまたは複数の緩衝液を事前に装填されている。キットは、デバイスを操作する、および／または試料を処理するための取り扱い指示を含み得る。
実施例1－FFPE試料からのDNA抽出
ヒト患者からFFPE試料を得る。ヌクレアーゼフリー蒸留水または脱イオン水中、80mM NaOH、11mM DTTおよび0.5％v/v Igepal CA-630を用いて、1.1×水性アルカリ緩衝液（溶液A1）を調製する。ヌクレアーゼフリー蒸留水または脱イオン水中、776mM HClおよび100mM Tris塩基またはTrizma塩基を用いて、10×クエンチング溶液（溶液A2）を調製する。また、市販のプロテイナーゼK溶液およびRNアーゼを提供する。あるいはまた、ヌクレアーゼフリー蒸留水または脱イオン水中、0～80mM NaCl、5～10mM DTTおよび0.1～0.5％v/v IGEPAL CA-630を用いて、中性緩衝（たとえばpH約7.0～約8.0）5～50mM Tris-HCl溶液を調製することもできる。
FFPE切片またはスクロールを1.5～2.0mLマイクロ遠心管に加える。溶液A1 175μLを管に加える。管の内容物を50～99.9℃で1～20分間インキュベートして（場合によっては、管の内容物を95～99.9℃で5～20分間インキュベートして）、試料を脱パラフィン処理する。溶液A2 20μLを管に加えて溶液A1をクエンチし、pH約7～8.25の緩衝溶液を達成する。あるいはまた、FFPE切片またはスクロールを、クエンチされた、または中性の緩衝液（たとえばpH約7.0～約8.0）195μL中、50～80℃で1～30分間インキュベートして、試料を脱パラフィン処理することもできる。使用することができる他の脱パラフィン処理プロトコルは、（1）試料を、キシレンで処理したのち、室温の96％～100％エタノールで一回または複数回洗浄し、次いで組織を乾燥させること、（2）試料を、pH約7～約8.25の緩衝水溶液中、高温（たとえば50～100℃）で1～30分間インキュベートすること、（3）試料を、アルカリ水溶液中、高温（たとえば50～100℃）で1～30分間インキュベートしたのち、pH約7～約8.25の緩衝液にクエンチすること、または（4）試料を、鉱物油中、高温（たとえば50～100℃）で1～30分間インキュベートすることを含む。
脱パラフィン処理した試料溶液に、プロテイナーゼK溶液5μLを最終濃度400～1000μg/mL（一般的には600～700μg/mL）および最終量200μLまで加える。次いで、溶液を約56℃で15～60分間インキュベートする。任意選択で、溶液を80～90℃で2～60分間さらにインキュベートする。任意選択で、RNアーゼA3μL（または約50～200μg/mLのRNアーゼA）を溶液に加える。次いで、溶液を室温に冷まし、FFPE溶解物を、たとえば等速電気泳動（ITP）によるさらなる処理のために流体デバイスに装填する。
実施例2－DNA抽出収率の比較
流体デバイス中の等速電気泳動を自動化するベンチトップ型制御装置を使用して（i）PCR後クリーンアップとしてのqPCR緩衝液（図3、三角形のデータ点）および（ii）細胞培養溶解物（図3、正方形のデータ点）からDNAを抽出し、qPCRを使用して収率を計算した。従来的な固相抽出カラムを使用した、公表されているDNA収率データ（SPE；図3、菱形のデータ点）を比較のために提供する。図3は、投入DNA質量に対するDNA収量を示す。等速電気泳動に使用された先導電解質緩衝液は、88mM Trisを44mM HClとともに含むものであった。後続電解質は、後続電解質リザーバに装填され、1.2M Trisを0.3Mカプロン酸および0.6M MOPSとともに含むものであった。10mM Trisを5.6mM HClとともに含む第二の先導電解質緩衝液（試料緩衝液）中、細胞溶解物試料を調製した。ヒトJurkat細胞培養溶解物からのDNAの抽出を実施すると、投入DNA質量約10-2ナノグラム（ng）～約103ngの場合、収率は約60％～約90％であった。細胞を、40mM NaOHを含む水溶液中で1分間溶解したのち、緩衝酸性溶液とで1：1の体積比でクエンチして、最終細胞溶解物試料を、5.6mM HClおよび20mM NaClとの10mM Tris（pH8）にした。プロテイナーゼKを、細胞溶解物試料量内で最終濃度400μg/mLまで加え、56℃で10分間インキュベートした。次いで、溶解試料を室温にし、等速電気泳動のための流体デバイスに装填した。10mM Tris-HClを含む緩衝液（pH8）中にスパイクされたゲノムDNA（市販のSPEキットを使用してヒトJurkat細胞から事前に精製）の抽出を実施すると、投入DNA質量約10-1ng～約103ngの場合、収率は約90％～約100％であった。
従来的なSPEカラムキットと比べて、ここで使用された等速電気泳動法および装置は、より高い収率を可能にした。これは、示された溶解化学による、より高いオフチップ溶解効率と、その後の、等速電気泳動を使用する、より効率的な核酸回収のせいであったといえる。本明細書に記載される等速電気泳動法および装置は、標準的なカラムと比べて、チップの表面へのより低い核酸試料吸着および／またはカラムよりも少ない、流体デバイス内の死容積を提供し得る。本明細書に記載される等速電気泳動法および装置は、長さおよび／または配列に基づく、偏りが少ない、または偏りがない核酸回収を可能にし得、それもまた、より高効率の回収を提供し得る。実施されたスパイクインされたゲノムDNA試料は非常に高い回収率（収率）を有し、それは、等速電気泳動プロセスそのものによる試料のシステム的損失が非常に少ないことを示し得る（他方、細胞溶解物試料は、効率の損失に寄与する他の要因、たとえば使用された溶解化学を有し得るが、より高い収率のためにそれが改善され得る）。
実施例3－架橋核酸と非架橋核酸との分離
架橋核酸および非架橋核酸を含む、脱パラフィン処理され、溶解されたマウスFFPE組織試料（実施例1に記載されるように処理）を、先導電解質および後続電解質とともに、等速電気泳動のための流体デバイスに装填した。試料は、実施例1に記載されるように溶解し、先導電解質溶液中、5.6mM HClとの10mM Trisの最終濃度に調製した。先導電解質は、140mM Trisを70mM HClとともに含むものであった。後続電解質は、2.1M Trisと、HEPESよりも高い実効移動度の大きさを有するスペーサイオンとしての0.5Mカプロン酸およびより低い実効移動度の大きさを有するイオンとしての0.7M HEPESとの混合物を含むものであった。等速電気泳動中、より高い実効移動度の大きさを有する非架橋核酸は、カプロン酸ゾーンの前かつ先導電解質ゾーンの後に集束する。架橋核酸および試料汚染物質は、カプロン酸ゾーンの後かつ架橋度およびその実効移動度の大きさに依存してHEPESゾーンの前またはその中に集束する。図23は、DNAから架橋タンパク質を除去するための2時間（上）または一晩（下）の消化後の、等速電気泳動流路中のDNA分離の2つの画像を示す。消化のために、プロテイナーゼKを、脱パラフィン処理された溶解組織（pH8.2にクエンチ）に最終濃度700μg/mLで加えた。流路の右端の増幅可能な非架橋DNAからスペーサイオンによって切り離された架橋DNAが流路の左端に出現している。図23のグラフは、2時間（2301）および一晩（2302）消化の場合の、流路中のDNAシグナル強度を位置に対して示す。
実施例4－肺および肝臓FFPE試料からのDNAの抽出および精製
ホルマリン固定パラフィン包埋（FFPE）マウス肺および肝臓試料を得た（たとえばZyagen）。7対のFFPE切片（1cm×1cm×5～10μm）を処理し、各対からの1つの切片をオンデバイス等速電気泳動によって処理し、比較のために、1つの切片を異なる方法（Promega ReliaPrep FFPE DNAキット）によって処理した。等速電気泳動に使用された先導電解質緩衝液は、88mM Trisを44mM HClとともに含むものであった。後続電解質は、後続電解質リザーバに装填され、1.2M Trisを0.3Mカプロン酸および0.6M MOPSとともに含むものであった。試料を、10mM DTT、72mM NaClおよび0.5％ IGEPAL CA-630を含む10mM Tris-HCl緩衝液（pH8.0）中、80℃で約1分間のインキュベーションによって脱パラフィン処理したのち、同じ溶液中、プロテイナーゼKにより、56℃で60分間処理した。次いで、消化された試料を90℃で15分間インキュベートした。包埋材およびFFPE組織残屑を含む、前処理された試料混合物200μLを流体デバイスの試料入口に分注することにより、各対の切片からの1つの試料に対してITPを実施した。PromegaのReliaPrep FFPE gDNAキットを製造業者のプロトコルにしたがって使用して、各対からの他方の切片を抽出した。図24Aは、可視化のためにインターカレート色素で標識されたFFPE試料からのDNAが見られる、流体デバイス上の2つの隣接するITP流路の画像を示す。試料から抽出されたDNAをqPCRによって定量化した。図24Bは、7つの試料対それぞれの、ナノグラム（ng）単位で定量化された抽出DNAを示す。各対に関し、濃いほうの左側の棒はITPの場合の結果を示し、淡いほうの右側の棒はReliaPrepキットの場合の結果を示す。一番左の2つの試料対はヒト肝臓試料であり、残る5つの試料対はヒト肺試料である。7つの試料対すべてに関し、ITPによって抽出された増幅可能な核酸の量は、ReliaPrepキットによって抽出された核酸の量よりも有意に高い（一般的には、約1.5～8倍の高さの増幅可能な収率）。
実施例5－ITPベースの核酸定量化
ITPを使用する核酸の定量化を試験し、qPCRと比較した。比較は、RNアーゼPヒト参照遺伝子アッセイ（ABI）を使用して、全試料量範囲にわたって実施した。50回のqPCR実行（5つの桁数の濃度でそれぞれ10回反復）から標準またはキャリブレーションカーブを生成し、それを使用して、この範囲のDNA量でのqPCR測定不確実性を定量化した。
標準的なキット（たとえばInvitrogen PureLink Genomic DNAキット）を使用して、400万個のJurkat細胞からDNAを抽出した。オンデバイスITPの場合、pH12.7のNaOH溶液を使用してJurkat細胞をオフチップで2分間溶解し、塩酸およびTris塩基の溶液を使用してpH7.5～8の緩衝溶液にクエンチしたのち、プロテイナーゼKにより、pH8および56℃で10分間処理した。
事前に精製されたDNAをITPによって処理し、ITP流路中、蛍光強度によって定量化した。等速電気泳動に使用された先導電解質緩衝液は、88mM Trisを44mM HClとともに含むものであった。後続電解質は、後続電解質リザーバに装填され、1.2M Trisを0.3Mカプロン酸および0.6M MOPSとともに含むものであった。試料は、10mM Trisを5.6mM HClとともに含む先導電解質緩衝液（試料緩衝液）中で調製した。図14は、DNAから測定された蛍光強度の滴定曲線を既知のDNA試料質量と比較して示し、0.4ピコグラム（pg）から約106pgまで7桁の範囲にわたって線形である。図14の左上挿入図は、ITP流路中の250ngのDNAの画像を示す。図14の右下挿入図は、ITP流路中250pg、2.5ng、25ngおよび250ngのITP抽出DNAの場合の、対数目盛りにおける点検出器蛍光シグナル強度を示す。
実施例6－ITP抽出および精製の偏りのなさ
A-T含有率63％の合成100塩基標識DNAオリゴヌクレオチド（G-C含有率37％、HEX標識）と、G-C含有率68％のDNAオリゴヌクレオチド（FAM標識）との混合物を、3つの濃度（1ng/μL、正方形データ点；10ng/μL、菱形データ点；100ng/μL、三角形データ点）および5つの濃度比（全GCリッチ：ATリッチ比0.1～10）で調製した。比は、処理前および処理後に得られた蛍光プレートリーダ測定値から計算した。図4Aは、ITP処理の場合の、産出GCリッチ：ATリッチ比と投入GCリッチ：ATリッチ比との比較を示し、ITPプロセスにおける偏りのなさを実証する。
Experion 12k DNA分析キット（BioRad）からのエレクトロフェログラムピークの積分信号を使用して、1kbのDNAラダー（New England Biosciences）からのオリゴヌクレオチドの混合物の長さを処理の前後で測定した。処理の前後の試料内のサイズ分布を、オンデバイスITP（図4B、上）、Qiagen QiaAmpカラムキット（図4B、中）およびInvitrogen PureLinkカラムキット（図4B、下）の間で比較した。等速電気泳動に使用された先導電解質緩衝液は、88mM Trisを44mM HClとともに含むものであった。後続電解質は、後続電解質リザーバに装填され、1.2M Trisを0.3Mカプロン酸および0.6M MOPSとともに含むものであった。試料は、10mM Trisを5.6mM HClとともに含む先導電解質緩衝液（試料緩衝液）中で調製した。各比較に関し、上の行は、回収された産出分画中のサイズ分布を示し、下の行は試料中の初期サイズ分布を示す。
実施例7－細胞溶解物核酸のオフチップまたはオンチッププロテイナーゼK消化
図25Aは、可視化のために色素で染色された核酸（ヒト細胞からRNA抽出およびタンパク質分解消化）を装填された単一流路型ITPチップの画像を示す。左側2501には、装填前に試料緩衝液中200μg/mLのプロテイナーゼKでオフチップ処理された試料からのITPバンドが示され、右側2502には、プロテイナーゼKで処理されなかった試料が示されている。等速電気泳動に使用された先導電解質緩衝液は、100mM Trisを50mM HClとともに含むものであった。後続電解質は、後続電解質リザーバに装填され、1.8M Trisを1Mカプロン酸および1M MOPSとともに含むものであった。試料は、10mM Trisを5.6mM HClとともに含む先導電解質緩衝液（試料緩衝液）中で調製した。図25Bは、可視化のために色素で染色された核酸（ヒト細胞からRNA抽出およびタンパク質分解消化）を装填された単一流路型ITPチップの画像を示す。左側2501には、先導電解質中200μg/mLのプロテイナーゼKでオンチップ処理された試料からのITPバンドが示され、右側2502には、プロテイナーゼKで処理されなかった試料が示されている。いずれの場合でも、プロテイナーゼKで処理された試料はよりタイトなITPバンドを示して、核酸がタンパク質と会合していないこと（より高い実効移動度の大きさ）を表し、プロテイナーゼKで処理されなかった試料はスメアのあるバンドを示して、核酸が様々な量のタンパク質と会合していること（より低い実効移動度の大きさ）を表す。
実施例8－オフチップ溶解およびオンチップITP精製を使用するヒト細胞からのRNA抽出
図26Aは、消化されたDNAを含む細胞溶解物（Jurkat細胞）からのRNAの抽出および精製中のチップ流路中のRNA ITPバンド2601の画像を示す。図26Bは、消化されたDNAを含まない細胞溶解物（Jurkat細胞）からのRNAの抽出および精製中のチップ流路中の全核酸ITPバンド2602の画像を示す。等速電気泳動に使用された先導電解質緩衝液は、100mM Trisを50mM HClとともに含むものであった。後続電解質は、後続電解質リザーバに装填され、1.8M Trisを1Mカプロン酸および1M MOPSとともに含むものであった。試料は、10mM Trisを5.6mM HClとともに含む先導電解質緩衝液（試料緩衝液）中で調製した。図26Cおよび図26Dは、それぞれ図26Aおよび図26Bに示す試料のRNA品質エレクトロフェログラム（BioRad Experionを使用して測定）のグラフを示す。本明細書に詳述される、7M尿素、2Mチオ尿素および非イオン界面活性剤を含有するpH8の緩衝溶液中で細胞溶解およびDNアーゼ消化を実施した。これらの結果は、DNA消化の有無を問わない、高品質RNAの調製を実証する。
実施例9－ITPおよび200μLチップデバイスを使用する溶解全血の抽出
図27Aは、マウス全血の、ITP（正方形）の場合のDNA収量（ng）の結果を、カラム抽出（菱形、Qiagen QiaAmp）と比較して、出発試料中の全血の体積パーセントの関数として示す。図27Bは、チップ上の溶解マウス全血のITP精製中のITPバンド2401中の全核酸の画像を示す。等速電気泳動に使用された先導電解質緩衝液は、260mM Trisを130mM HClとともに含むものであった。後続電解質は、後続電解質リザーバに装填され、2.1M Trisを0.5Mカプロン酸および0.7M MOPSとともに含むものであった。試料は、10mM Trisを5.6mM HClとともに含む先導電解質緩衝液（試料緩衝液）中で調製した。
図27Cおよび図27Dは、50体積％全血溶解物2702のITP精製の前後での、溶出流路およびリザーバ2704からの試料流路および先導電解質（または分離）流路2703中の血液試料からのヘムの物理的分離を示すITPチップ流路の白色光および蛍光オーバレイ画像を示す。精製された核酸は、溶出ウェル中、可視化のために緑色色素で染色されている。図27CはITP前のチップを示す（血液溶解物およびITP緩衝液をチップに装填；純性緩衝液は溶出ウェル中にあるが、DNAは溶出ウェル中にない）。図27DはITP後のチップを示す（血液溶解物およびITP緩衝液をチップに装填；純性緩衝液およびDNAが溶出ウェル中にある）。図27EはITP精製後のチップを示し、チップ流路の白色光画像が、単一流路型チップデバイスにおける、試料ウェル2705中ならびに溶出流路およびリザーバ2706からの先導電解質（または分離）流路中の血液試料からのヘムの物理的分離を示す（50体積％血液）。図27FはITP精製後のチップを示し、チップ流路の白色光画像が、単一流路型チップデバイスにおける、試料ウェル2705中ならびに溶出流路およびリザーバ2706からの先導電解質（または分離）流路中の血液試料からのヘムの物理的分離を示す（25体積％血液）。
実施例10－オフチップ溶解およびオンチップITP精製を使用する培養ヒト癌細胞からの高分子量DNAの抽出
図28は、培養ヒトJurkat細胞の、ITPの場合の高分子量DNA精製の結果（実線）を、固相抽出（SPE；破線、Qiagen MagAttract）と比較して、所与の長さ（Kb）よりも短い断片を有する精製試料中のDNA質量の％値として示す。細胞溶解を、10mM Trisを5.6mM HClおよび0.2％v/v IGEPAL CA-630とともに含有する緩衝溶解溶液中、オフチップで実施した。緩衝溶液は、細胞を溶解し、溶解中、DNAの機械的破壊を減らすように構成されたものであった。細胞ペレットを溶解溶液に溶解し、溶解物の均質化を支援するため、逆転・低速（自動化ピペッタ）ワイドボアチップピペッティング（たとえばRainin 200μLワイドボアチップ）によってやさしく混合した。最終濃度500μg/mLのプロテイナーゼKを溶解物に加え、60℃で20分間インキュベートした。溶解物に対し、先導電解質として88mM Trisと44mM HClを用い、後続電解質として1.2M Trisと0.3Mカプロン酸および0.6M MOPSを用いるITPを実施した。一部には、抽出プロセス中の固相成分または高い剪断力（たとえば遠心処理からの）の欠如による、SPEと比べて減少した等速電気泳動中のDNAの機械的剪断のせいで、ITPベースの精製は、ビーズベースのPSEキットと比べ、2～3倍の大きさの平均DNA断片長を生じさせた。ITP精製されたDNAは約175Kbの平均DNA長を有し（すなわち、DNA質量の50％が、約175Kbよりも大きいDNA断片を含有した）、それに比べ、SPE精製は、約75Kbの平均長を有するDNAを生じさせた。ITPによって抽出されたDNAの質量の60％超が、150Kbよりも大きい平均断片長を含有した。ITPは、少なくとも150Kbのサイズを有するDNA断片をSPE法よりも少なくとも約3倍多く生成した。
実施例11－機械部材を使用する流路の閉鎖
図29Aは、8つの閉じた流路を含む流体デバイスを示す。各流路は、図12Aのくし様機械部材によって150℃の温度および30ポンドの圧力（16の位置すべてで；すなわち1歯あたり1.875ポンド）をデバイスに1秒間加えることにより、図12Bに示す2つの位置2902、2902で永久的に閉じられたものである。図29Bは、各流路の溶出リザーバ2903に隣接する第二の流路閉鎖位置2902の拡大顕微鏡画像を示す。図29Cは、チップに加えられた力の関数として計算された閉鎖率を示す。流路閉鎖の程度は、流体が流路に装填されていない状態で評価した。閉鎖は、一定の圧力を加え、流路を通過する空気流量を測定することによって測定した。5つのチップを評価した。菱形は、第一の閉鎖位置2901から得られた閉鎖データを示し、三角形は、第二の閉鎖位置2902から得られた閉鎖データを示す。力を加えないならば、流路は開放またはほぼ開放状態であった。デバイス全体にかかる10ポンドの力が流路の大部分を閉じるのに十分であり、デバイス全体にかかる30ポンドの力が流路のすべてまたはほぼすべてを繰り返し閉じた。図29Dは、流路が閉じているかどうかを判定するための、導電率計を用いた導電率測定の結果を示す。チップリザーバおよび流路に、図12A～12Dまたは図15に記載されるITP緩衝液（先導電解質、緩衝のための高濃度先導電解質、後続電解質、溶出緩衝液、緩衝のための高濃度溶出緩衝液および生物学的試料を含まない試料緩衝液）を装填した。機械部材を使用して流路を閉じたのち、溶出リザーバ2903中の流体をリザーバからピペッティングし、捕集した。溶出流体の導電率を測定し、元の（事前に装填した）溶出緩衝液（はじめにチップに装填した同じ緩衝液）の導電率の測定値と比較した。流路閉鎖が、溶出リザーバ2903と流路との間の第一の流路閉鎖位置2901および溶出リザーバ2903を溶出緩衝液リザーバに接続する（溶出緩衝液流路を介して；図示せず）流路内の第二の流路閉鎖位置2902において流体抵抗を提供するのに十分であるならば、測定される流体の導電率は元の溶出緩衝液と同じになると予想された。完全に閉じられた流路の場合、溶出される量の導電率（ITP実施せず）は溶出緩衝液のみの導電率に等しくなることができ、捕集中に流体またはイオンの移動がないことを示す。4つの状況―クローザなし（流路全開放）、第一の閉鎖位置2901が閉鎖（部分閉鎖）、両位置2901、2902が閉鎖（完全閉鎖）または溶出リザーバを除く各リザーバがフィルムシールでシール状態―を試験した。フィルムシールの状況において、流路は、機械部材によって物理的に変形されないが、代わりに、流体流に対する抵抗を増すために、オペレータによって適用されたフィルムによって閉じられていた。部分閉鎖された流路からの溶出量は、完全閉鎖流路と比べ、導電率の増大を示した。フィルムシールによる非溶出リザーバのシールは完全閉鎖流路と比べて増大していたが、概して、2×溶出緩衝液の導電率未満のままであった。しかし、これらの導電率レベルは、流路閉鎖なしで溶出物から得られたものよりもずっと低かった。
図85は、流路を閉じるための歯様部材構造および機械的アクチュエータによって流路を閉じたのち、溶出ウェルからピペッティングする前（左側－分析対象物8502が8つのチップ溶出リザーバ中に明瞭に見える）およびその後（右側－分析対象物8502は、8つのチップ溶出リザーバ中の反射8503によって示されるように、あまり明瞭には見えない）の、流路中の蛍光染色された分析対象物8501の蛍光ベースのイメージングからのコントラスト画像を示す。流路中の蛍光染色された分析対象物8501は溶出プロセス中に移動せず、流路クローザが溶出プロセス中に流れを防いだことを示す。
図86は、流路を閉じるためのPCRフィルムメンブレンシール手法によって流路を閉じたのち、溶出ウェルからピペッティングする前（左側－分析対象物8602が8つのチップ溶出リザーバ中に明瞭に見える）およびその後（右側－分析対象物8602は、8つのチップ溶出リザーバ中であまり明瞭には見えず、取り除かれたことを示す）の、流路中の蛍光染色された分析対象物8601の蛍光ベースのイメージングからのコントラスト画像を示す。流路中の蛍光染色された分析対象物8601は溶出プロセス中に移動せず、流路クローザが溶出プロセス中に流れを防いだことを示す。
実施例12－リッジ様機械部材を使用する流路の閉鎖
図87Aは、チップから溶出リザーバの外にピペッティングされた溶出物の導電率（すなわち、溶出された液量に含有されていたイオンの導電率）を導電率計によって測定することによって得られた導電率データを示す。非溶出ウェルは、使い捨てPCRフィルム（すなわち、チップの流体リザーバに対するメンブレン有効化トップシール）または図54Aに示すリッジ様流路クローザを使用してシールした。非溶出ウェルのシールは、ウェルの部分閉鎖および2×溶出緩衝液よりも高い導電率を生じさせた。リッジ流路クローザでシールされたチップから捕集された溶出物の導電率レベルはPCRフィルムシールと比べてもなお低く、完全な、または完全に近い流路閉鎖が達成されていることを示した。図87Bは、流路を閉じるためのリッジ様部材構造および機械的アクチュエータによって流路を閉じたのち、溶出ウェルからピペッティングする前（左側－物質が8つのチップ溶出リザーバ中に明瞭に見える）およびその後（右側－物質は、8つのチップ溶出リザーバ中であまり明瞭には見えない）の、溶出リザーバ中の蛍光染色された分析対象物8701の蛍光ベースのイメージングからのコントラスト画像を示す。
実施例13－ゴム製シール部材および機械的アクチュエータを有する流路クローザを使用する流路の閉鎖
表2は、図58Aに記載された装置によって閉じられた流体デバイス流路から回収された溶出物から収集された導電率データを示す。8流路型流体チップ上の各流路にITP緩衝液（1流路あたり5つの緩衝液ウェル）および試料（1流路あたり1つの試料ウェル）を装填した。溶出緩衝液は10mM Tris-HCl、pH7.5（Tween 20を0.002％含む）であった。ゴム製シール部材および機械的アクチュエータを有する流路クローザを適用することによって流路を閉じた。ITPの完了後、手動ピペットを使用して8つの溶出リザーバから物質50μLを取り出した。各溶出物の導電率を導電率計で測定し、純性（未使用／未装填）溶出緩衝液の導電率と比較した。流路閉鎖が流路閉鎖位置で流体抵抗を提供するのに十分であるならば、測定される流体の導電率は元の溶出緩衝液と同じであると予想された。部分閉鎖流路は約1～約2の導電率比（測定／純性緩衝液）を生じさせ、好ましい導電率比値は約1～約1.5の範囲内であると予想された。ゴム製シール部材および機械的アクチュエータによる流路閉鎖は、8つの流路のうち6つで完全な閉鎖を生じさせ、他2つの流路で部分的な閉鎖を生じさせた。
Figure 2023027383000003
実施例14－電圧測定および実行終了トリガリング
図30は、駆動電圧の測定を使用して流路の1つ中の電流の減少または除去をトリガする例を示す。8つの流路を含む流体デバイスの各流路に、ITP緩衝液（88mM Trisを44mM HClとともに含む先導電解質緩衝液、緩衝のための高濃度先導電解質、1.2M Trisを0.3Mカプロン酸および0.6M MOPSとともに含む後続電解質緩衝液、10mM Trisを5.6mM HClとともに含む溶出緩衝液、緩衝のための高濃度溶出緩衝液）を装填した。本明細書に記載される方法を使用して溶解した50,000個の不死化ヒト細胞を含む試料を調製し、流路それぞれに装填した。1流路あたり900μAを流路に1900秒間通すことによって溶出前の等速電気泳動分離を実施した。1900秒後（3001）、電流を減らし、250μAを各流路に印加して核酸を溶出リザーバの中へ駆動した。等速電気泳動を開始してから100秒後、駆動電極上の電圧をデータソースとして使用する信号処理を開始した（3002）。示される上の線は電圧を表し、下の線は電圧の微分値を表す。2つのトリガを使用して駆動電流を変化させた（図16に記載される、それぞれ位置CおよびDにおけるトリガ1および4に対応）。溶出リザーバまたは流路に入る低導電率イオン（たとえば試料イオンまたは後続電解質）は、電圧の微分値におけるピークまたは最大値をモニタすることによって検出することができる。第一のトリガ点（トリガ1）3001で電流をオンにして、溶出緩衝液を含む流路に核酸を送り込み、その後まもなく信号処理3002を開始した。核酸が溶出リザーバに入ると、トリガ点3（3003）で第一の増大が検出され、後続電解質が溶出リザーバに入り始めると、トリガ点4（3004）で第二の増大が検出された。トリガ点4（3004）における第二の増大の検出ののち、電流を除去して、試料核酸を溶出ウェル中に配置または隔離した。
実施例15－温度感知および実行終了トリガリング
図21は、赤外線温度センサを使用して流路の1つ中の電流の減少または除去をトリガする例示的な温度測定結果を示す。8つの流路を含む流体デバイスの各流路に、ITP緩衝液（88mM Trisを44mM HClとともに含む先導電解質緩衝液、緩衝のための高濃度先導電解質、1.2M Trisを0.3Mカプロン酸および0.6M MOPSとともに含む後続電解質緩衝液、10mM Trisを5.6mM HClとともに含む溶出緩衝液、緩衝のための高濃度溶出緩衝液）を装填した。本明細書に記載される方法を使用して溶解した50,000個の不死化ヒト細胞を含む試料を調製し、流路それぞれに装填した。1流路あたり900μAを流路に1900秒間通すことによって溶出前の等速電気泳動分離を実施した。1900秒後、電流を減らし、250μAを各流路に印加して核酸を溶出リザーバの中へ駆動した。等速電気泳動を開始してから100秒後、TMP007赤外線温度センサによって収集した温度データを使用して信号を処理した。温度は、溶出ウェル2106から約4.5mmの位置に中心がある、溶出リザーバ2106の近くの溶出流路中の位置2105で検出した。温度センサは、流体流路の底面よりも約1mm～3mm下に配置した。温度センサは、溶出リザーバ2106から約4.5mmの位置に中心があり得る（縁が溶出リザーバから約3.55mm～約5.45mmの位置に来る）。温度センサは、流路中の電気泳動ジュール加熱による温度変化を検出するよう構成されたものであった。流路容積あたりの電気泳動ジュール熱放散は定電流で導電率に逆比例し得る。等速電気泳動中、ITPゾーンが流路を通過するにつれ、低いほうの導電率のイオン（後続電解質）が高いほうの導電率のイオン（先導電解質）に取って代わり得る。温度センサは、流路内の検出位置における温度上昇として、ITPゾーンの検出位置2105の通過およびITPゾーンが移動するときのイオンの置換を感知し得る。
上の線は検出位置2105における温度を示し、下の線は温度の微分値を示す。導電率がより低い緩衝液ゾーンを検出するために、高い微分値に関して温度をリアルタイムでモニタした。垂直線は、モニタリング中に主要な事象が発生したときを示す。左から右へ、第一の線2101は、電流の電源がオンになったタイミングを示し、第二の線2102は、その後まもなくの信号処理の開始を示す。第三の線2103は温度の微分値の増大の第一の検出を示し、第四の線2104は温度の微分値の増大の第二の検出を示し、この時点で、電流を止め、電圧を無効化して、電圧をリザーバ中に取り込み、核酸を溶出リザーバ中に配置または隔離した。
実施例16－温度感知および実行終了トリガリング
図88A～88Fは、赤外線温度センサを使用して流路の1つ中の電流の減少または除去をトリガした例示的な温度測定結果を示す。図88Aは、図21におけるように配置された赤外線センサによって経時的にモニタされた流路内の温度を示す。垂直線は、モニタリング中に主要な事象が発生したときを示す。図21に記載したように、2つの温度上昇8801および8802を使用して、それぞれ信号処理を開始するタイミングおよび実行を終了するタイミングを決定した。図88Bは、図88Aの温度データの一次微分値を示す。一次微分値の2つのピーク8803および8804は図88Aの事象8801および8802に対応する。これら2つの事象の識別はピーク検出アルゴリズムに基づくものであった。一次微分値を評価するために、温度データを時間ウィンドウ内の連続的な時間群として収集した。各時間ウィンドウ内で、低次多項式関数によってデータをフィットさせた。次いで、多項式フィットから一次微分値を計算した。この信号中のノイズを抑制するために、一般化尤度比検定（GLRT）を使用した。また、データを、一定温度の帰無仮説にもフィットさせた。図88Cは、データからフィット8806を引いた残余およびデータから帰無仮説8805を引いた残余を比較して尤度比を出したものを示す。この比8807の関数を使用して微分値をスケーリングした。結果は、帰無仮説が最良フィットの線に匹敵する残余を示した領域において、微分値がゼロ近くまで減少することであった。帰無仮説が最良フィットと比較して低いフィットを示した領域において、微分値は維持された。一次微分のピークを検出するために、アルゴリズムを使用して微分の最大値を追跡した。現在値が所定の最大値を一定の割合だけ下回ったとき、ピークを検出／記録した。微分ピーク値は、ノイズピークが検出される可能性を排除するために、所定の閾値を満たすように構成されたものであった。次いで、処理されたデータを、上記ピーク検出方法に基づいて2つの一次微分ピークの発生をアクティブに探索するトリガリングアルゴリズムに供給した。2つのピークがうまく検出されたならば、抽出プロセスを終了し、トリガリングアルゴリズムを停止させた。当業者によって理解されるように、温度のみに関して本明細書に記載されるものに類似する方法およびアルゴリズムを使用して、温度に加えて、または温度の代わりに電圧を検出してもよい。
図88Dは、使用されるトリガリングプロセスのブロック図を示す。核酸抽出プロセスは分離工程（工程8811）から出発した。機器は、所定の期間だけ待機（工程8812）したのち、溶出工程（工程8813）をトリガするように構成されていた。次いで、機器は、アルゴリズムにより、第二の期間だけ待機（工程8814）したのち、信号処理を開始して、IR温度信号の第一の微分ピークを探索する（工程8815）ように命令された。第一の微分ピークが見つかったならば、アルゴリズムは第二の微分ピークの探索（工程8816）を開始した。第二の微分ピークが検出されたならば、流路内の電圧／電流を止めることにより、トリガを終了し、溶出工程を完了した（工程8817）。アルゴリズムは、第一または第二の微分ピークが検出されなかった場合、時間切れになる（工程8818および8819）ように構成されていた。
図88Eは、核酸抽出プロセスのトリガリングの成功を示す。核酸8822のITP濃縮バンドは、溶出リザーバ8821のトリガリングアルゴリズムによって停止された。温度トレースと電圧トレースの両方が、予想どおり、プロセスの終了近くで典型的な二段階上昇（8823および8824）を示した。図88Fはトリガリング実行の失敗を示す。核酸8825の大部分が、所望の停止位置（溶出リザーバ8826）を通り過ぎたのち、さらに下流のリザーバ（右側）中で止められている。対応する温度および電圧のトレースは典型的な二段階の上昇を見せなかった。各トレース中には、1つの上昇段階しか正しく提示されていない。トリガリングアルゴリズムは、第一の微分ピークが見つかった後で時間切れとなり、実行の終了をトリガすることができず、それにより、核酸8825がその目標リザーバ8826を通り過ぎる結果となった。
この例においては温度トレースが使用されたが、トリガリングアルゴリズムは、トリガリングを実行するために、電圧トレースのみに依存してもよいし、電圧トレースと温度トレースの両方に依存してもよい。
実施例17－改善された毛細管バリア通過のための試料中の低移動度イオン
図89Aは、たとえば図10Aに示すような、試料（この場合、先導電解質中で調製された試料）と先導電解質緩衝液との間の毛細管バリア8901を示す。いくつかの例において、そのような毛細管バリア8901は、ITPベースの抽出プロセス中に核酸を捕らえることができる。このような毛細管バリア8901を通る核酸の通過を容易にするために、低い移動度の大きさのイオンを試料に加えて核酸の集積（たとえば、バンドの通過を妨げ得る、毛細管バリア8901に達する前のタイトに集束したITPバンドへの集積）を乱した。この妨害が、核酸の形態の変化を生じさせ、核酸試料の損失なしで、毛細管バリア8901を通る核酸の通過を可能にした。図89Bは、低速イオン（14mM 3-（N-モルホリノ）プロパンスルホン酸（MOPS））8902を添加された核酸試料の通過をコントロール8903（すなわち、低速イオンを添加されていない同じ試料）とで比較する。低速イオンを含む試料はバリアをうまく通過した。対照的に、コントロール流路8903は、毛細管バリア8901で捕らえられた核酸8904（ITP中に流路中で見えるように染色されている）を示す。図89Cは、抽出プロセスのしばらく後での核酸形態を示す。コントロール流路中の毛細管バリアによって生じる核酸の捕捉のせいで、コントロール試料8903は、MOPSを添加された試料8902と比べて、流路中により長い核酸の「尻尾」8905を含み、これは、本明細書に記載されるように、ITPプロセスが停止され、試料が溶出ウェルから溶出されるまでに明確なITPバンドが形成しないならば（または、試料が毛細管バリアの近くで捕らえられたままであるならば）、さらに下流での核酸の損失を招くおそれがある。
実施例18－改善された毛細管バリア通過のための移動した液－液界面
図89Dは、先導電解質緩衝液と溶出緩衝液との間の毛細管バリア8911を示す。いくつかの例において、毛細管バリア8911は溶出プロセス中（ITP中）に核酸（NA）を捕らえることができる。通過を容易にするために、本発明者らは、図43および図44に記載したように、リザーバ中の液頭高さを調節することにより、先導電解質緩衝液と溶出緩衝液との間の流－流界面の位置を調節した。図89Eは、緩衝液界面8912を調節する例を示す。本発明者らは、蛍光色素を溶出緩衝液にスパイクインして界面を可視化した。上のレーン8910は、界面8912がバリア8911の右に移動して溶出リザーバ8913から離れた例を示す。下のレーン8920は、界面8912がバリア8911の左に移動して溶出リザーバ8913に近づいた例を示す。核酸が先導電解質緩衝液から溶出緩衝液に移るとき、核酸の体積が、本明細書に記載されるイオン強度の変化に適応するために拡大した。毛細管バリア8912の通過の前に（たとえば、8910に示す位置で）この拡大が発生したとき、毛細管バリアが通過を許容することができる体積の限界のせいで、いくらかの核酸が捕らえられた。しかし、毛細管バリア8912の通過後に（たとえば、8920に示す位置で）この拡大が生じたとき、NAは圧密な形状のままであり、損失なしで通過することができる。図89Fは、界面8912位置を調節することによって毛細管バリア8911を越える核酸の通過がどのように促進または妨害されたのかを示す。上のレーン8910は、毛細管バリア8911の右に緩衝液界面8912を有し、下のレーン8920は、毛細管バリア8911の左に界面8912を有していた。上のレーン8910中の毛細管バリア8911ではいくらかの核酸が捕らえられたが、下のレーン8920中のバリア8911では核酸は認められず、代わりに溶出リザーバ8913中に見られた。
実施例19－8流路型流体デバイス中の同時ITP
図31A、図31B、図31Cおよび図31Dは、流体デバイスの8つの流路中で同時に等速電気泳動を実施した結果を示す。モノリシックな8流路型流体デバイスにおいて等速電気泳動を自動化するためのベンチトップ型制御装置を使用して、細胞培養溶解物からDNAを抽出した。88mM Trisを44mM HClおよび0.002％ Tween20とともに含有する先導電解質緩衝液を各流路の先導電解質リザーバに装填した。1.2M Trisを0.3Mカプロン酸および0.6M MOPSとともに含み、さらに0.002％ Tween20を含む後続電解質を各流路の後続電解質リザーバに装填した。各流路の試料は、10mM Trisを5.6mM HClおよび0.002％ Tween20とともに含む第二の先導電解質緩衝液（たとえば試料緩衝液）中で調製した。各試料は細胞溶解物を含むものであった。試料あたりヒトCOLO320細胞の総数は100,000の二倍体ゲノム等価物を表した。細胞をペレット化し、オフチップで、40mM NaOHを含む溶解溶液中で2分間溶解し、その後、緩衝酸性溶液で1：1の体積比でクエンチして、最終細胞溶解物試料を、5.6mM HClおよび20mM NaClを含む10mM Tris（pH8）にした。プロテイナーゼKを、細胞溶解物試料量内で最終濃度400μg/mLまで加えた。8つの試料のうちの4つを、最終濃度200μg/mLのRNアーゼAで処理し、室温で2分間静置した。次いで、8つの試料すべてを56℃で10分間インキュベートした。次いで、溶解試料を室温にし、等速電気泳動に備え、流路A～Hと指定された、マイクロ流体デバイス上の8つの別々の試料リザーバ／流路に装填した。RNアーゼAで処理されなかった4つの試料を流路B、D、FおよびHに装填した。RNアーゼAで処理された4つの試料を流路A、C、EおよびGに装填した。RNアーゼAで処理された試料は、最適なRNアーゼ活性を可能にするためのさらなる緩衝イオンを含有し、したがって、一定の電流（ITP条件）下、RNアーゼで処理されなかった試料とは異なる電圧データトレースを生じさせる、より高いイオン強度またはより高い導電率の試料を表した。流路A～Hの独立した電気回路制御が、デバイスの異なる流路それぞれに関し、自動化制御および実行終了トリガリングのための電圧信号およびフィードバック制御を可能にした。図31Aは、デバイスの試料流路領域中の8つの試料それぞれにおける、集束したDNA3101を有するITPバンドの顕微鏡写真を示す。DNA3101のITPバンドは、印加電場に応答して、流路内で泳動する。ITPバンドは、まず、矢印3102によって示される方向に、後続電解質リザーバから離れるように移動する。次いで、ITPバンド3101は、印加電場に応答して、180°低分散方向転換を通過し、流路中を反対方向（チップに対して）3103に、溶出リザーバに向けて移動し続ける。図31Bは、8つの流路のそれぞれに関する固定電流における経時的な独立した電圧信号データを示す。図31Cは、独立して制御される実行終了電圧ベースのトリガリングによって溶出リザーバ中に溶出した試料からの集束したDNA3101を有する同じ8つのITPバンドの顕微鏡写真を示す（この画像は、電場自動遮断による実行終了を表す）。図31Dは、図31Bに示すトリガリングに使用される電圧トレーシング（モニタリング）の拡大区画である。他の流路それぞれから独立して各流路に印加される電場の変化（この場合、終了）をトリガするために、各流路の電流を独立して流路に印加し、各流路の電圧を独立してモニタした。
実施例20－オフチップ溶解効率
図90A～90Cは、図32Aに記載されるように溶解された3つの異なる細胞株の溶解効率を示す。図90AはCOLO320細胞の溶解効率を示す。COLO320細胞は、懸濁細胞と接着細胞との混合物中で培養した。図90BはGM24385細胞の溶解効率を示す。GM24385細胞は懸濁液中で培養した。図90CはH2228細胞の溶解効率を示す。H2228細胞は接着細胞として培養した。図90A～90Cのそれぞれにおいては、本明細書に記載されるように細胞を収穫し、滴定量の投入細胞を溶解した。図90A～90Cは、投入細胞数に基づく理論収量を、Qubit dsDNAアッセイによって測定された実測収量に関連させる散布図を示す。細胞投入量を倍数性に関して補正し（COLO320＝2.27N；GM24385＝2Nl H222＝3.74N）、1細胞あたりDNA6.6pgの仮定に基づいて理論収量を計算した。図90Aは、COLO320細胞の場合のR2値0.9407を示し、図90Bは、GM24385細胞の場合のR2値0.99997を示し、図90Cは、H2228細胞の場合のR2値0.98917を示し、一定範囲の細胞タイプおよび試料量にわたって（ITP前の）細胞投入量と収量との間の強い線形の関係を示す。
実施例21－温度感知および実行終了トリガリング
図91A～91Bは、赤外線温度センサを使用して流路の1つ中の電流の減少または除去をトリガした例示的な温度測定結果を示す。チップは、図38に示すものに実質的に類似する8流路型チップであった。図91Aは、ITPバンド9101が、ITP実行の終了時、溶出リザーバ9102内のタイトなバンドとしてうまく停止したことを示す。図91Bは、図40におけるように配置された赤外線センサによって経時的にモニタされた各流路内の温度を示す。矢印9103は、ITPバンド9101が赤外線センサ位置に達したタイミングを示す。
実施例22－実行終了トリガリングのための電圧および温度感知
図92Aは、使用された試料流路からLE流路へのトリガリングプロセスのブロック図を示す。核酸抽出プロセスは分離工程から開始した（工程9201）。次いで、機器は、アルゴリズムにより、第一の期間だけ待機（工程9202）したのち、試料流路とLE流路の間の毛細管バリアにおける電圧信号の第一の微分ピークを探索するための信号処理を開始する（工程9202）ように命令された。第一の微分ピークが見つかったならば（工程9203）、アルゴリズムは、LE流路内の毛細管バリアの後に流路狭窄部における電圧信号の第二の微分ピークの探索を開始した。あるいはまた、電圧信号の第一のピーク微分が見つからなかったならば、機器は、第二の期間ののち時間切れになり（工程9205）、アルゴリズムは、電圧信号の第二の微分ピークの検索を開始した（工程9204、9211）。
図92Bは、試料流路とLE流路との間の毛細管バリアにおける第一のトリガリング位置における電圧9206のトレース、電圧9207の微分値および測定誤差9208を時間の関数として示す。
図92Cは、使用されたLE流路トリガリングプロセスのブロック図を示す。機器は、第二の微分ピークを探索するように命令された（工程9204、9211）。機器は、アルゴリズムにより、LE流路内の毛細管バリアの後の狭窄部における第二の微分ピークを探索するための信号処理を開始するように命令された（図40に示すように）（工程9212）。第二の微分値が検出されたならば、機器は、流路の溶出ブランチ内でIRセンサによって温度の第一の微分ピークの探索を開始するように命令された（工程9213、9221）。あるいはまた、電圧信号の第二のピーク微分が見つからなかったならば、機器は、第三の期間ののち時間切れとなり（工程9214）、アルゴリズムは、温度の第一の微分ピークの探索を開始した（工程9213、9221）。
図92Dは、LE流路内の毛細管バリアの後の狭窄部における第二のトリガリング位置における電圧9215、電圧の微分9216および測定誤差9217のトレースを時間の関数として示す。
図92Eは、使用された溶出トリガリングプロセスのブロック図を示す。その場合、機器は、アルゴリズムにより、第四の期間だけ待機したのち、溶出ブランチ中の温度信号の第一の微分ピークを探索する（工程9222）ための信号処理を開始する（工程9213、9221）ように命令された。第一の微分値が見つかったならば、アルゴリズムは、溶出ブランチ中の温度信号の第二の微分ピークの探索を開始した（工程9223）。あるいはまた、温度の第一のピーク微分が見つからなかったならば、機器は、第五の期間ののち時間切れとなった（工程9224）。第二の微分ピークが検出されたならば、トリガリングを終了し、流路内の電圧／電流を止めることによって溶出工程を完了した（工程9225）。アルゴリズムは、第二の微分ピークが検出されなかったならば、第六の期間ののち、時間切れになる（工程9226）ように構成されていた。
図92Fは、流路の溶出ブランチ内の温度トリガリング位置における電圧9227、電圧の微分9228および測定誤差9229のトレースを示す。
本明細書において使用される「1つの（a）」「1つの（an）」「その（the）」は、1つの指示対象に限定されることが明確かつ疑う余地がない限り、複数の指示対象を含むことができる。
本明細書において使用される語「または」は、別段の指示がない限り、非排他的論理和を指し、たとえば、「AまたはB」は、「Aのみ」、「Bのみ」および「AとB」を含む。本明細書において使用される語「または」は、別段の記述がない限り、「および／または」を意味する。
本明細書において使用される語「約」は、別段の指示がない限り、数値が、この語によって修飾される数値の上下10％以内であることをいう。たとえば、語「約－20℃」は－22℃～－18℃の範囲を意味する。もう1つの例として、「約1時間」は54分～66分の範囲を意味する。
本明細書において使用される語「実質的に」は、別段の指示がない限り、数値が、この語によって修飾される数値の上下30％以内であることをいう。たとえば、語「実質的に－20℃」は－26℃～－14℃の範囲を意味する。
本明細書において使用される語「およそ」は、別段の指示がない限り、数値が、この語によって修飾される数値の上下10％以内であることをいう。たとえば、語「およそ－20℃」は－22℃～－18℃の範囲を意味する。もう1つの例として、「およそ1時間」は54分～66分の範囲を意味する。
本明細書において使用される語「実質的に平坦」は、別段の指示がない限り、表面が、その主要な延在部を、成形されているのではなく、1つの平面中に有すること、たとえば表面が少なくとも70％直線であることをいう。
本明細書において使用される語「実質的に平行」は、別段の指示がない限り、平面が、この語によって修飾される平面と同じ方向に概ね延びること、たとえば、平面が、この語によって修飾される数値に対して平行な面から30°以下だけ軸外れであることをいう。たとえば、語「その表面に対して実質的に平行」は、平面が、その表面に対して平行な平面から30°以内であることを意味する。
本明細書において使用される語「実質的に垂直」は、別段の指示がない限り、平面が、この語によって修飾される平面に対して垂直に（すなわち、それに対して90°である平面に沿って）概ね延びること、たとえば、平面が、この語によって修飾される数値に対して垂直な平面から30°以下だけ軸外れであることをいう。たとえば、語「その表面に対して実質的に垂直」は、平面が、その表面に対して垂直な平面から30°以内であることを意味する。
本明細書において使用される語「～と相対的に整合している」は、別段の指示がない限り、この語によって修飾される値と同じ方向に概ね延びること、たとえば、この語によって修飾される値から30°以内である軸に沿って延びることをいう。たとえば、語「縦軸と相対的に整合している」は、縦軸から30°以内である軸に沿って延びることを意味する。
本発明の好ましい態様が本明細書に示され、説明されたが、そのような態様は例としてのみ提供されることが当業者には明らかであろう。当業者には、本発明を逸脱することなく、数多くの変形、変更および置換が思い付くであろう。本発明を実施する際、本明細書に記載される発明の態様に対する様々な代替を用い得ることが理解される。以下の特許請求の範囲が発明の範囲を画定し、特許請求の範囲内の方法および構造ならびにそれらの等価物が特許請求の範囲によって包含されることが意図される。

Claims (56)

  1. 離間している第一および第二の毛細管バリアを含む第一の流路と；
    該第一の流路中の第一の開口部を介して該第一の流路と流体連通した第一の装填リザーバと
    を含み、
    該第一の開口部が該第一および第二の毛細管バリアの間に配置されて、該第一の開口部を介して該第一の流路に入る液体が、該第一の流路に沿って1つの方向に流れ、該第一の毛細管バリアで止まり、該第一の流路に沿ってもう1つの方向に流れ、該第二の毛細管バリアで止まることを許容する、
    等速電気泳動（ITP）回路
    を含む、流体デバイス。
  2. 前記開口部を介して第一の流路に入る液体が、該第一の流路の幅よりも長い経路に沿って第一または第二の毛細管バリアまで流れる、請求項1記載の流体デバイス。
  3. 第一の液体のメニスカスが第一の毛細管バリアまたは第二の毛細管バリアでまたは該第一および第二の毛細管バリアの両方で止まるように、前記開口部を介して第一の流路に入る液体が流れる、請求項1記載の流体デバイス。
  4. 第一の毛細管バリアが、1つまたは複数のブランチ型流体回路に第一のバースト圧が加えられたとき液体によって破られるように構成および配設され、
    第二の毛細管バリアが、該1つまたは複数のブランチ型流体回路に第二のバースト圧が加えられたとき該液体によって破られるように構成および配設され、
    該第一および第二のバースト圧がほぼ等しい、
    請求項1記載の流体デバイス。
  5. 第一の毛細管バリアが、1つまたは複数のブランチ型流体回路に第一のバースト圧が加えられたとき液体によって破られるように構成および配設され、
    第二の毛細管バリアが、該1つまたは複数のブランチ型流体回路に第二のバースト圧が加えられたとき該液体によって破られるように構成および配設され、
    該第一のバースト圧が該第二のバースト圧よりも大きい、
    請求項1記載の流体デバイス。
  6. 第一および第二の毛細管バリアの一方または両方がクリフ型毛細管バリアである、請求項1記載の流体デバイス。
  7. 第一および第二の毛細管バリアの一方または両方がプラトー型毛細管バリアである、請求項1記載の流体デバイス。
  8. プラトー型毛細管バリアで止まった後の第一の液体と、該プラトー型毛細管バリアに向かってもう1つの方向に流れ、該第一の液体とは反対側で該プラトー型毛細管バリアで止まった後の第二の液体との間にエアギャップが形成するように、プラトー型毛細管バリアが構成および配設されている、請求項7記載の流体デバイス。
  9. ITP回路が、第一の流路と流体連通した第二の流路を含み、
    第二の液体が該第二の流路に沿って流れるとき該第二の液体の流れを止めて、該第一の毛細管バリアにおいて該第一および第二の液体の間に液－液界面が形成するように、第一の毛細管バリアが構成および配設されている、
    請求項1記載の流体デバイス。
  10. 第一の面および第二の面を有する基板をさらに含み、
    該第一の面が、第一の装填リザーバを含む複数のリザーバを含み、
    該第二の面が、第一の流路を含む複数の流路を含み、
    該複数のリザーバが、該基板中のスルーホールを介して該複数の流路と連通する、
    請求項1記載の流体デバイス。
  11. ITP回路が、第二の装填リザーバおよび第二の流路をさらに含み、
    該第二の装填リザーバが、第二の開口部を介して該第二の流路と流体連通し、
    該第二の流路が第三の毛細管バリアを含み、
    該第三の毛細管バリアが、毛管力を使用して、該第二の流路に沿って流れる液体のメニスカスを該第三の毛細管バリアで止めるように構成および配設されている、
    請求項1記載の流体デバイス。
  12. ITP回路が、第三の開口部を介して第三の流路に流体接続された第三の装填リザーバをさらに含み、
    該第三の流路が第二の装填リザーバに流体接続され、
    該第三の流路が、第二の開口部と該第三の開口部との間に配置された第四の毛細管バリアを含む、
    請求項11記載の流体デバイス。
  13. 第一の流路または第一の装填リザーバが試料緩衝液を含む；
    第二の流路または第二の装填リザーバが第一の先導電解質緩衝液を含む；または
    第三の流路または第三の装填リザーバが第二の先導電解質緩衝液を含む、
    請求項12記載の流体デバイス。
  14. 第一の流路と流体連通しかつ第一の毛細管バリアに隣接する第四の流路またはリザーバ
    をさらに含み、
    該第四の流路または装填リザーバが、後続電解質緩衝液を含む、
    請求項12記載の流体デバイス。
  15. ITP回路が、溶出接合部において第一の溶出リザーバに接続された溶出流路を含む、請求項1記載の流体デバイス。
  16. ITP回路が、緩衝流路によって第二の先導電解質緩衝液リザーバに接続された第一の先導電解質緩衝液リザーバを含み、該緩衝流路が、プラトー型毛細管バリアが位置する界面で突き合う第一および第二の先導電解質緩衝液を含む、請求項1記載の流体デバイス。
  17. 第一の毛細管バリアまたは第二の毛細管バリアまたは両方が、狭窄部を含む空気流路に隣接している、請求項1記載の流体デバイス。
  18. 第一の装填リザーバおよび第一の流路を含む等速電気泳動（ITP）ブランチをそれぞれが含む少なくとも2つのさらなるITP回路をさらに含み、
    該第一の装填リザーバが、第一の接合部を介して該第一の流路と流体連通し、
    該第一の流路が、該第一の接合部の両側に配置されている第一および第二の毛細管バリアを含み、
    該第一の毛細管バリアが、毛管力を使用して、該第一の流路に沿って流れる液体のメニスカスを該第一の毛細管バリアで止めるように構成および配設され、
    該第二の毛細管バリアが、毛管力を使用して、該液体のもう1つのメニスカスの流れを該第二の毛細管バリアで止めるように構成および配設されている、
    請求項1記載の流体デバイス。
  19. 第一の装填リザーバおよび第一の流路を含む等速電気泳動（ITP）ブランチをそれぞれが含む少なくとも5つのさらなる流体回路をさらに含み、
    該第一の装填リザーバが、第一の接合部を介して該第一の流路と流体連通し、
    該第一の流路が、該第一の接合部の両側に配置されている第一および第二の毛細管バリアを含み、
    該第一の毛細管バリアが、毛管力を使用して、該第一の流路に沿って流れる液体のメニスカスを該第一の毛細管バリアで止めるように構成および配設され、
    該第二の毛細管バリアが、毛管力を使用して、該液体のもう1つのメニスカスの流れを該第二の毛細管バリアで止めるように構成および配設されている、
    請求項1記載の流体デバイス。
  20. 第一のリザーバが、取り外し可能な材料によって閉じられる試料リザーバである、請求項1記載の流体デバイス。
  21. 1つまたは複数の空気ポートに開口し、毛細管バリアそれぞれと連通した、1つまたは複数の空気流路
    をさらに含む、請求項1記載の流体デバイス。
  22. （a）第一の面および第二の面を有する基板であって、該第一の面が、第一の装填リザーバを含む複数のリザーバおよび1つまたは複数の空気ポートを含み、該第二の面が、第一の流路を含む複数の流路を含み、該複数のリザーバが基板中のスルーホールを介して該複数の流路と連通する、基板；
    （b）該第二の面を覆い、それによって閉流路を形成する、材料の層；ならびに
    （c）ガスケットを通して該第一の面中のポートと連通するスルーホールを含む、該第一の面の少なくとも一部を覆うカバー
    をさらに含む、請求項21記載の流体デバイス。
  23. 1つまたは複数の空気ポートが、第一の装填リザーバよりも短い、基板に対する頭高さを有する、請求項22記載の流体デバイス。
  24. カバーが、ポート中のスルーホールの間に配置された多孔質通気性疎水性材料をさらに含む、請求項22記載の流体デバイス。
  25. 第一の流路が、深さ2mm未満または容積約10μL～約1mLの試料流路である、請求項1記載の流体デバイス。
  26. 第一のリザーバが、
    （a）基板と接する、該第一のリザーバの領域中の円錐形区画、および
    （b）該基板を貫通する円柱形スルーホールまたは開口部
    を含む、請求項1記載の流体デバイス。
  27. 第一のリザーバが、
    （a）一端における、周囲空気のための進入路、および
    （b）装填リザーバのもう一端における、基板を貫通する開口部
    を含み、
    該第一のリザーバが円錐台形を有し、該円錐台形の広いほうの領域が、周囲空気のための該進入路に配置され、狭いほうの領域が、該基板を貫通する該第一の開口部に配置されている、
    請求項1記載の流体デバイス。
  28. 基板上の空気ポートが、該基板の第一の面の表面の中へ約1μm～約1mmの深さで埋め込まれている、または、該基板の該第一の面の表面から約0μm～約2mmの高さで突出している、請求項22記載の流体デバイス。
  29. 第二、第三、第四、第五または第六の装填リザーバまたは流路をさらに含む請求項1記載の流体デバイスに装填する方法であって、第一、第二、第三、第四、第五または第六の流路またはリザーバに、異なる緩衝液を装填する工程を含む、方法。
  30. 流体デバイスが、第二の流路に隣接するプラトー型毛細管バリアを含む第一の流路を含み、
    緩衝液を装填する工程が、第一の緩衝液を該第一の流路またはリザーバに装填し、第二の緩衝液を該第二の流路またはリザーバに装填することと；第一の正または負の空気圧を該流体デバイスに加えて、第一および第二の緩衝液が該プラトー型毛細管バリア内のランプ部の基部で止まるようにすることとを含み、
    該第一の正または負の空気圧を加える工程が、該第一の正または負圧を一定きざみで増減させることを含む、
    請求項29記載の方法。
  31. 第二の正または負の空気圧を流体デバイスに加えて、第一および第二の緩衝液がプラトー型毛細管バリアの両側でランプ部に沿って流れるようにする工程をさらに含み、該第二の正または負の空気圧を加える工程が、該第二の正または負圧を一定きざみで増減させることを含む、請求項29記載の方法。
  32. 第一および第二の緩衝液がプラトー型毛細管バリアのプラトー部で止まり、それらの間にエアギャップができ、該エアギャップが、該プラトー型毛細管バリアの該プラトー部の上方または下方に位置し、
    方法が、第三の正または負の空気圧を流体デバイスに加えて、該第一および第二の液体が該エアギャップに入り、それによって該プラトー型毛細管バリアの該プラトー部の上方または下方で該第一および第二の緩衝液の間に液－液界面が形成するようにする工程をさらに含む、
    請求項31記載の方法。
  33. 請求項1における流体デバイスであって、
    該デバイスは、
    流体流路と、該流体流路中に配置された、該流体流路中の液体の流れを制限する毛細管バリアとを含み、
    該毛細管バリアが、
    該流体流路の表面から第一の角度で突出するランプ部；
    プラトー区域；および
    該プラトー区域から該流体流路の該表面まで延びるクリフ区域
    を含み、
    該クリフ区域が、該第一の角度よりも実質的に急峻である第二の角度で該表面と交差する、
    前記流体デバイス。
  34. 第二の角度が、第一の角度よりも少なくとも約10°、少なくとも約15°、または少なくとも約20°急峻である、請求項33記載の流体デバイス。
  35. プラトー区域が流体流路の表面に対してほぼ平行である、請求項33記載の流体デバイス。
  36. 請求項1における流体デバイスであって、
    該デバイスは、
    流体流路と、該流体流路中に配置された、該流体流路中の液体の流れを制限する毛細管バリアとを含み、
    該毛細管バリアが、
    （a）該流体流路の表面から80°よりも小さい第一の角度で突出する第一のランプ部；
    （b）プラトー区域；および
    （c）該プラトー区域から該流体流路の該表面まで延びる第二のランプ部
    を含み、
    該第二のランプ部が、80°よりも小さい第二の角度で該表面と交差する、
    前記流体デバイス。
  37. 第一および第二の角度が同一または実質的に同一である、請求項36記載の流体デバイス。
  38. 第一および第二の角度が異なる、請求項36記載の流体デバイス。
  39. 請求項1における流体デバイスであって、
    該デバイスは、
    （a）台形の断面積を含み；
    （b）流体流路の内面から突出し；
    （c）該流体流路の該内面に対して実質的に平行であるプラトー面を有し；
    （d）該プラトー面を該流体流路の該内面に接続する、該流体流路の長さに沿って斜度が変化するランプ面を有し；
    （e）該流体流路の長さに沿って流れる液体のメニスカスを止めかつ配置するように、構成および配設されている、
    毛細管バリア
    を含む流体流路を含む、前記流体デバイス。
  40. 毛細管バリアが、液－液界面を作製するようにさらに構成および配設されている、請求項39記載の流体デバイス。
  41. 請求項1における流体デバイスであって、
    該デバイスは、
    1つまたは複数のブランチ型流体回路を含み、
    該ブランチ型流体回路それぞれが、等速電気泳動（「ITP」）ブランチと、該ITPブランチと連通した溶出ブランチとを含み、
    （a）該ITPブランチが、すべて互いに連通した、後続電解質緩衝液リザーバ、試料流路、先導電解質緩衝液流路、第一の先導緩衝液電解質リザーバおよび第二の先導電解質緩衝液リザーバを含み、
    （i）該試料流路が、第一のクリフ型毛細管バリアによって該後続電解質リザーバから切り離され、第二のクリフ型毛細管バリアによって該先導電解質緩衝液流路から切り離され、
    （ii）該先導電解質リザーバが第一のプラトー型毛細管バリアによって該第二の先導電解質リザーバから切り離され；
    （b）該溶出ブランチが、すべて互いに連通した、溶出流路、第一の溶出緩衝液リザーバおよび第二の溶出緩衝液リザーバを含み、
    （i）該第一の溶出緩衝液リザーバが第二のプラトー型毛細管バリアによって該第二の溶出緩衝液リザーバから切り離され、
    （ii）該先導電解質緩衝液流路が第三のプラトー型毛細管バリアによって該溶出流路の少なくとも一部から切り離されている、
    前記流体デバイス。
  42. 請求項1における流体デバイスであって、
    該デバイスは、
    流体流路を含み、
    該流体流路が、
    （a）第三の壁に対して実質的に平行な第一の壁、および第四の壁に対して実質的に平行な第二の壁；ならびに
    （b）毛細管バリア
    を含み、
    該毛細管バリアが、
    （i）該第二の壁の内面に配置され、またはその中に組み込まれ、実質的に該第一の壁と該第三の壁との間に延びる側面；
    （ii）それぞれ該第一および第三の壁に接続されている、それらの中に組み込まれている、またはそれらに隣接する、台形の断面積をそれぞれが含む第一および第二の外側壁；
    （iii）該第二の壁に対して実質的に平行であり、該第二および第四の壁の間に位置するプラトー面；ならびに
    （iv）該第二の壁を該プラトー面に接続する、該流体流路の長さに沿って斜度が変化するランプ部
    を含む、
    前記流体デバイス。
  43. 請求項1における流体デバイスであって、
    該デバイスは、
    流体流路を含み、
    該流体流路が、
    該流体流路の第一の壁から該流体流路の中へ突出する毛細管バリア
    を含み、
    該毛細管バリアが、
    台形の断面積をそれぞれが有する2つの外側面；
    該流路の該第一の壁に対して実質的に平行なプラトー側；および
    （c）1つの縁が該プラトー側と交差して、該毛細管バリアの内鈍角を形成し、反対側の縁が該流路の該第一の壁と交差して、該毛細管バリアの内鋭角を形成するランプ部
    を含む、
    前記流体デバイス。
  44. （a）（i）第一の試料リザーバ；
    （ii）該試料リザーバと流体連通した、後続電解質緩衝液を含む後続電解質緩衝液リザーバ；および
    （iii）該試料リザーバと流体連通した、先導電解質緩衝液を含む先導電解質緩衝液流路
    を含む、請求項1記載の前記流体デバイス中の第一の等速電気泳動（ITP）回路；
    （b）該先導電解質緩衝液流路中の温度変化を検出するように構成されたセンサ；ならびに
    （c）該第一の等速電気泳動回路中の電圧または電流をモニタし、該第一の等速電気泳動回路内で定電流を供給するように構成された装置
    を含む、流体システム。
  45. （a）（i）第一の流体流路と流体連通した第一の試料リザーバ；
    （ii）該第一の流体流路と流体連通した第一、第二および第三の緩衝液リザーバであって、該第一および第二の緩衝液リザーバが、第一の毛細管バリアによって切り離されている、第一、第二および第三の緩衝液リザーバ；ならびに
    （iii）該第一の流体流路と流体連通した溶出リザーバ
    を含む、請求項1記載の前記流体デバイス中の第一の等速電気泳動（ITP）回路；
    （b）第一の等速電気泳動領域内の該第一の流体流路中の温度変化を検出するように構成されたセンサ；ならびに
    （c）電圧または電流をモニタし、該第一の等速電気泳動回路内で定電流を供給するように構成された装置
    を含む、流体システム。
  46. 請求項1における流体デバイスであって、
    該デバイスは、
    第一の液体流路；
    該第一の液体流路と流体連通した気体流路；
    該気体流路と流体連通した空気ポート；および
    該空気ポートを横切って配置された通気性の疎水性メンブレン
    を含み、
    該疎水性メンブレンが、液体透過性ではなく、該空気ポートを介して該気体流路に負圧が加えられたとき液体が該空気ポートから出ることを阻止するように構成されている、
    前記流体デバイス。
  47. 空気ポートの上に配置されたガスケットをさらに含む、請求項46記載の流体デバイス。
  48. 請求項1における流体デバイスであって、
    該デバイスは、
    1つまたは複数のブランチ型流体回路を含み
    該ブランチ型流体回路それぞれが、等速電気泳動（「ITP」）ブランチと、該ITPブランチと連通した溶出ブランチとを含み、
    該ITPブランチが、すべて互いに連通した、後続電解質緩衝液リザーバ、試料流路、先導電解質緩衝液流路、第一の先導緩衝液電解質リザーバおよび第二の先導電解質緩衝液リザーバを含み；
    該溶出ブランチが溶出流路および溶出ウェルを含み、該溶出ウェルが、該溶出流路と連通した第一および第二のスルーホールを含む、
    前記流体デバイス。
  49. 第一および第二のスルーホールが、円形であるか、カーブしているか、または楕円形である、請求項48記載の流体デバイス。
  50. 第一のスルーホールおよび第二のスルーホールが、溶出ウェル内の同じまたは異なる垂直面上にある、請求項48記載の流体デバイス。
  51. 請求項1における流体デバイスであって、
    該デバイスは、
    第一のスルーホール中の端部で終端する第一の流路；
    第二のスルーホール中の端部で終端する第二の流路；および
    25mm以下、15mm以下、10mm以下または10mmよりも大きい高さを有する壁によって画定された流体リザーバ
    を含み、
    該リザーバが、該第一および第二のスルーホールを通して2つの流体流路それぞれと流体連通し、該第一のスルーホールが、該第二のスルーホールよりも低い、該リザーバ中の位置で該リザーバに入る、
    前記流体デバイス。
  52. 第一の流路が第一の電極と連通し；
    第二の流路が第二の電極と連通し；
    該流路およびリザーバが導電性流体を含み、該第一および第二の電極にかかる電圧の印加が、該リザーバ中を移動する電流を発生させる、
    請求項51記載の流体デバイス。
  53. 流路およびリザーバが導電性流体を含み、第一の流路がイオン性分析対象物をさらに含む、請求項51記載の流体デバイスを提供する工程；
    第一および第二の電極にかけて電圧を印加して、リザーバを通って移動する電流を発生させる工程；ならびに
    該分析対象物を第一のスルーホールに通して該リザーバの中へ移動させる工程
    を含む、方法。
  54. 請求項1における流体デバイスであって、
    該デバイスは、
    1つまたは複数のブランチ型流体回路を含み、
    該ブランチ型流体回路それぞれが、
    すべて互いに連通した、後続電解質緩衝液リザーバ、試料流路、先導電解質緩衝液流路、第一の先導電解質緩衝液リザーバおよび第二の先導電解質緩衝液リザーバを含む等速電気泳動（「ITP」）ブランチと、
    該試料流路と連通した第一のスルーホールを含む試料リザーバと
    を含む、
    前記流体デバイス。
  55. 第一のスルーホールが正方形または長方形を有する、請求項54記載の流体デバイス。
  56. 請求項1～28および33～55のいずれか一項記載の前記流体デバイスに試料を装填する工程；および
    該サンプルに電流を印加する工程
    を含む、等速電気泳動（ITP）の実行方法。
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