JP5562342B2 - 多重チャネルの分取用電気泳動システム - Google Patents

多重チャネルの分取用電気泳動システム Download PDF

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Description

関連出願
この出願は、２００８年１０月８日に出願された仮出願ＵＳＳＮ６１／１９５，５６６および２００９年２月５日に出願された仮出願ＵＳＳＮ６１／１５０，２４３（これらの内容は、それらの全体が参考として各々本明細書に援用される）に関する。
発明の分野
本発明は、概して、分子生物学の分野に関する。本発明のシステムおよび方法は、生物学的試料からのＤＮＡ、ＲＮＡ、およびタンパク質を調製し、分析するために使用される。
ＤＮＡ断片の電気泳動分離は、次世代ＤＮＡ配列決定、医療診断、法科学、およびＤＮＡ計算（ＤＮＡ ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ）を含む、分子および臨床生物学ならびに医学におけるいくつかの目的のために使用される。
ＤＮＡの分取ゲル電気泳動は、小規模での良好な解像度、適切な能力、および使用の容易性を有する。しかしながら、手動工程は、多大な時間と労力の両方を要する。批判的に言うと、ゲルから所望のＤＮＡ画分を除去するのが困難である。この除去工程は、関心のＤＮＡを含有するゲルからバンドまたは一部を切除した後、酵素、遠心分離、凍結等の使用を含む種々の化学的および物理的手段により、それを抽出することを日常的に必要とする。重要なことに、これらの方法は、回収されたＤＮＡの量を実質的に低減し、得られるＤＮＡを大量の流体に希釈し、したがって、それを少量の使用可能なアリコートに再濃縮するための時間と費用がさらに必要となる。この問題は、分子生物学の分野において非常に意味深く、実際には、少量の流体のゲルからのＤＮＡの除去は、課題を達成するための各種のキット、試薬、およびデバイスを作製するための別の産業を生み出した。しかしながら、実証された必要性および当業者の努力にも関わらず、解決策はまだ開発されていない。
本発明は、電気泳動カセットおよび分取電気泳動システムを含む構成物（ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ）ならびに試料から検体を分画する方法を提供する。本発明の電気泳動カセットおよび分取電気泳動システムは、生物学的試料から特定の、もしくは所望の分子量または電気泳動移動度の核酸もしくはポリペプチドを分画し、次に、検体およびイオン浸透性バリアを横切ってそれらを溶出チャンバに引き込むことにより、ゲルマトリクスまたは緩衝組成物から所望の核酸またはポリペプチドを抽出する。
具体的には、本発明は、少なくとも１つのマクロ流体分離チャネルを含むプレートであって、このチャネルは、第１の物理的かつ電気的に隔離された部分ならびに第２の物理的かつ電気的に隔離された部分を有する、プレート；ならびに物理的かつ電気的に隔離された部分の１つまたはもう１つに位置付けされた溶出チャンバを含む電気泳動カセットを提供し、該チャンバは、少なくとも１つの溶出空洞および検体不浸透性バリアを備える。溶出チャンバは、取り付けられるか、または取り外し可能である。例えば、溶出チャンバは、溶出チャンバ挿入部を分離チャネルの第１または第２の物理的かつ電気的に隔離された部分内の溶出チャンバ空洞に挿入し、液体ゲルマトリクス組成物を分離チャネルに挿入し、ゲルマトリクス組成物を凝固し、溶出チャンバ挿入部を除去し、これによって溶出チャンバを生成し、溶出チャンバの遠位側面上に検体不浸透性バリアを設置し、溶出チャンバを溶出緩衝組成物で充填することにより生成される。「凝固」という用語は、液体マトリクスが固体ゲル形態（温度依存性であってもよい）に組織化される工程か、または代替的に、液体マトリクス構成要素が重合化され、固体ゲルを形成する工程のいずれかを記載するものである。使用されるゲルマトリクス組成物に関わらず、組成物は、液体として注入され、カセットの内部に入ると、次に固体に変換する。
代替的に、または加えて、上記の電気泳動カセットの溶出チャンバはさらに、検体浸透性バリア、試料除去ポートを含む試料収集チャンバ、および検体不浸透性バリアのうちの少なくとも１つを含む。
さらに、溶出チャンバは取り外し可能である。溶出チャンバの特定の実施形態において、チャンバは、電気泳動の方向に向かって、第１の取り外し可能な側面、検体浸透性膜、試料収集チャンバ、検体不浸透性膜、および第２の取り外し可能な側面を含む。取り外し可能な側面は、検体浸透性膜もしくは検体不浸透性膜のいずれかを試料収集チャンバに結合するための開口部、突起部、または陥凹部のうちの少なくとも１つを有する、試料収集チャンバの取り外し可能な部分である。代替的に、取り外し可能な側面は、試料収集チャンバの第１の側面および第２の側面内に嵌合するＯリングであり、検体浸透性膜もしくは検体不浸透性膜のいずれかを試料収集チャンバに結合する。取り外し可能な溶出チャンバも、上述のように、溶出チャンバ挿入部として使用される。取り外し可能なチャンバは、分離チャネルの第１または第２の物理的かつ電気的に隔離された部分内の溶出チャンバ空洞に取り付けられる。
溶出チャンバの検体浸透性バリアは、親水性膜またはフィルタである。特定の実施形態において、検体浸透性バリアは、０．４ミクロンから５０ミクロン、好ましくは、０．４ミクロンから１ミクロンの間の範囲の直径を有する、少なくとも１つの細孔を含む。
溶出チャンバの検体不浸透性バリアは、膜、フィルタ、フィルム、またはそれらの任意の組み合わせである。好ましくは、検体不浸透性バリアは、限外濾過膜または伝導性フィルムである。特定の実施形態において、限外濾過膜は、０．００１ミクロンから０．１ミクロンの間の範囲の直径を有する、少なくとも１つの細孔を含有する。代替的に、または加えて、限外濾過膜は、１，０００から３０，０００ダルトンの間の分子量カットオフを有する。好ましくは、限外濾過膜は、３，０００から１０，０００ダルトンの間の分子量カットオフを有する。他の実施形態において、検体不浸透性バリアは、検体と同じ電荷を有する伝導性フィルムまたは負に荷電した硫酸基と接触する伝導性フィルムを含む。特定の態様において、検体不浸透性バリアは、Ｎａｆｉｏｎである。
電気泳動カセットはさらに、分離チャネルと第１の物理的かつ電気的に隔離された部分および第２の物理的かつ電気的に隔離された部分のうちの少なくとも１つとの間に提供される狭窄点も含む。
カセットの特定の実施形態において、少なくとも１つのマクロ流体分離チャネルは、一端から狭窄点まで次第に細くなっている。代替的に、または加えて、少なくとも１つのマクロ流体分離チャネルは、光学的に透明である。他の実施形態において、分離チャネルは、少なくとも１つの側面上で、１つの側面上でのみ、または１つの側面上の一部分上でのみ光学的に透明である。例えば、分離チャネルは、下面、上面、または下面および上面の両方上で光学的に透明である。好ましくは、光学的透明性は、試料ウェル空洞の遠位端から分割点までの分離チャネルに沿って維持される。
電気泳動カセットは、１個から５個のマクロ流体分離チャネルを含む。代替的に、カセットは、１個から９個、または１個から１３個のマクロ流体分離チャネルを含む。電気泳動カセットに含まれるマクロ流体分離チャネルの最大数は、カセットを読み取る検出システムの能力により決定され、理論では、最大数は存在しないが、２５個から３３個のマクロ流体チャネルが実用範囲である。
電気泳動カセットは、マクロ流体分離チャネルのそれぞれにバッファーリザーバーも含む。
電気泳動カセットは、プレートのカバーを含む。一態様において、カバーは、プレートの上部の形状に対応する形状を含む。別の態様において、カバーは、バッファーリザーバーのうちの少なくとも１つと整列する開口部、突出部、および陥凹部のうちの少なくとも１つを含む。代替的に、または加えて、カバーは、マクロ流体チャネル、バッファーリザーバー、試料ウェル空洞、試料除去ポート、溶出リザーバー、廃棄物リザーバー、ならびに第１の物理的かつ電気的に隔離された部分および第２の物理的かつ電気的に隔離された部分のうちの少なくとも１つと整列する開口部、突出部、および陥凹部のうちの少なくとも１つを含む。
その上、電気泳動カセットは、試料ウェル空洞、溶出リザーバー、および廃棄物リザーバーのうちの少なくとも１つを含む。本発明の特定の実施形態において、溶出リザーバーおよび廃棄物リザーバーは、それぞれ、第１の物理的かつ電気的に隔離された部分ならびに第２の物理的かつ電気的に隔離された部分の端部に提供される。
電気泳動カセットは、マクロ流体チャネルと溶出リザーバーと廃棄物リザーバーとの間に提供される分割点をさらに含む。カセットの特定の実施形態において、狭窄点は、分割点である。
電気泳動カセットのマクロ流体チャネルは、ゲルマトリクス組成物、液体緩衝組成物、固体緩衝組成物のうちの少なくとも１つを含む。態様において、ゲルマトリクス組成物、液体緩衝組成物、固体緩衝組成物のうちの少なくとも１つは、フルオロフォアまたは発色団のうちの少なくとも１つを含有する。フルオロフォアは、検体であるか、または検体に結合されるかのいずれかである。同様に、発色団は、検体であるか、または検体に結合されるかのいずれかである。代表的なフルオロフォアは、ポリ核酸（ｐｏｌｙｎｕｃｌｅｉｃ ａｃｉｄ）に結合し、ポリ核酸検体の検出を可能にする、臭化エチジウムである。その上、ポリペプチド検体は、発色団である。なぜなら、わずかな紫外線の吸収によってそれが検出され得るからである。
電気泳動カセットの少なくとも１つのマクロ流体分離チャネルは、ゲルマトリクス組成物を収容する。一態様において、ゲルマトリクス組成物は、第１の物理的かつ電気的に隔離された部分および第２の物理的かつ電気的に隔離された部分のうちの少なくとも１つを含む、マクロ流体分離チャネルの容量を充填する。別の態様において、ゲルマトリクス組成物は、少なくとも１つの試料ウェル空洞内の少なくとも１つの試料ウェルを画定する。
マクロ流体チャネルはさらに、試料ウェル空洞と分割点との間に配設されるレンズを収容する。レンズは、ゲルマトリクス組成物を含む。特定の実施形態において、レンズのゲルマトリクス組成物は、高濃度の重合体を含有し、これによって、レンズをより高密度にする。レンズは、電気泳動の方向に沿った曲線を含む、任意の形状を取る。機能的に、レンズは、検体の少なくとも１つに集束する。レンズは、分離チャネル内の狭窄点もしくは検出ゾーンに対して近位に、または遠位に位置付けられる。
さらに、電気泳動カセットの少なくとも１つのマクロ流体分離チャネルは、緩衝組成物を含む。一態様において、緩衝組成物は、少なくとも１つのバッファーリザーバー、少なくとも１つの試料ウェル、少なくとも１つの溶出リザーバー、および少なくとも１つの廃棄物リザーバーの容量を充填する。
電気泳動カセットの少なくとも１つの溶出チャンバは、溶出緩衝組成物を含む。一態様において、溶出緩衝組成物は、少なくとも１つの溶出チャンバの容量を充填する。
本発明の電気泳動カセットは、種々の検出システムに適合するものとする。そのようなものとして、カセットの特定の実施形態は、内蔵型電極アレイを含む。この態様において、カセットは、バッファーリザーバーと分離チャネルの対応する端部との間に配設される陰極、第１の物理的かつ電気的に隔離された部分の一方の端部と溶出リザーバーとの間に配設される陽極、第２の物理的かつ電気的に隔離された部分の一方の端部と廃棄物リザーバーとの間に配設される陽極を収容する。
電気泳動カセットはさらに、取り外し可能なシールを含む。シール材料の例としては、重合体、接着フィルム、およびテープであるが、これらに限定されない。シールは、カバーの開口部、突出部、および陥凹部のうちの少なくとも１つを密閉する。代替的に、または加えて、シールは、電気泳動カセットの全体を密閉する。機能的に、シールは、保管中のカセット内に収容される緩衝組成物およびゲルマトリクス組成物の漏出および蒸発を防ぐ。その上、シールは、保管中、カセット内に収容される緩衝組成物およびゲルマトリクス組成物が電極アレイに接触する、またはそれを腐食するのを防ぐ。
電気泳動カセット内に存在する機能に関わらず、カセットは、使い捨てである。
本発明は、電気泳動カセットの作製方法も提供し、この方法は、上記の電気泳動カセットを提供するステップであって、このカセットがさらに、バッファーリザーバー挿入部、試料ウェル挿入部、および廃棄物リザーバー挿入部ならびにカバーのうちの少なくとも１つを含み、バッファーリザーバー挿入部が、ベントを含み、バッファーリザーバー挿入部が、バッファーリザーバーと整列されるカバープレートの開口部を横断し、試料ウェル挿入部が、試料ウェル空洞と整列されるカバープレートの開口部を横断し、廃棄物リザーバー挿入部が、注入ポートを含み、廃棄物リザーバー挿入部が、廃棄物リザーバーと整列されるカバープレートの開口部を横断する、ステップと、注入ポートを通してゲルマトリクス組成物を注入するステップと、ゲルマトリクス組成物を凝固させるステップ（ここで、ゲルマトリクス組成物が液体から固体に転換する）と、バッファーリザーバー挿入部、試料ウェル挿入部、および廃棄物リザーバー挿入部を除去するステップ（ここで、バッファーリザーバー、試料ウェル、溶出リザーバー、および廃棄物リザーバーが生成される）と、バッファーリザーバー、溶出リザーバー、および廃棄物リザーバーを緩衝組成物で充填するステップと、溶出チャンバを溶出緩衝組成物で充填するステップと、電気泳動カセットを密封するステップとを含む。
一態様において、上記方法は、
注型固定具を提供するステップであって、ここで固定具が、カセットの上部に接触する前面プレート（これは、バッファーリザーバー挿入部のベントおよび分離チャネルのうちの少なくとも１つと整列する少なくとも１つの開口部を含む）と、カセットの底部に接触する後面プレート（これは、少なくとも１つの開口部を含む）とを含む、ステップと、
電気泳動カセットに注型固定具を取り付けるステップであって、ここで、後面プレートは電気泳動カセットの底部に接触し、前面プレートは電気泳動カセットの上部に接触し、後面プレートおよび前面プレートは相互に取り付けられ、
ここで、注型固定具は、注入ステップの前に提供され、取り付けられる、ステップと
除去ステップ前に電気泳動カセットから注型固定具を取り外すステップとを含む。
この方法に従い、バッファーリザーバー挿入部は、バッファーリザーバーの容量を充填する。その上、試料ウェル挿入部は、試料ウェル空洞の容量を充填する。さらに、廃棄物リザーバー挿入部は、廃棄物リザーバーの容量を充填する。
この方法の一態様において、注型固定具は、挿入ステップおよび凝固ステップ中、水平または垂直である。
この方法に提供されるカセットは、１個から５個のマクロ流体分離チャネルを含む。代替的に、カセットは、１個から９個、または１個から１３個のマクロ流体分離チャネルを含む。
本発明は、試料内の検体の特性を検出するための検出システムも提供し、このシステムは、上述の電気泳動カセットと、陰極および陽極のうちの少なくとも１つを備える電極アレイ（陰極が、バッファーリザーバーと分離チャネルの対応する端部との間のカセット上の位置と整列し、陽極が、分離チャネルの物理的かつ電気的に隔離された部分と整列する）と、電気泳動カセットの分離チャネルの近くに位置付けられる検出器（検出器が検体の特性を検出する）と、検出器から受信した信号に基づき、少なくとも１つの陽極に電力を活性化または非活性化するように構成されるプロセッサと、該プロセッサ、陰極、および少なくとも１つの陽極のうちの少なくとも１つに電力を供給するための電力供給源および継電器のうちの少なくとも１つを備える電力モジュールとを含む。
このシステムの特定の実施形態において、検出された特性は、検体の光学特性である。代表的な光学特性は、発光または吸光であるが、これらに限定されない。さらに、検出された特性は、磁性、放射線、温度、色、エネルギー、または上記のいずれかの変化を含む。
このシステムの試料は、磁性標識、常磁性標識、放射性標識、酵素性標識、免疫学的な標識、または光学標識等の、検出可能な標識を含有する。光学標識の例としては、蛍光および光吸収化合物であるが、これらに限定されない。一態様において、試料は、蛍光化合物を含有し、検体は、蛍光化合物と複合体を形成する。別の態様において、蛍光化合物または検体は、フルオロフォアである。別の実施形態において、試料は、光吸収化合物を含み、検体は、光吸収化合物と複合体を形成する。代替的に、光吸収化合物または検体は、発色団である。
このシステムの検体は、試料または分子量マーカーである。
このシステムの好適な実施形態において、検出器は、第１のマクロ流体チャネル内の分子量マーカーの特性を検出し、プロセッサに信号を送信する。続いて、プロセッサは、検出器から信号を受信し、第２のマクロ流体チャネルの分割点で、検体のうちの少なくとも１つの分子量を決定するアルゴリズムを適用する。
本発明は、試料内の検体の分画方法を提供し、この方法は、本明細書に記載される電気泳動カセットを提供するステップ（カセットがさらに、バッファーリザーバー挿入部、試料ウェル挿入部、および廃棄物リザーバー挿入部ならびにカバーのうちの少なくとも１つ、を備え、該バッファーリザーバー挿入部は、ベントを含み、該バッファーリザーバー挿入部は、バッファーリザーバーと整列するカバープレートの開口部を横断し、該試料ウェル挿入部は、試料ウェル空洞と整列するカバープレートの開口部を横断し、該廃棄物リザーバー挿入部は、注入ポートを含み、該廃棄物リザーバー挿入部は、廃棄物リザーバーと整列するカバープレートの開口部を横断する）と、注入ポートを通してゲルマトリクス組成物を挿入するステップと、ゲルマトリクス組成物を凝固させるステップ（ここで、ゲルマトリクス組成物が液体から固体に転換する）と、バッファーリザーバー挿入部、試料ウェル挿入部、および廃棄物挿入部を除去するステップ（ここでバッファーリザーバー、試料ウェル、溶出リザーバー、および廃棄物リザーバーが生成される）と、バッファーリザーバー、溶出リザーバー、および廃棄物リザーバーを緩衝組成物で充填するステップと、溶出チャンバを溶出緩衝組成物で充填するステップと、本明細書に記載される検出システムの中に電気泳動カセットを挿入するステップと、所望の分子量の検体のうちの少なくとも１つが、分離チャネルの分割点を横断していることをプロセッサが決定する時、溶出チャンバを備える分離チャネルの物理的かつ電気的に隔離された部分と整列する電極アレイの陽極を選択的に活性化するように、検出システムのプロセッサをプログラミングするステップと、試料を試料ウェルに加えるステップと、電気泳動カセットを横切って電圧を印加するステップと、溶出チャンバ中の所望の電気泳動移動度を有する試料の検体を収集し、これにより、試料内の検体を分画するステップとを含む。
この方法はさらに、注型固定具を提供するステップ（固定具は、カセットの上部に接触する前面プレート（この前面プレートは、バッファーリザーバー挿入部のベントおよび分離チャネルのうちの少なくとも１つと整列する少なくとも１つの開口部を備える）と、カセットの底部に接触する後面プレート（この後面プレートは、少なくとも１つの開口部を備える）とを含む）と、電気泳動カセットに注型固定具を取り付けるステップ（後面プレートが電気泳動カセットの底部に接触し、前面プレートが電気泳動カセットの上部に接触し、後面プレートおよび前面プレートが相互に取り付けられ、注型固定具は、注入ステップの前に提供され、取り付けられる）と、除去ステップ前に注型固定具を電気泳動カセットから取り外すステップとを含む。
この方法の一態様において、試料は、分子量マーカーを含有する。この方法の別の態様において、検体は、ポリ核酸またはポリペプチドである。その上、ポリ核酸は、デオキシリボ核酸（ＤＮＡ）またはリボ核酸（ＲＮＡ）を含有する。代替的に、または加えて、ポリ核酸は、二本鎖または一本鎖である。特定の態様において、ポリペプチドは、未変性であるか、または変性されている。
この方法の一態様において、試料は、検出可能な化合物を含有する。代表的な検出可能な化合物は、磁気的に、常磁的に、放射性的に、酵素的に、免疫学的に、または光学的に検出可能である。光学的に検出可能な化合物は、例えば、蛍光化合物および光吸収化合物である。特定の実施形態において、試料は、検体および蛍光化合物の複合体の少なくとも１つを含有する。一態様において、蛍光化合物は、フルオロフォアである。別の態様において、検体は、蛍光化合物またはフルオロフォアである。代替的に、または加えて、試料は、検体および光吸収化合物の複合体の少なくとも１つを含有する。一実施形態において、光吸収化合物は、発色団である。別の実施形態において、検体は、光吸収化合物または発色団である。
この方法に従い、ゲルマトリクス組成物、緩衝組成物、または溶出緩衝組成物のうちの少なくとも１つは、検体の少なくとも１つと複合体形成するフルオロフォアの少なくとも１つを含む。その上、ゲルマトリクス組成物、緩衝組成物、または溶出緩衝組成物のうちの少なくとも１つは、検体の少なくとも１つと複合体形成する発色団の少なくとも１つを含む。
この方法に従い、特定の電気泳動移動度を有する検体が検出される時、検出システムのプロセッサは、溶出チャンバを備える分離チャネルの物理的かつ電気的に隔離された部分と整列される電極アレイの陽極を選択的に活性化し、該特定の電気泳動移動度は、各マクロ流体チャネルにおいて異なる。
本発明は、電気泳動カセットを含む構成物を提供し、該電気泳動カセットは、（ａ）マクロ流体チャネルを含むチャネルプレートであって、ここでマクロ流体チャネルが、近位から遠位まで、バッファーリザーバー、分離チャネルの第１の端部、試料ウェル空洞、狭窄点、分割点、溶出チャンバ空洞、分離チャネルの第２の物理的かつ電気的に隔離された端部、分離チャネルの第３の物理的かつ電気的に隔離された端部、溶出リザーバー、および廃棄物リザーバーを備える、チャネルプレートと、（ｂ）近位から遠位まで、検体透過性バリア、試料除去ポートを有する試料収集チャンバ、および検体不透過性バリアを含む溶出チャンバであって、溶出モジュールが、溶出チャンバ空洞に取り付けられる、溶出チャンバと、（ｃ）チャネルプレートの上部に接触するカバープレートであって、ここでカバープレートが、近位から遠位まで、バッファーリザーバー、試料ウェル空洞、溶出チャンバ、分離チャネルの第２の物理的かつ電気的に隔離された端部と溶出リザーバーとの組み合わせ、ならびに分離チャネルの第３の物理的かつ電気的に隔離された端部と廃棄物リザーバーとの組み合わせと整列する、開口部、突起部、陥凹部のうちの少なくとも１つを含むする、カバープレートと、（ｄ）マクロ流体分離チャネルを充填し、試料ウェル空洞内の試料ウェルを画定するゲルマトリックス組成物と、（ｅ）バッファーリザーバー、試料ウェル、溶出リザーバー、および廃棄物リザーバーを充填する液体緩衝組成物と、（ｆ）溶出チャンバを充填する溶出緩衝組成物と、（ｇ）電気泳動カセットを密閉するシールとを含む。
したがって、本発明は以下の項目を提供する：
（項目１）
少なくとも１つのマクロ流体分離チャネルを含むプレートであって、上記チャネルは、第１の物理的かつ電気的に隔離された部分と、第２の物理的かつ電気的に隔離された部分とを有する、プレートと、
上記物理的かつ電気的に隔離された部分のうちの一方またはもう一方の上に位置付けられる、溶出チャンバであって、上記チャンバは、少なくとも１つの溶出空洞と、検体不透過性バリアとを備える、溶出チャンバと、
を備える、電気泳動カセット。
（項目２）
上記溶出チャンバはさらに、検体透過性バリア、試料除去ポートを含む試料収集チャンバ、および検体不透過性バリアのうちの少なくとも１つを備える、項目１に記載のカセット。
（項目３）
上記分離チャネルと上記第１の物理的かつ電気的に隔離された部分および上記第２の物理的かつ電気的に隔離された部分のうちの少なくとも１つとの間に提供される、狭窄点をさらに備える、項目１に記載のカセット。
（項目４）
上記マクロ流体分離チャネルのそれぞれに対するバッファーリザーバーをさらに備える、項目３に記載のカセット。
（項目５）
上記プレート用のカバーをさらに備える、項目１に記載のカセット。
（項目６）
試料ウェル空洞、溶出リザーバー、および廃棄物リザーバーのうちの少なくとも１つをさらに備える、項目４に記載のカセット。
（項目７）
上記マクロ流体チャネルと上記溶出リザーバーおよび上記廃棄物リザーバーとの間に提供される、分割点をさらに備える、項目６に記載のカセット。
（項目８）
上記溶出リザーバーおよび上記廃棄物リザーバーは、それぞれ、上記第１の物理的かつ電気的に隔離された部分ならびに上記第２の物理的かつ電気的に隔離された部分の端部に提供される、項目６に記載のカセット。
（項目９）
上記プレート用のカバーをさらに備え、上記カバーは、上記プレートの上部の形状に対応する形状を含む、項目１に記載のカセット。
（項目１０）
上記プレート用のカバーをさらに備え、上記カバーは、上記バッファーリザーバーのうちの少なくとも１つと整列する、開口部、突出部、および陥凹部のうちの少なくとも１つを含む、項目４に記載のカセット。
（項目１１）
上記プレート用のカバーをさらに備え、上記カバーは、上記マクロ流体チャネル、上記バッファーリザーバー、上記試料ウェル空洞、上記試料除去ポート、上記溶出リザーバー、上記廃棄物リザーバー、ならびに上記第１の物理的かつ電気的に隔離された部分および上記第２の物理的かつ電気的に隔離された部分のうちの少なくとも１つと整列する、開口部、突出部、および陥凹部のうちの少なくとも１つを含む、項目６に記載のカセット。
（項目１２）
上記分離チャネルは、一端から上記狭窄点まで次第に細くなっている、項目３に記載のカセット。
（項目１３）
上記狭窄点は、上記分割点である、項目７に記載のカセット。
（項目１４）
上記カセットは、使い捨てである、項目１に記載のカセット。
（項目１５）
上記カセットはさらに、
上記バッファーリザーバーと上記分離チャネルの対応する端部との間に配設される、陰極と、
上記第１の物理的かつ電気的に隔離された部分の端部と上記溶出リザーバーとの間に配設される、陽極と、
上記第２の物理的かつ電気的に隔離された部分の端部と上記廃棄物リザーバーとの間に配設される、陽極と、
を備える、項目６に記載のカセット。
（項目１６）
上記マクロ流体チャネルは、ゲルマトリクス組成物、液体緩衝組成物、固体緩衝組成物のうちの少なくとも１つを含む、項目１に記載のカセット。
（項目１７）
ゲルマトリクス組成物、液体緩衝組成物、固体緩衝組成物のうちの少なくとも１つは、フルオロフォアまたは発色団のうちの少なくとも１つを含む、項目１６に記載のカセット。
（項目１８）
少なくとも１つのマクロ流体分離チャネルはさらに、ゲルマトリクス組成物を含む、項目７に記載のカセット。
（項目１９）
上記ゲルマトリクス組成物は、上記第１の物理的かつ電気的に隔離された部分および上記第２の物理的かつ電気的に隔離された部分のうちの少なくとも１つを含む、上記マクロ流体分離チャネルの容量を充填する、項目１８に記載のカセット。
（項目２０）
上記ゲルマトリクス組成物は、少なくとも１つの試料ウェル空洞内の少なくとも１つの試料ウェルを画定する、項目１８に記載のカセット。
（項目２１）
少なくとも１つのマクロ流体チャネルはさらに、緩衝組成物を含む、項目１８に記載のカセット。
（項目２２）
上記緩衝組成物は、少なくとも１つのバッファーリザーバー、少なくとも１つの試料ウェル、少なくとも１つの溶出リザーバー、および少なくとも１つの廃棄物リザーバーの容量を充填する、項目２１に記載のカセット。
（項目２３）
少なくとも１つの溶出チャンバはさらに、溶出緩衝組成物を含む、項目２１に記載のカセット。
（項目２４）
上記溶出緩衝組成物は、少なくとも１つの溶出チャンバの容量を充填する、項目２３に記載のカセット。
（項目２５）
上記カセットはさらに、除去可能なシールを備える、項目２３に記載のカセット。
（項目２６）
上記シールは、上記カバーの開口部、突出部、および陥凹部のうちの少なくとも１つを取り囲む、項目２５に記載のカセット。
（項目２７）
少なくとも１つのマクロ流体分離チャネルは、光学的に透明である、項目１に記載のカセット。
（項目２８）
上記分離チャネルは、少なくとも１つの側面上で光学的に透明である、項目２７に記載のカセット。
（項目２９）
上記分離チャネルは、一側面上でのみ光学的に透明である、項目２７に記載のカセット。
（項目３０）
上記カセットは、１個から５個のマクロ流体分離チャネルを備える、項目１に記載のカセット。
（項目３１）
上記カセットは、１個から９個のマクロ流体分離チャネルを備える、項目１に記載のカセット。
（項目３２）
上記カセットは、１個から１３個のマクロ流体分離チャネルを備える、項目１に記載のカセット。
（項目３３）
上記マクロ流体チャネルはさらに、上記試料ウェル空洞と上記分割点との間に配設される、レンズを備える、項目７に記載のカセット。
（項目３４）
上記レンズは、ゲルマトリクス組成物を含む、項目３３に記載のカセット。
（項目３５）
上記溶出チャンバの上記検体透過性バリアは、親水性膜またはフィルタを備える、項目１に記載のカセット。
（項目３６）
上記検体透過性バリアは、０．４ミクロンから５０ミクロンの間の範囲の直径を有する、少なくとも１つの細孔を備える、項目３５に記載のカセット。
（項目３７）
上記検体透過性バリアは、０．４ミクロンから１ミクロンの間の範囲の直径を有する、少なくとも１つの細孔を備える、項目３５に記載のカセット。
（項目３８）
上記溶出チャンバの上記検体不透過性バリアは、膜、フィルタ、フィルム、またはそれらの任意の組み合わせである、項目１に記載のカセット。
（項目３９）
上記検体不透過性バリアは、限外濾過膜または伝導性フィルムである、項目３８に記載のカセット。
（項目４０）
上記限外濾過膜は、０．００１ミクロンから０．１ミクロンの間の範囲の直径を有する、少なくとも１つの細孔を備える、項目３９に記載のカセット。
（項目４１）
上記限外濾過膜は、１，０００から３０，０００ダルトンの分子量カットオフを有する、項目３９に記載のカセット。
（項目４２）
上記限外濾過膜は、３，０００から１０，０００ダルトンの分子量カットオフを有する、項目３９に記載のカセット。
（項目４３）
上記検体不透過性バリアは、上記検体と同じ電荷を有する、伝導性フィルムを備える、項目３９に記載のカセット。
（項目４４）
上記検体不透過性バリアは、負に荷電した硫酸基と接触した伝導性フィルムを備える、項目３９に記載のカセット。
（項目４５）
上記検体不透過性バリアは、Ｎａｆｉｏｎである、項目３９に記載のカセット。
（項目４６）
電気泳動カセットを作製する方法であって、
項目１に記載の電気泳動カセットを提供するステップであって、上記カセットはさらに、バッファーリザーバー挿入部、試料ウェル挿入部、廃棄物リザーバー挿入部、およびカバーのうちの少なくとも１つを備え、上記バッファーリザーバー挿入部は、ベントを含み、上記バッファーリザーバー挿入部は、上記バッファーリザーバーと整列される上記カバープレートの開口部を横断し、上記試料ウェル挿入部は、上記試料ウェル空洞と整列される上記カバープレートの開口部を横断し、上記廃棄物リザーバー挿入部は、注入ポートを含み、上記廃棄物リザーバー挿入部は、上記廃棄物リザーバーと整列される上記カバープレートの開口部を横断する、ステップと、
上記注入ポートを通してゲルマトリクス組成物を挿入するステップと、
上記ゲルマトリクス組成物を凝固させるステップであって、上記ゲルマトリクス組成物は、液体から固体に転換する、ステップと、
上記バッファーリザーバー挿入部、上記試料ウェル挿入部、および上記廃棄物リザーバー挿入部を除去するステップであって、ここで試料ウェルが生成される、ステップと、
上記バッファーリザーバー、上記溶出リザーバー、および上記廃棄物リザーバーを緩衝組成物で充填するステップと、
上記溶出チャンバを溶出緩衝組成物で充填するステップと、
上記電気泳動カセットを密封するステップと、
を含む、方法。
（項目４７）
注型固定具を提供するステップであって、上記固定具は、
上記カセットの上部に接触する前面プレートであって、上記前面プレートは、上記バッファーリザーバー挿入部のベントおよび上記分離チャネルのうちの少なくとも１つと整列する、少なくとも１つの開口部を備える、前面プレートと、
上記カセットの底部に接触する後面プレートであって、上記後面プレートは、少なくとも１つの開口部を備える、後面プレートと、を含む、ステップと、
上記電気泳動カセットに上記注型固定具を取り付けるステップであって、上記後面プレートは、上記電気泳動カセットの底部に接触し、上記前面プレートは、上記電気泳動カセットの上部に接触し、上記後面プレートおよび上記前面プレートは、相互に取り付けられ、
上記注型固定具は、上記注入ステップの前に提供され、取り付けられる、ステップと、
上記除去ステップの前に、上記注型固定具を上記電気泳動カセットから取り外すステップと、
をさらに含む、項目４６に記載の方法。
（項目４８）
上記バッファーリザーバー挿入部は、上記バッファーリザーバーの容量を充填する、項目４６に記載の方法。
（項目４９）
上記試料ウェル挿入部は、上記試料ウェル空洞の容量を充填する、項目４６に記載の方法。
（項目５０）
上記廃棄物リザーバー挿入部は、上記廃棄物リザーバーの容量を充填する、項目４６に記載の方法。
（項目５１）
上記注型固定具は、上記挿入ステップおよび上記凝固ステップ中に、水平または垂直である、項目４７に記載の方法。
（項目５２）
上記電気泳動カセットは、１個から５個のマクロ流体分離チャネルを備える、項目４６に記載の方法。
（項目５３）
上記電気泳動カセットは、１個から９個のマクロ流体分離チャネルを備える、項目４６に記載の方法。
（項目５４）
上記電気泳動カセットは、１個から１３個のマクロ流体分離チャネルを備える、項目４６に記載の方法。
（項目５５）
試料内の検体の特性を検出するための検出システムであって、
項目１に記載のカセットと、
陰極および陽極のうちの少なくとも１つを備える、電極アレイであって、上記陰極は、上記バッファーリザーバーと上記分離チャネルの対応する端部との間で上記カセット上の位置と整列し、上記陽極は、上記分離チャネルの物理的かつ電気的に隔離された部分と整列する、電極アレイと、
上記電気泳動カセットの上記分離チャネルの近くに位置付けられる、検出器であって、上記検出器は、検体の特性を検出する、検出器と、
上記検出器から受信した信号に基づき、少なくとも１つの陽極への電力を活性化または非活性化するように構成される、プロセッサと、
上記プロセッサ、上記陰極、および少なくとも１つの陽極のうちの少なくとも１つに電力を提供するための電源および継電器のうちの少なくとも１つを備える、電力モジュールと、
を備える、検出システム。
（項目５６）
上記特性は、検体の光学特性である、項目５５に記載のシステム。
（項目５７）
上記試料は、蛍光化合物を含み、上記検体は、上記蛍光化合物との複合体を形成する、項目５５に記載のシステム。
（項目５８）
上記蛍光化合物は、フルオロフォアである、項目５７に記載のシステム。
（項目５９）
上記試料は、光吸収化合物を含み、上記検体は、上記光吸収化合物との複合体を形成する、項目５５に記載のシステム。
（項目６０）
上記光吸収化合物は、発色団である、項目５９に記載のシステム。
（項目６１）
上記光学特性は、発光である、項目５６に記載のシステム。
（項目６２）
上記光学特性は、吸光である、項目５６に記載のシステム。
（項目６３）
上記検体は、試料または分子量マーカーである、項目５５に記載のシステム。
（項目６４）
上記検出器は、第１のマクロ流体チャネル内の上記分子量マーカーの特性を検出し、上記プロセッサに信号を送信する、項目６３に記載のシステム。
（項目６５）
上記プロセッサは、上記検出器から上記信号を受信し、第２のマクロ流体チャネルの上記分割点で、検体のうちの少なくとも１つの分子量を決定するアルゴリズムを適用する、項目６４に記載のシステム。
（項目６６）
試料内の検体を分画する方法であって、
項目１に記載の電気泳動カセットを提供するステップであって、上記カセットはさらに、バッファーリザーバー挿入部、試料ウェル挿入部、廃棄物リザーバー挿入部、およびカバーのうちの少なくとも１つを備え、上記バッファーリザーバー挿入部は、ベントを含み、上記バッファーリザーバー挿入部は、上記バッファーリザーバーと整列される上記カバープレートの開口部を横断し、上記試料ウェル挿入部は、上記試料ウェル空洞と整列される上記カバープレートの開口部を横断し、上記廃棄物リザーバー挿入部は、注入ポートを含み、上記廃棄物リザーバー挿入部は、上記溶出リザーバーおよび上記廃棄物リザーバーと整列される上記カバープレートの開口部を横断する、ステップと、
上記注入ポートを通してゲルマトリクス組成物を挿入するステップと、
上記ゲルマトリクス組成物を凝固させるステップであって、上記ゲルマトリクス組成物は、液体から固体に転換する、ステップと、
上記バッファーリザーバー挿入部、上記試料ウェル挿入部、および上記廃棄物リザーバー挿入部を除去するステップであって、ここで試料ウェルが生成される、ステップと、
上記バッファーリザーバー、上記溶出リザーバー、および上記廃棄物リザーバーを緩衝組成物で充填するステップと、
上記溶出チャンバを溶出緩衝組成物で充填するステップと、
上記電気泳動カセットを項目６５に記載の検出システムの中に挿入するステップと、
所望の分子量の検体のうちの少なくとも１つが上記分離チャネルの分割点を横断していることを、上記プロセッサが決定する時に、上記溶出チャンバを備える、上記分離チャネルの上記物理的かつ電気的に隔離された部分と整列される、上記電極アレイの上記陽極を選択的に活性化するように、上記検出システムの上記プロセッサをプログラミングするステップと、
上記試料を上記試料ウェルに加えるステップと、
上記電気泳動カセットを横切って電圧を印加するステップと、
上記溶出チャンバの中に、所望の電気泳動移動度を有する、上記試料の検体を収集し、それにより、試料内の検体を分画するステップと、
を含む、方法。
（項目６７）
注型固定具を提供するステップであって、上記固定具は、
上記カセットの上部に接触する前面プレートであって、上記前面プレートは、上記バッファーリザーバー挿入部のベントおよび上記分離チャネルのうちの少なくとも１つと整列する、少なくとも１つの開口部を備える、前面プレートと、上記カセットの底部に接触する後面プレートであって、上記後面プレートは、少なくとも１つの開口部を備える、後面プレートと、を含む、ステップと、
上記電気泳動カセットに上記注型固定具を取り付けるステップであって、上記後面プレートは、上記電気泳動カセットの底部に接触し、上記前面プレートは、上記電気泳動カセットの上部に接触し、上記後面プレートおよび上記前面プレートは、相互に取り付けられ、
上記注型固定具は、上記注入ステップの前に提供され、取り付けられる、ステップと、
上記除去ステップの前に、上記注型固定具を上記電気泳動カセットから取り外すステップと、
をさらに含む、項目６６に記載の方法。
（項目６８）
上記試料は、検出可能な化合物を含む、項目６６に記載の方法。
（項目６９）
上記試料は、検体および蛍光化合物の複合体のうちの少なくとも１つを含む、項目６６に記載の方法。
（項目７０）
上記蛍光化合物は、フルオロフォアである、項目６９に記載の方法。
（項目７１）
上記試料は、検体および光吸収化合物の複合体のうちの少なくとも１つを含む、項目６６に記載の方法。
（項目７２）
上記光吸収化合物は、発色団である、項目７１に記載の方法。
（項目７３）
上記ゲルマトリクス組成物、上記緩衝組成物、または上記溶出緩衝組成物のうちの少なくとも１つは、検体のうちの少なくとも１つと複合体形成する、フルオロフォアのうちの少なくとも１つを含む、項目６６に記載の方法。
（項目７４）
上記ゲルマトリクス組成物、上記緩衝組成物、または溶出緩衝組成物のうちの少なくとも１つは、検体の少なくとも１つと複合体形成する、発色団のうちの少なくとも１つを含む、項目６６に記載の方法。
（項目７５）
上記試料は、分子量マーカーを備える、項目６６に記載の方法。
（項目７６）
上記検出システムのプロセッサは、特定の電気泳動移動度を有する検体が検出された時に、上記溶出チャンバを備える、上記分離チャネルの上記物理的かつ電気的に隔離された部分と整列される、上記電極アレイの上記陽極を選択的に活性化し、上記特定の電気泳動移動度は、各マクロ流体チャネルについて異なる、項目６６に記載の方法。
（項目７７）
上記検体は、ポリ核酸またはポリペプチドである、項目６６に記載の方法。
（項目７８）
上記ポリ核酸は、デオキシリボ核酸（ＤＮＡ）またはリボ核酸（ＲＮＡ）を含む、項目７７に記載の方法。
（項目７９）
上記ポリ核酸は、二本鎖または一本鎖である、項目７７に記載の方法。
（項目８０）
上記ポリペプチドは、未変性であるか、または変性されている、項目７７に記載の方法。
（項目８１）
電気泳動カセットを備える構成物であって、上記電気泳動カセットは、
（ａ）マクロ流体チャネルを備える、チャネルプレートであって、上記マクロ流体チャネルは、近位から遠位まで、バッファーリザーバー、分離チャネルの第１の端部、試料ウェル空洞、狭窄点、分割点、溶出チャンバ空洞、上記分離チャネルの第２の物理的かつ電気的に隔離された端部、上記分離チャネルの第３の物理的かつ電気的に隔離された端部、溶出リザーバー、および廃棄物リザーバーを備える、チャネルプレートと、
（ｂ）近位から遠位まで、検体透過性バリア、試料除去ポートを有する試料収集チャンバ、および検体不透過性バリアを備える、溶出チャンバであって、溶出モジュールは、上記溶出チャンバ空洞に取り付けられる、溶出チャンバと、
（ｃ）上記チャネルプレートの上部に接触するカバープレートであって、上記カバープレートは、近位から遠位まで、上記バッファーリザーバー、上記試料ウェル空洞、上記溶出チャンバ、上記分離チャネルの上記第２の物理的かつ電気的に隔離された端部と上記溶出リザーバーとの組み合わせ、ならびに上記分離チャネルの上記第３の物理的かつ電気的に隔離された端部と上記廃棄物リザーバーとの組み合わせと整列する、開口部、突起部、および陥凹部のうちの少なくとも１つを備える、カバープレートと、
（ｄ）上記マクロ流体分離チャネルを充填し、上記試料ウェル空洞内の試料ウェルを画定する、ゲルマトリクス組成物と、
（ｅ）上記バッファーリザーバー、上記試料ウェル、上記溶出リザーバー、および上記廃棄物リザーバーを充填する、液体緩衝組成物と、
（ｆ）上記溶出チャンバを充填する溶出緩衝組成物と、
（ｇ）上記電気泳動カセットを取り囲むシールと、
を含む、構成物。
図１Ａは、実施例１に使用された電気泳動カセットの図解である。 図１Ｂは、別の視点からの図１の図解である。 図１Ｃは、分離チャネルの寸法を提供する、電気泳動カセットの図解である。挿入部は、薄い輪郭で示される。代表的な実施形態において、試料ウェルの遠位端から分割点までの長さは、約５３ｍｍである。 図１Ｄは、分離チャネルの分割点でのチャネルプレートの正面図の概略図である。ａの長さは、例えば、１．７５ｍｍである。 図２Ａ―Ｌは、図１および実施例１の電気泳動カセットを使用した、時間をわたってのサイズの区別による、ゲノムＤＮＡの分画を示す一連の写真である。矢印は、分割点での電気泳動の方向を示す、すなわち、矢印は、差次的に活性化される陽極の方向を指す。 図２Ａ―Ｌは、図１および実施例１の電気泳動カセットを使用した、時間をわたってのサイズの区別による、ゲノムＤＮＡの分画を示す一連の写真である。矢印は、分割点での電気泳動の方向を示す、すなわち、矢印は、差次的に活性化される陽極の方向を指す。 図２Ａ―Ｌは、図１および実施例１の電気泳動カセットを使用した、時間をわたってのサイズの区別による、ゲノムＤＮＡの分画を示す一連の写真である。矢印は、分割点での電気泳動の方向を示す、すなわち、矢印は、差次的に活性化される陽極の方向を指す。 図２Ａ―Ｌは、図１および実施例１の電気泳動カセットを使用した、時間をわたってのサイズの区別による、ゲノムＤＮＡの分画を示す一連の写真である。矢印は、分割点での電気泳動の方向を示す、すなわち、矢印は、差次的に活性化される陽極の方向を指す。 図２Ａ―Ｌは、図１および実施例１の電気泳動カセットを使用した、時間をわたってのサイズの区別による、ゲノムＤＮＡの分画を示す一連の写真である。矢印は、分割点での電気泳動の方向を示す、すなわち、矢印は、差次的に活性化される陽極の方向を指す。 図２Ａ―Ｌは、図１および実施例１の電気泳動カセットを使用した、時間をわたってのサイズの区別による、ゲノムＤＮＡの分画を示す一連の写真である。矢印は、分割点での電気泳動の方向を示す、すなわち、矢印は、差次的に活性化される陽極の方向を指す。 図２Ａ―Ｌは、図１および実施例１の電気泳動カセットを使用した、時間をわたってのサイズの区別による、ゲノムＤＮＡの分画を示す一連の写真である。矢印は、分割点での電気泳動の方向を示す、すなわち、矢印は、差次的に活性化される陽極の方向を指す。 図２Ａ―Ｌは、図１および実施例１の電気泳動カセットを使用した、時間をわたってのサイズの区別による、ゲノムＤＮＡの分画を示す一連の写真である。矢印は、分割点での電気泳動の方向を示す、すなわち、矢印は、差次的に活性化される陽極の方向を指す。 図２Ａ―Ｌは、図１および実施例１の電気泳動カセットを使用した、時間をわたってのサイズの区別による、ゲノムＤＮＡの分画を示す一連の写真である。矢印は、分割点での電気泳動の方向を示す、すなわち、矢印は、差次的に活性化される陽極の方向を指す。 図２Ａ―Ｌは、図１および実施例１の電気泳動カセットを使用した、時間をわたってのサイズの区別による、ゲノムＤＮＡの分画を示す一連の写真である。矢印は、分割点での電気泳動の方向を示す、すなわち、矢印は、差次的に活性化される陽極の方向を指す。 図２Ａ―Ｌは、図１および実施例１の電気泳動カセットを使用した、時間をわたってのサイズの区別による、ゲノムＤＮＡの分画を示す一連の写真である。矢印は、分割点での電気泳動の方向を示す、すなわち、矢印は、差次的に活性化される陽極の方向を指す。 図２Ａ―Ｌは、図１および実施例１の電気泳動カセットを使用した、時間をわたってのサイズの区別による、ゲノムＤＮＡの分画を示す一連の写真である。矢印は、分割点での電気泳動の方向を示す、すなわち、矢印は、差次的に活性化される陽極の方向を指す。 図２Ｍは、図２Ａ―Ｌの分画の結果が分析された、２％アガロースゲルの写真である。溶出チャンバで収集された精製された画分は、３４４±２０塩基対（ｂｐ）の長さがある。 図３Ａは、溶出チャンバを有する分取電気泳動カセットの図解である。 図３Ｂは、分離チャネルの視点からの分取溶出チャンバの図解である。 図３Ｃは、分取溶出チャンバの一組の写真である。左側のパネル：溶出チャンバの代表的な寸法は、次の通りである：試料収集ポートの直径＝２．５ｍｍ、溶出チャンバの高さ＝６ｍｍ、溶出チャンバの幅＝８ｍｍ、溶出チャンバの奥行き＝６ｍｍ。溶出チャンバの側面の開口部に関して、代表的な寸法は次の通りである：幅＝４ｍｍ、高さ＝３ｍｍ。右側のパネル：第１の取り外し可能な側面、試料収集チャンバ、および第２の取り外し可能な側面を示す、溶出チャンバの分解図。試料収集チャンバは、例えば、チャンバの上面に位置する、試料収集ポートを含む。 図４Ａは、図３および実施例２の溶出チャンバと組み合わされた電気泳動カセットの写真である。 図４Ｂは、図４Ａの電気泳動カセットから収集された、画分のアガロースゲル分析の写真である。 図５Ａは、スペーサ、ウェッジ、およびＯリングシールを含む溶出チャンバと組み合わされた、先細分離チャネルを有する電気泳動カセットの図解である。一実施形態において、試料ウェルの遠位端から分割点までの分離チャネルの長さは、６７ｍｍである。 図５Ｂは、図５Ａに示す溶出チャンバの組立ての一連の図である。溶出チャンバの代表的な寸法は、次の通りである：試料収集チャンバおよびウェッジの高さ＝１０ｍｍ、試料収集チャンバの奥行き＝４ｍｍ、およびＯリングの直径は４ｍｍである。 図６Ａ―Ｆは、図５および実施例３の電気泳動カセットを使用した、時間をわたってのＤＮＡラダーの、２００ｂｐ画分の捕獲を示す一連の写真である。矢印は、分割点での電気泳動の方向を示す。 図６Ａ―Ｆは、図５および実施例３の電気泳動カセットを使用した、時間をわたってのＤＮＡラダーの、２００ｂｐ画分の捕獲を示す一連の写真である。矢印は、分割点での電気泳動の方向を示す。 図６Ａ―Ｆは、図５および実施例３の電気泳動カセットを使用した、時間をわたってのＤＮＡラダーの、２００ｂｐ画分の捕獲を示す一連の写真である。矢印は、分割点での電気泳動の方向を示す。 図６Ａ―Ｆは、図５および実施例３の電気泳動カセットを使用した、時間をわたってのＤＮＡラダーの、２００ｂｐ画分の捕獲を示す一連の写真である。矢印は、分割点での電気泳動の方向を示す。 図６Ａ―Ｆは、図５および実施例３の電気泳動カセットを使用した、時間をわたってのＤＮＡラダーの、２００ｂｐ画分の捕獲を示す一連の写真である。矢印は、分割点での電気泳動の方向を示す。 図６Ａ―Ｆは、図５および実施例３の電気泳動カセットを使用した、時間をわたってのＤＮＡラダーの、２００ｂｐ画分の捕獲を示す一連の写真である。矢印は、分割点での電気泳動の方向を示す。 図６Ｇは、溶出チャンバでの２００ｂｐ画分の特定の捕獲を確認する、図６Ａ―Ｆの実験のアガロースゲル分析の写真である。 図７は、多重チャネル分取電気泳動カセットの図解である。 図８Ａ―Ｈは、代表的な検出システムを使用した、時間をわたっての試料の分画を示す図解一式である。 図８Ａ―Ｈは、代表的な検出システムを使用した、時間をわたっての試料の分画を示す図解一式である。 図８Ａ―Ｈは、代表的な検出システムを使用した、時間をわたっての試料の分画を示す図解一式である。 図８Ａ―Ｈは、代表的な検出システムを使用した、時間をわたっての試料の分画を示す図解一式である。 図８Ａ―Ｈは、代表的な検出システムを使用した、時間をわたっての試料の分画を示す図解一式である。 図８Ａ―Ｈは、代表的な検出システムを使用した、時間をわたっての試料の分画を示す図解一式である。 図８Ａ―Ｈは、代表的な検出システムを使用した、時間をわたっての試料の分画を示す図解一式である。 図８Ａ―Ｈは、代表的な検出システムを使用した、時間をわたっての試料の分画を示す図解一式である。 図９は、ＤＮＡ透過性膜、ＤＮＡを維持する試料収集チャンバ、およびＤＮＡの流出を防ぐためにＮａｆｉｏｎ等のＤＮＡ不透過性膜を有する溶出チャンバ内のＤＮＡ画分の収集を示す図解である。 図１０は、ゲルプラグ、ＤＮＡを維持するバッファーで充填された試料収集チャンバ、および流出を防ぐためにＮａｆｉｏｎ等のＤＮＡ不透過性膜を有する溶出チャンバ内のＤＮＡ画分の収集を示す図解である。 図１１は、Ｔ字形溶出チャネルおよびゲルレンズを有する電気泳動システムを示す概略図である。この電気泳動システムは、Ｔ分岐点に電極チャンバを収容する。画分は、一方向に収集される。 図１２は、ゲルレンズなしのＴ字形溶出チャネルを有する電気泳動システムを示す概略図である。この電気泳動システムは、Ｔ分岐点に電極チャンバを収容する。画分は、一方向に収集される。 図１３は、Ｔ字形溶出チャネルおよびゲルレンズを有する電気泳動システムを示す概略図である。この電気泳動システムは、Ｔ分岐点に電極チャンバを収容する。所望の画分は、廃棄物リザーバー（もしくは廃棄物溶出ウェル）ではなく、溶出チャンバ（もしくは選択されたバンド溶出ウェル）にこれらの画分を誘導することにより、残存試料と区別される。 図１４は、ゲルレンズなしのＴ字形溶出チャネルを有する電気泳動システムを示す概略図である。この電気泳動システムは、Ｔ分岐点に電極チャンバを収容する。所望の画分は、廃棄物リザーバー（もしくは廃棄物溶出ウェル）ではなく、溶出チャンバ（もしくは選択されたバンド溶出ウェル）にこれらの画分を誘導することにより、残存試料と区別される。 図１５は、Ｔ字形溶出チャネルおよびゲルレンズを有する電気泳動システムを示す概略図である。この電気泳動システムは、図１１―１４に示されるＴ分岐点に電極モジュールがなく、その箇所に任意の電極を収容する。所望の画分は、廃棄物リザーバー（もしくは廃棄物溶出ウェル）ではなく、溶出チャンバ（もしくは選択されたバンド溶出ウェル）にこれらの画分を誘導することにより、残存試料と区別される。 図１６は、ゲルレンズなしのＴ字形溶出チャネルを有する電気泳動システムを示す概略図である。この電気泳動システムは、図１１―１４に示されるＴ分岐点に電極モジュールがなく、その箇所に任意の電極を収容する。所望の画分は、廃棄物リザーバー（もしくは廃棄物溶出ウェル）ではなく、溶出チャンバ（もしくは選択されたバンド溶出ウェル）にこれらの画分を誘導することにより、残存試料と区別される。 図１７は、非対称溶出チャネルおよびゲルレンズを有する電気泳動システムを示す概略図である。画分は、いずれかの端部に差次的透過性膜を有する試料収集チャンバを使用することにより捕獲される。所望の画分は、溶出チャンバＢではなく溶出チャンバＡに、またはその逆にこれらの画分を誘導することにより、残存試料と区別される。 図１８は、非対称溶出チャネルおよびゲルレンズを有する電気泳動システムを示す概略図である。画分は、いずれかの端部に差次的透過性膜を有する試料収集チャンバを使用することにより捕獲される。所望の画分は、１つ以上の指示された溶出チャンバ（例えば、チャンバＡ対チャンバＢまたはＣ）にこれらの画分を誘導することにより、残存試料と区別される。３つの溶出チャンバが示されるが、図解される電気泳動システムは、任意の数の複数のチャネルを含むことができる。好適な実施形態は、試料または画分収集において、最大１３個のチャネルを含む。 図１９は、５つのマクロ流体チャネルを有する、多重チャネル分取電気泳動カセットの一連の図である。チャネルプレートは、カバープレートに接触し、試料ウェル挿入部は、カバープレートの試料ウェル挿入開口部を横断する。３つの視点を示す。 図２０は、図１９の多重分取電気泳動カセットの拡大図である。チャネルプレート、溶出チャンバ、カバープレート、および試料ウェル挿入部は、詳細を明らかにするために切り離されている。 図２１は、５つのマクロ流体チャネルを有する、多重チャネル分取電気泳動カセットの一連の図である。左側パネル：チャネルプレートは、それぞれが溶出チャンバを有する、５つの先細マクロ流体分離チャネルを示す。右側パネル：チャネルプレートに対応する形状を有するカバープレート。 図２２は、５つのマクロ流体チャネルを有する、多重チャネル分取電気泳動カセットの図である。チャネルプレートは、それぞれが溶出チャンバを格納するための溶出チャンバ空洞を有する、５つの先細マクロ流体分離チャネルを示す。 図２３は、図２２の多重チャネル分取電気泳動カセットの底面の図である。 図２４は、２つの視点での試料収集チャンバおよび試料収集ポートを有する溶出チャンバの一連の図である。 図２５は、電気泳動の方向に関して、検体透過性バリア、試料収集チャンバ、および検体不透過性バリアを有する溶出チャンバの一連の図である。試料収集チャンバはさらに、試料収集ポートを収容する。 図２６は、カバープレートに接触する電気泳動カセットの一連の図であり、バッファーリザーバー挿入部、試料ウェル挿入部、および廃棄物リザーバー挿入部は、カバープレートを横断する。代表的なバッファーリザーバー挿入部は、ベントを収容する。さらに、代表的な廃棄物リザーバー挿入部は、少なくとも１つの注入ポートを収容する。組み立てられたこれらの構成要素と、詳細を示すために分解されたものとの３つの視点を示す。液体ゲルマトリクスを注入ポートに挿入することにより、ゲルを注型し、ゲルを固体形態に硬化させる。その後、挿入部を除去し、得られるバッファーリザーバー、試料ウェル、溶出リザーバー、および廃棄物リザーバーを緩衝組成物で充填する。 図２７は、覆われていない検出システムの図面であり、電極アレイの検出および選択的活性化／非活性化を伝えるプロセッサ要素により包囲された、発光ダイオードおよび光学筺体上に設置された電気泳動カセットを示す。 図２８は、別の視点からの図２７の「覆われていない」検出システムの図面である。 図２９は、図２７の「覆われた」検出システムの図面である。 図３０は、代表的な電気泳動システムの光学システムの図解である。 図３１は、図３１のシステムを使用して検出された、混合された５０と１００ｂｐラダーの時間をわたっての蛍光のグラフであり、分離チャネル内の画分またはバンド当りの１ｎｇの濃度での検出の感度を例証する。 図３２は、１００ｂｐＤＮＡラダーと比較した、消化されたゲノムＤＮＡの時間信号に対する蛍光を示す一連のグラフである。これらのグラフは、ＤＮＡ精製を制御するリアルタイムの光学検出を示す。 図３３は、代表的な基本的な電気泳動システムの概略図である。 図３４は、電気泳動カセットの分離チャネル内の狭窄点の代表的な形状の概略図である。 図３５は、電気泳動カセットの分離チャネル内の狭窄点の代表的なエッジ特性の概略図である。
電気泳動を使用して、分析および分取目的のためにタンパク質および核酸、例えば、ＤＮＡまたはＲＮＡ等の高分子を分離することは、生物学的実験において一般的な手法である。電気泳動は、電界の存在下において、分離マトリクスを通した移動度を介して、電荷および／または大きさにより生体分子を分離する。ゲル分離マトリクスは、典型的に、核酸分離においてはアガロース、そしてタンパク質分離においてはポリアクリルアミドから調製される。キャピラリー電気泳動において、マトリクスは、ゲルまたは溶液（例えば、線状ポリアクリルアミド溶液）であってもよい。
ゲル分離マトリクスは、典型的に、液体相の材料をガラスプレートで形成された型もしくは分離マトリクス注型に流し込むことにより作製される。スラブゲル電気泳動において、例えば、プラスチック材料の指形状の露出部が、分離マトリクスの頂部に埋め込まれる「くし」を形成する。試料充填ウェルは、くしが凝固した分離マトリクスから除去された時に形成される。これらのウェルの充填は、典型的に、時間がかかり、技術的に困難な課題である。グリセロールまたはポリエチレングリコール等の密度の高い溶液が、多くの場合、電気泳動の前に試料に添加され、試料が電極バッファーと混合し、ウェルから流れ出るのを防ぐ。
一般的に、水性バッファー中の試料は、分離マトリクスに適用され、分離マトリクスと電気接触する電極は、電界を印加するために使用される。電界は、それぞれのアノードまたはカソード位置に向かって移動するように、核酸およびタンパク質等の荷電材料を誘導する。電気泳動は、通常、約３０分から数時間で完了する。
分離された分子種の移動距離は、分離マトリクスを通過するそれらの相対的移動度に依存する。各種の移動度は、水力学的大きさおよび分子電荷に依存する。タンパク質は、多くの場合、各タンパク質が、試料中のタンパク質に負の電荷を付与する洗剤または他の材料と複合体形成される条件下で、電気泳動される。洗剤は、大半または全てのタンパク質を同一方向（電気泳動のアノードに向かって）に移動させる。試料は、分離泳動（ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ｒｕｎ）前、分離泳動中、または分離泳動後に染色され、ゲル内の核酸またはタンパク質を可視化する。ゲル中の種々の構成要素の位置は、紫外線光吸収、放射線写真法、蛍光、化学発光、または任意の他の周知の検出手段を使用して決定される。未知の核酸またはタンパク質の分子量および相対濃度を決定するために、バンド位置および強度が、典型的に、既知の分子標準と比較される。
本発明の電気泳動カセットおよびシステムは、生体試料内の検体の所望の画分を分離、凝縮、検出、分析、および収集する。提供される図で説明され、一部、表１で定義されるように、本発明のカセットおよびシステムは、独特の特徴および対応する機能を含む。
代表的な電気泳動カセットは、ポリスチレンおよびその誘導体、またはＰＭＭＡ等のプラスチックから成形される。代替的に、電気泳動カセットは、任意の光学的に透明な重合体を使用して成形される。電気泳動カセットは、１つの連続した部品として成形されるか、または電気泳動カセットは、複数の部品から組み立てられるかのいずれかであり、この複数の部品は、それぞれ、連続した部品を形成するように接続されるプラスチックまたは適切な光学的に透明なプラスチックから成形される。
本発明の電気泳動カセットは、試料を誘導および分画するために、ミクロ流体チャネルまたはナノチャネルではなく、マクロ流体チャネルを含む。マクロ流体チャネルの使用は、収集された画分が、さらなる操作および分析のために直接使用され得るように、十分な量の検体または試料が、試料のカセットへの１回での適用内で調製または分析されることを確実にするために必要不可欠である。例えば、単離された検体または画分は、その後、配列決定されるか、またはベクターもしくは細胞に挿入される。
本発明のマクロ流体チャネルは、チャネルの狭窄点または分割点のいずれかで生じる、２ｍｍの最小例証幅を有する（図１Ｃ）。本発明のマクロ流体チャネルの最大例証幅は、分離チャネルの試料ウェル空洞付近で生じる７ｍｍである（図１Ｃ）。大半の実施形態において、マクロ流体チャネルの奥行きは、一定であり、約６ｍｍである（図１Ｃ）。しかしながら、これらの寸法は、好適な範囲内で増減する。マクロ流体チャネルの好適な幅は、２ｍｍから１０ｍｍの間の範囲であり、マクロ流体チャネルの好適な奥行きは、２ｍｍから１０ｍｍの間の範囲である。
本発明のマクロ流体チャネルは、物理的かつ電気的に隔離された部分を含む。「物理的に隔離された」という用語は、一部分に含まれる検体が、別の部分に含まれる検体と相互混合できないように、チャネルの一部分が、物理的バリアによってチャネルの別の部分から分離されるチャネル配置を説明するものである。「電気的に隔離された」という用語は、チャネルの一部分に配設された電極が、チャネルの別の部分に配設される電極と別個に制御されるチャネル配置を説明するものである。電気的かつ物理的に隔離されたチャネルを使用することは、レーン間に任意のバリアを欠くゲルスラブシステムに起こる場合がある、選択された画分の混入を防ぐこと、および選択された断片の指向性溶出を向上することを両立させる。
マクロ流体チャネルは、空洞およびリザーバーも含む。「空洞」という用語は、構造の生成において、構造の取り付け、またはその容量内の構造の挿入のいずれかのために保留されるチャネルの部分を説明するものである。構造は、例えば、試料ウェル挿入部の試料ウェル空洞の中への設置、ゲルマトリクス組成物の注入および凝固、ならびに試料ウェル挿入部の除去により形成される。「リザーバー」という用語は、緩衝組成物で充填される空洞を説明するものである。
本発明の溶出チャンバは、検体透過性バリアおよび検体不透過性バリアを含む。「検体透過性」という用語は、イオン、ポリ核酸、およびポリペプチドに透過性であるが、ゲルマトリクス組成物または緩衝組成物の任意の他の構成要素に対しては透過性ではない、任意のバリアを説明するものである。「検体不透過性」という用語は、イオンに透過性であるが、ポリ核酸、ポリペプチド、ゲルマトリクス組成物、緩衝組成物、または溶出組成物の任意の他の構成要素に対しては不透過性である、任意のバリアを説明するものである。
本発明の電気泳動カセットの優れた特性の１つは、溶出緩衝組成物における収集検体、またはその画分である。他の分取電気泳動システムは、ユーザが、電気泳動の後に、ゲルまたは膜から、例えば、ＤＮＡ画分を抽出することを必要とする。この二次的なＤＮＡ抽出ステップは、時間がかかり、その画分から得られたＤＮＡの全体的な収率を著しく減少させる。逆に、本発明の電気泳動システムは、ポリヌクレオチドまたはポリペプチド検体を任意の所望の溶出バッファーの中に、同時に分画し、抽出する溶出チャンバを提供することにより、ポリヌクレオチドまたはポリペプチド分離および収集のステップを統合する。
マクロ流体チャネルは、１つ以上の操作された狭窄点も含む。狭窄点は、試料内の検体の単離を可能にし、向上させる。狭窄点の物理的パラメータは、代表的な電気泳動カセットおよび分離チャネル内で変動する。既存の分取電気泳動システム内の狭窄点は、垂直ゲルを所定の位置に維持し、捕獲前に溶出液体の容量を低減するために使用されている。逆に、本発明の電気泳動カセット内の分離チャネルの物理的狭窄部は、電界勾配を産生する。基本的な実施形態において、プラスチックブロックに穿孔された小さな穿孔は、狭窄点として作用する。
狭窄部または狭窄点の特徴は、電気泳動カセット間、および多重チャネルカセットの分離チャネル間で変動する。例えば、断面図による狭窄部の形状は、図３４に示す、ベンチュリ管、フローノズル、またはオリフィスプレート（ｏｒｉｆｉｃｅ ｐｌａｃｅ）のいずれかである。分離チャネル内の狭窄点の配置は、変動する。電気泳動カセットが、分離チャネルを通して、水平に半分に分割される時、狭窄点は、チャネルの上半分または下半分のいずれかに位置付けられる。電気泳動カセットが、分離チャネルを通して、垂直に半分に分割される時、狭窄点は、チャネルの左半分または右半分のいずれかに位置付けられる。代替的に、狭窄点は、上述の視点のいずれかから検討して、分離チャネルの中央に位置する。狭窄点に直接面した視点から、または真正面の視点から、狭窄部の形状は、円形、楕円形、正方形、または長方形である。分割点もしくは分岐点の上流または下流のいずれかの分離チャネルの断面積と比較した、狭窄部により占められる断面積は、変動する。特定の実施形態において、狭窄部により占められる断面積は、分離チャネルの断面積の９０％、８０％、７０％、６０％、５０％、４０％、３０％、２０％、１０％、５％、またはそれらの間の任意のパーセンテージ点により占められる。多重チャネル電気泳動カセットの分離チャネル間、または電気泳動カセット間で変動する追加のパラメータは、狭窄部の長さ、狭窄部の先細りおよび／またはフレアの勾配、狭窄部の対称性または非対称性、および狭窄部を形成するために使用される材料、ならびにその材料のテクスチャ／均一性を含むが、これらに限定されない。
マクロ流体分離チャネルの狭窄点は、分割点でもあり得る。代替的に、マクロ流体分離チャネルは、少なくとも１つの分割点を含む。「分割点」という用語は、マクロ流体チャネルが、１つ以上の物理的かつ電気的に隔離された部分に分裂または分岐する点を説明するものである。
マクロ流体チャネルは、ゲルマトリクス組成物、液体緩衝組成物、または固体緩衝組成物のうちの少なくとも１つを含む。ゲルマトリクス組成物は、ポリ核酸およびポリペプチドを分離するために、それぞれ、アガロースまたはポリアクリルアミド等の重合化化合物を含有する。重合化化合物は、０．０１％から９９．９％の範囲のパーセンテージで提供される。当該分野に既知の電気泳動緩衝組成物が、本明細書で使用される。緩衝溶液は、好ましくは、電解質溶液である。
電気泳動カセットは、任意に、使い捨てまたは再利用可能である、いずれかの電極を収容する。使い捨て電極は、カセットに組み込まれ、伝導性粒子、インク、またはゴムを含むエポキシから作製される。再利用可能な電極は、被覆されたチタンまたは白金プローブで作製される。
試料、検体、および画分
本発明の電気泳動カセットおよび検出システムは、試料内のポリ核酸およびポリペプチド検体またはその画分を分画、分析、および収集する。
「試料」という用語は、ゲル電気泳動を使用して分離され得る複数の分子を説明する。「画分」という用語は、試料内の複数の分子のサブセットを説明する。画分は、大きさにより定義または決定される。代替的に、電界の力によって、本発明の緩衝組成物を通って移動するよう駆動される時に、ある画分を、試料の他の構成要素または画分よりも速いまたは遅い速度で移動させる、任意の物理的特性により、ある画分を定義または決定する（すなわち、電気泳動移動度）。
代表的な試料は、核酸、オリゴヌクレオチド、ＤＮＡ分子、ＲＮＡ分子、またはそれらの任意の組み合わせを含むが、これらに限定されない。代替的に、または加えて、試料は、アミノ酸、ペプチド、タンパク質、またはそれらの任意の組み合わせを含むが、これらに限定されない。例えば、試料は、全細胞の溶解物、または細胞溶解物のＤＮＡもしくはタンパク質画分である。
核酸は、ゲノムＤＮＡ、二本鎖ＤＮＡ（ｄｓＤＮＡ）、一本鎖ＤＮＡ（ｓｓＤＮＡ）、コードＤＮＡ（もしくはｃＤＮＡ）、メッセンジャーＲＮＡ（ｍＲＮＡ）、短干渉ＲＮＡ（ｓｉＲＮＡ）、短ヘアピンＲＮＡ（ｓｈＲＮＡ）、ミクロＲＮＡ（ｍｉＲＮＡ）、一本鎖ＲＮＡ、二本鎖ＲＮＡ（ｄｓＲＮＡ）、モルフォリノ、ＲＮＡ干渉（ＲＮＡｉ）分子、ミトコンドリア核酸、葉緑体核酸、ウイルスＤＮＡ、ウイルスＲＮＡ、および別個の遺伝子物質を有する他の小器官に由来する。さらに、試料は、当該分野に既知の、修飾、合成、または非天然由来のヌクレオチドもしくは構造要素、または他の代替／修飾された核酸化学物質を含有する核酸類似体を含む。核酸修飾のさらなる例は、イノシン、インターカレーター（ｉｎｔｅｒｃａｌａｔｏｒ）（米国特許第４，８３５，２６３号）、および小溝結合剤（米国特許第５，８０１，１１５号）等の塩基類似体の使用を含む。当該分野に既知の核酸類似体および代替／修飾された核酸化学物質の他の例は、Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌｓ ｉｎ Ｎｕｃｌｅｉｃ Ａｃｉｄ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ＆Ｓｏｎｓ，Ｎ．Ｙ．（２００２）に記載されている。
ＰＮＡオリゴマーは、本発明の代表的な試料または画分に含まれる。ＰＮＡオリゴマーは、リン酸骨格が、ペプチド様骨格と交換されるＤＮＡの類似体である（Ｌａｇｒｉｆｆｏｕｌ ｅｔ ａｌ．，Ｂｉｏｏｒｇａｎｉｃ＆Ｍｅｄｉｃｉｎａｌ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ Ｌｅｔｔｅｒｓ，４：１０８１−１０８２（１９９４）、Ｐｅｔｅｒｓｅｎ ｅｔ ａｌ．，Ｂｉｏｏｒｇａｎｉｃ＆Ｍｅｄｉｃｉｎａｌ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ Ｌｅｔｔｅｒｓ，６：７９３−７９６（１９９６）、Ｋｕｍａｒ ｅｔ ａｌ．，Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｅｔｔｅｒｓ ３（９）：１２６９−１２７２ （２００１）、国際公開第９６／０４０００号）。
ポリペプチドまたはタンパク質は、１つ以上の長く、折り畳まれたポリペプチド鎖を含有する、複雑な３次元構造体である。ポリペプチド鎖は、アミノ酸と呼ばれる複数の小さい化学単位から構成される。天然に存在するアミノ酸は、Ｌ型立体配置を有する。合成ペプチドは、Ｌ−アミノ酸、Ｄ−アミノ酸、またはＬ−およびＤ−アミノ酸の種々の組み合わせを使用する、従来の合成方法を利用して調製され得る。「ペプチド」という用語は、２つ以上のアミノ酸の組み合わせを説明する。天然に存在するアミノ酸は、Ｌ型立体配置を有する。１０より少ないアミノ酸を有するペプチドは、「オリゴペプチド」であり、一方、より多い数のアミノ酸単位を含有するペプチドは、「ポリペプチド」である。あらゆる「ポリペプチド」への言及は、オリゴペプチドも含む。さらに、あらゆる「ペプチド」への言及は、ポリペプチドおよびオリゴペプチドを含む。アミノ酸の各異なる配置は、異なるポリペプチド鎖を形成する。
「核酸分子」という用語は、一本鎖形態もしくは二本鎖らせん体のいずれかでの、リボヌクレオシド（アデノシン、グアノシン、ウリジン、またはシチジン、「ＲＮＡ分子」）もしくはデオキシリボヌクレオシド（デオキシアデノシン、デオキシグアノシン、デオキシチミジン、またはデオキシシチジン、「ＤＮＡ分子」）、またはホスホロチオエートおよびチオエステル等のその任意のリン酸エステル類似体のリン酸エステル重合形態を説明する。核酸分子、具体的には、ＤＮＡまたはＲＮＡ分子という用語は、分子の一次構造および二次構造のみを指し、任意の特定の三次形態に分子に限定しない。したがって、この用語は、線状または環状ＤＮＡ分子（例えば、制限断片）、プラスミド、および染色体に見られる二本鎖ＤＮＡを含む。「組み換えＤＮＡ分子」は、分子生物学的操作を受けたＤＮＡ分子である（Ｓａｍｂｒｏｏｋ ｅｔ ａｌ．Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｃｌｏｎｉｎｇ，Ａ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ Ｍａｎｕａｌ，Ｃｏｌｄ Ｓｐｒｉｎｇ Ｈａｒｂｏｒ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ Ｐｒｅｓｓを参照のこと）。
試料は、電気泳動システムを適用する前に、正味の負電荷を付与する、ペプチドもしくはタンパク質を変性する、またはＤＮＡもしくはＲＮＡ分子を消化する試薬と混合される。これらの試薬は、当該分野において既知である。さらに、試料は、検出の目的において、蛍光、磁気、または放射性特性を試料もしくはその画分に付与する薬剤と混合される。システムの一実施形態においては、ｄｓＤＮＡ試料を臭化エチジウムと混合し、電気泳動カセットに適用し、超高輝度の緑色ＬＥＤを使用して、試料の画分を検出する。
当該分野に既知の全ての標準および特定のバッファーは、試料およびその画分とともに、また、システムの電気泳動カセットを充填するための緩衝組成物を作製するために使用される。
ポリペプチドに関して、「未変性の」という用語は、非変性ポリペプチドを説明するものである。本発明のポリペプチド検体は、未変性であるか、もしくは変性されている。
検出システム
本発明の検出システムは、コンパクトで、自動化されている。これらのシステムは、卓上または作業台で使用するように設計され、意図されている。さらに、これらのシステムの電気泳動カセットは、使い捨てである。
システムは、試料内のポリ核酸またはポリペプチド検体もしくは画分を分画、検出、および収集するための手段を有する、少なくとも１つの電気泳動カセットを含む。
システムは、例えば、定量化のために、信号を検出し、分析する手段を有する検出モジュールも含む。代表的な信号は、可視光線、蛍光光線、磁場、および放射能を含むが、これらに限定されない。検出モジュールは、電気泳動カセットの分離チャネルの検出ゾーンまたは狭窄点に位置付けられる。代替的に、検出モジュールの位置は、狭窄部の入口部または出口部の方向に移動される。狭窄点または検出ゾーンは、試料ウェルに対して近位である。検出器はマーカーを追跡し、プロセッサは、所望の分子量もしくは電気泳動移動度の検体が、分割点を横断する時を、マーカーの大きさ、速度、電気泳動移動度、および／またはタイミングに基づいて決定する。
これらのシステムには、独立してシステムに組み込まれるか、または検出モジュールに組み込まれるかのいずれかである照明源が含まれる。照明源は、例えば、フィルタセットおよび１つ以上のフォトダイオードとともに超高輝度発光ダイオード（ＬＥＤ）を使用する。
任意に照明源を含むシステムの検出モジュールは、マイクロプロセッサ制御システムと連結される。マイクロプロセッサ制御システムは、マイクロプロセッサ、ソフトウェア、および、分離チャネルの端部の意図される収集部に試料またはその画分を逸らすために、陰極および少なくとも１つの陽極の組み合わせを差次的に活性化する電圧切替スキームを制御するための手段を有する、継電器のセットを含む。本発明の別の態様において、組み込まれたマイクロプロセッサを使用する代わりに、ラップトップを使用する。これらのシステムを制御するための代表的なソフトウェアは、ラップトップ上で使用するため、または組み込まれたマイクロプロセッサとともに使用するために開発される。
システムはさらに、内蔵型または個別の電源を含む。
本発明のシステムは、組み込まれた電気泳動カセットの分離チャネルが、テーブル上または卓上に対して水平に位置付けられるように設計される。代替的に、システムは、組み込まれた電気泳動カセットの分離チャネルが、テーブル上または卓上に対して垂直に位置付けられるように構成される。
実施例１ Ｙ字形カセットのアガロースゲル電気泳動によるゲノムＤＮＡのサイズ分画
この実験に使用されたＹ字形カセットを図１に図示する。チャネルプレートおよびカバーは、ポリカーボネートから機械加工され、ベースは、石英ガラスであり、バッファーおよび試料ウェルを形成するために使用された成形挿入部は、テフロン（登録商標）から機械加工された。ゲルカセットを注型するために、バッファーおよび電流の漏出を防ぐために、誘電性シリコーンシーラントの薄いコーティングで、チャネルプレートの前と後ろを被覆した。ベースおよびカバーは、チャネルプレートに対して押圧され、注型および電気泳動中、バインダークリップで一緒に保持した。
使用された電気泳動ゲルは、０．５×ＫＢＢバッファー（１×ＫＢＢバッファーは、１２．４ｇ／リットルのトリス塩基、１４ｇ／リットルのＴＡＰＳ酸、０．０４８ｇ／リットルのＥＤＴＡ遊離酸である）中の２％アガロース（ＳｅａＫｅｍ ＬＥアガロース、Ｌｏｎｚａ）であった。ゲルおよび液体バッファーは、ＵＶ透過照明下で、蛍光によるＤＮＡの視覚化を可能にするように、１．５ｕｇ／ｍｌの臭化エチジウムを含有した。溶解するまでアガロースを水中で加熱した後、約６０℃に冷却した。バッファーおよびエチジウムを添加し、溶液を十分に混合した。カセットがわずかに過剰充填されるまで、全てのウェルを形成する挿入部を除去したカセットを水平位置で充填した。ウェルを形成する挿入部を即時に取り付けた。チャネル狭窄部上に位置するカセットカバーの三角形のギャップを、カバーガラスで覆った。気泡またはシリコーンシーラントのチャネルへの導入を避けるために、注意を払った。
カセットを室温で約１時間、凝固させた。ウェルを形成する挿入部をカセットから除去し、全てのウェルを電気泳動バッファー（１．５ｕｇ／ｍｌの臭化エチジウムを含む０．５×ＫＢＢバッファー）で充填した。カセットをＵＶトランスイルミネーター（Ｆｏｔｏｄｙｎｅ，３００ｎｍピーク出力）上に水平位置に設置した。カセットのバッファーリザーバーの白金電極に高電圧の電気泳動電源（Ｅ−Ｃ装置）を接続した。
ＢｆｕＣＩ（Ｎｅｗ Ｅｎｇｌａｎｄ Ｂｉｏｌａｂｓ）を用いて仔牛胸腺ＤＮＡ（Ｓｉｇｍａ Ｃｈｅｍｉｃａｌ）の試料を完全に消化させた。２ｕｇの消化されたＤＮＡを４０ｕｌの４０％スクロース、１０ｍＭのトリス−ＨＣｌ、ｐＨ８．０、１ｍＭのＥＤＴＡ中に溶解し、カセットの試料ウェルにロードした。
電気泳動を１００Ｖの一定電圧で実行した。陰極を試料ウェルから上流の単一のバッファーリザーバーに接続した。初めに、陽極をカセットの廃棄物区間（ｗａｓｔｅ ｌｅｇ）のバッファーリザーバーに接続した。泳動中、電気泳動バッファーリザーバーを１０分毎に新しいバッファーと交換した。
電気泳動を、廃棄物区間の電極を使用して、５７分間実行した（図２Ａ―Ｃの画像を参照のこと）。この時点で、廃棄物区間の電極を切断して、精製区間（ｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｌｅｇ）の電極を電源に２分間接続した（図２Ｄ―Ｇの画像を参照のこと）。２分後、精製区間の電極を切断し、廃棄物区間の電極を再接続した。電気泳動は、さらに約３分から４分間、廃棄物区間に継続された（図２Ｈ―Ｌの画像を参照のこと）。その後、電源を切った。カセットを緩め、カバーを外した。分離チャネルのゲルは、区間の最も狭い部分に近いカセットの精製区間および廃棄物区間のゲルから切り取られた。分離チャネルのゲルは、廃棄され、分離チャネルは、電気泳動バッファーで再度充填された。
廃棄物チャネルおよび精製チャネル中のＤＮＡは、所望のＤＮＡ画分のすぐ下流のゲルの薄い水平スリットに挿入されたＤＥＡＥイオン交換膜（Ｓａｒｔｏｒｉｕｓ Ｓｔｅｄｉｍ）のストリップ上にＤＮＡを電気泳動によって単離した（図２Ｌを参照のこと）。膜上へのＤＮＡの電気泳動的捕獲は、約７分間、１００Ｖで実行された。精製区間のＤＮＡは、最初に単離され、試料の膜は、ＤＮＡを廃棄物区間から単離する前に除去された。
ＤＮＡは、６５℃で３０分間、０．４ｍｌの１×ＫＢＢおよび１Ｍ ＮａＣｌに膜を浸漬することにより、イオン交換膜から回収された。イオン交換ストリップをチューブから除去した後、１０ｕｌの０．２５％線状ポリアクリルアミドを各チューブに添加し、ボルテックスにかけ、混合した。各チューブに１ｍｌのエタノールを用いて、ＤＮＡを沈殿させた。ＤＮＡペレットを１００％エタノールで洗浄し、空気乾燥させた。ＤＮＡ試料を１５ｕｌのＴＥ緩衝液（１０ｍＭ トリス−ＨＣｌ、ｐＨ８．０、１ｍＭ ＥＤＴＡ）に再懸濁し、１５ｕｌの４０％スクロース含有ＴＥ緩衝液と混合した。全量を、１．５ｕｇ／ｍｌの臭化エチジウムを含む０．５×ＫＢＢ中の２％分析スラブアガロースゲルにロードした。分析ゲルの画像を図２Ｍに示す。精製区間から回収されたＤＮＡは、端から端までのバンド幅が約４０ｂｐである、約３４４ｂｐの大きさである。廃棄物区間からのＤＮＡは、３４０ｂｐの領域において、ほぼ完全なＤＮＡの不在を示し、精製区間への良好な精製効率を示唆する。
実施例２ 液体で充填された溶出チャンバを有するＹ字形カセットのアガロースゲル電気泳動によるゲノムＤＮＡのサイズ分画
液体で充填されたバッファーチャンバ中の分画されたサイズ選択されたＤＮＡの回収を例証するために、精製チャネル内の膜の境界を有するチャンバを含むように、図１のデバイスを修正した。溶出チャンバを有するカセットを図３Ａ―Ｃに示す。分離チャネルおよび廃棄物チャネルの寸法は、図１のカセットに類似した。
溶出チャンバは、ＤＮＡに対して透過性であり、非特異性ＤＮＡ結合が低い膜（Ｄｕｒａｐｏｒｅ ＳＶＬＰ、Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ、細孔サイズ５ｕｍ）によって、前面側（分離チャネルに対して近位の側、図４Ａ、３Ｂを参照のこと）で境界を設けられた長方形のプラスチックチャネル（ポリカーボネート）であった。チャンバの後面側（（＋）電極に対して近位の側、図４Ａ、３Ｂを参照のこと）上に、ＤＮＡに対して非透過性であり、非特異的ＤＮＡ結合が低い膜（Ｎａｆｉｏｎ１１７、Ｉｏｎ Ｐｏｗｅｒ）を取り付けた。チャンバの突出口上に嵌る長方形のプラスチックフレームによって、膜は、溶出チャンバの面にわたって固く密閉された（図３Ｃを参照のこと）。溶出チャンバの上表面は、標準の携帯用マイクロピペッターでチャネルを充填および空にするために使用される、小さな円形の穴を有する（図３Ｃおよび４Ａ）。完全に組み立てられた溶出チャンバの容量は、約９０ｕｌである。
誘電性シリコーンシーラントが、チャネルプレートと上部カバーとの間に使用されなかったことを除き、カセットを、実施例１に記載するように組み立てられた。この実施例において、チャネルプレートの上表面は、図３Ｃおよび図４Ａに表示される、注型シリコーンガスケットで密封された。
カセットの中に挿入された空の膜のない溶出チャンバとともに、アガロースゲル（実施例１と同じ組成）を注型した。ゲルが凝固した後、上部プレートを除去し、ゲル溶出チャンバの前面の開口部および後面の開口部を横切ったゲルカラムを薄く切った。溶出モジュールを除去し、モジュール内部からゲルを排除した。Ｎａｆｉｏｎ膜およびＤｕｒａｐｏｒｅ膜をチャンバ上に組み込み、カセットの中に再度挿入した。誘電性シリコーンシーラントを溶出チャンバの側部および底部の外表面上に使用し、溶出チャンバの周囲に電気が漏れるのを防いだ。実施例１のように、組み立てられたカセットをバインダークリップで締めた。
試料は、２ｕｇのＢｆｕＣＩ消化された仔牛の胸腺ゲノムＤＮＡであった。電気泳動を１００Ｖの一定電圧で実行した。廃棄物チャネルの電極を１時間９分使用した後、電圧を５分間、精製チャネルに切り替えた。この後、電気泳動を終了する前に、さらに３分間、電圧を廃棄物チャネル側に切り替えて戻した。
泳動後、携帯用マイクロピペットで、９０ｕｌのバッファーを溶出チャンバから除去した。実施例１に記載するように、溶出された試料をエタノールで沈殿させた。工程によるＤＮＡ回収の効率性を推定するために、廃棄物区間のゲル中のＤＮＡをＤＮＡパターンの（ＤＮＡの精製チャネルへの除去により生じる）「ギャップ」の付近に単離した。市販のキット（Ｑｉａｇｅｎ Ｍｉｎｅｌｕｔｅゲル抽出キット）を使用して、ＤＮＡをゲルスライスから抽出した。
生成物の分析用２％アガロースゲル（図４Ｂを参照のこと）は、実施例１に示す結果と類似する、約３００ｂｐのＤＮＡバンドの効率的な精製を示した。しかしながら、この実施例において、選択されたＤＮＡ生成物は、ゲル抽出を実施する必要なく、溶出チャンバから直接、液体バッファー中に得られた。廃棄物チャネルから回収された試料中の同様の大きさのＤＮＡの不在によって判断されるように、分画工程は、効率的であった。
実施例３ 先細チャネルおよび簡易化された溶出チャンバ設計のカセットにおける特定のＤＮＡバンドの精製
代替的なカセットの設計を図５Ａ―Ｂに示す。カセットは、先細分離チャネルを特徴とする。図６Ｄ―Ｆに示す、ＤＮＡバンドは、３方向のチャネル接合部に到達するにつれて、試料ウェル付近のその元の薄く、幅広い形状から正方形（または圧縮された長方形）形状に圧縮される。この理由により、先細分離チャネルは、上記の実施例１および実施例２に記載するような長方形プロファイルを有する分離チャネルと比較した時、精製において、向上したサイズ分解能を提供するはずである。
このカセットの溶出チャンバは、図５Ｂに示される３つのプラスチック部品から構築される。圧縮可能なＯリングは、図５Ｂに図示するように、溶出チャンバのいずれかの側に膜を配設し、密封するために使用される。溶出チャンバの容量は、約５０ｕｌである。
この実施例に使用されたゲル（上記の実施例１で使用されたものと同じゲルおよび緩衝製剤）を注型するために、チャネルプレートの上表面および下表面を透明なパッキングテープ（スコッチブランドのパッキングテープ、３Ｍ）で密封した。精製チャネルおよび電気泳動バッファー区画は、チャネルプレートの上側に覆わずに放置した。溶出チャンバは、分離チャネル側からチャンバ入口を密封する、ＰＥＴＧの非多孔質シートで組み立てられた。ゲルを廃棄物チャネルのバッファーリザーバーを通して注型し、これによって、廃棄物チャネルおよび分離チャネルのみを充填した。精製チャネルは、溶出チャンバへの入口を除き、ゲルを含まなかった。ゲルが凝固した後、溶出チャンバを分解し、ＰＥＴＧ膜を廃棄した。精製チャネルを電気泳動バッファーで充填した。溶出チャンバは、チャンバの分離チャネル側に多孔質膜（Ｄｕｒａｐｏｒｅ ＢＶＰＰ、１ｕｍ細孔径、Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ）、そしてチャンバの電極側に非多孔質膜（Ｎａｆｉｏｎ１１７）を用いて、バッファーで充填された精製チャネルに再度組み立てられた。気泡が、溶出チャンバおよびスペーサを通してチャネルに閉じ込められないように注意を払った。
試料は、１ｕｇの１００ｂｐ ＤＮＡマーカーラダー（１００ｂｐラダー、Ｎｅｗ Ｅｎｇｌａｎｄ Ｂｉｏｌａｂｓ）からなった。電気泳動を１００Ｖの一定電圧で実行した。２００ｂｐマーカーが、分離チャネル、精製チャネル、および廃棄物チャネル間の３方接合部に到達するまで（泳動してから約７１分、図６Ｅを参照のこと）、廃棄物チャネル電極が使用された（図６Ａ―Ｄを参照のこと）。この時点で、電圧は、精製チャネルに切り替えられ、２００ｂｐバンドを６分間、溶出チャンバに誘導した（図６ＥからＦ）。泳動を終了した後、さらに１５分間、電圧を廃棄物チャネル側に切り替えて戻した。
精製された試料（５０ｕｌ）を携帯用マイクロピペットで溶出チャンバから採取し、市販のキット（Ｑｉａｇｅｎ ＱＩＡｑｕｉｃｋゲル抽出キット）を使用して廃棄物チャネルのゲルからＤＮＡを抽出し、５０ｕｌの１０ｍＭトリス−ＨＣｌ緩衝液で溶出した。投入ＤＮＡ（１ｕｇの１００ｂｐ ＤＮＡラダー、ＮＥＢ）をＴＥ緩衝液中で５０ｕｌに希釈した。３つの全ての試料を、１０ｕｌの、少量のブロモフェノールブルーローディング色素を含有するＴＥ緩衝液中の４０％スクロースと混合し、分析のために、５％アクリルアミドゲル（２９：１、ｍｏｎ：ｂｉｓ、０．５×ＫＢＢバッファー）上にロードした。エチジウム染色されたゲルの画像を図６Ｇに示す。極めて大きい試料容量（全ての試料において６０ｕｌ）および塩の相違のため、バンドにいくつかの歪みがあった：廃棄物チャネルＤＮＡおよび投入ラダーＤＮＡは、１０ｍＭトリス−ＨＣｌに溶解され、一方、精製されたＤＮＡを、溶出チャンバから電気泳動バッファーでロードした。しかしながら、結果は、標的とされた２００ｂｐバンドが、入力試料から効率的に除去され（廃棄物チャネルＤＮＡにおける２００ｂｐバンドの不在を参照のこと）、溶出チャンバから効率的に回収されたことを示す。
実施例４ 自動分取電気泳動用の多重チャネルカセット
本発明のいくつかの実施形態において、多重チャネルカセットが使用される。代表的な多重チャネルカセットは、図７、図１９、図２０、図２１、図２２、図２３、図２６、図２８、図２９、図３０、および図３１に示される。多重チャネルカセットは、複数の試料を迅速に処理する。その上、多重チャネルカセットは、カセットの第１のマクロ流体チャネル中の特徴付けされていない試料の分子量が、同じカセットの第２のマクロ流体チャネル中の分子量マーカーの泳動（ｒｕｎ）と比較することにより推定され得る手段を提供する。
実施例５ 多重チャネルカセットの注型
溶出チャンバ（透過性膜の表面まで）および廃棄物リザーバーの近位側まで、それぞれ、第１および第２の物理的かつ電気的に分離された端部を含むマクロ流体分離チャネルは、アガロースゲルで充填される。ゲルを注型するために、図２６に従い、チャネルプレートをカバープレートに接触させ、廃棄物リザーバーの挿入部をカバープレートの対応する開口部に挿入し、試料ウェル挿入部をカバーの対応する開口部に挿入し、バッファーリザーバーの挿入部をカバープレートの対応する開口部に挿入する。バッファー挿入部は、ベントを含み、廃棄物挿入部は、注入ポートを含む。挿入部は、カバープレートに対して固く密封され、溶融アガロース溶液の漏出を防ぐように設計される。溶融アガロースは、廃棄物リザーバーの挿入部を通って延び、分離チャネルの第２の物理的かつ電気的に隔離された部分の底端部に向かって開くポートを通過して各チャネルに注入される。溶融アガロース混合物は、注入ポートを通過して、シリンジまたは自動液体分配装置から分離チャネルの第２の物理的かつ電気的に隔離された部分に注入される。ゲルの注型の間、カセットを垂直位置に維持し（近位端が上）、これによって、上を向いた底部から分離チャネル、ならびに第１の物理的かつ電気的に隔離された部分および第２の物理的かつ電気的に隔離された部分の近位領域を充填する。分離チャネルの第１の物理的かつ電気的に隔離された部分において、溶融ゲルは、分割点から溶出チャンバの近位側まで延在する空間を充填する。いずれの点においても、気泡が閉じ込められるのを避けるための注意を払う。注入ポートおよび通気ポートが、廃棄物リザーバーおよびバッファーリザーバーの容量を完全に占めることにより、ゲルがポートに接触するいずれかの端部上のゲルカラムの境界を正確に決定する。
他の実施形態
本発明は、その詳細な説明と併せて記載されたが、前述の説明は、付属の特許請求の範囲により定義される、本発明の範囲を図示するものであり、制限するものではない。他の態様、利点、および修正は、以下の特許請求の範囲内である。
本明細書に参照される特許および科学文献は、当業者に利用可能である知識を確立する。本明細書に引用される全ての米国特許および公開または非公開米国特許出願は、参照により援用される。本明細書に引用される全ての公開国際特許および特許出願は、参照により本明細書に援用される。本明細書に引用される全ての他の発表された参考文献、文献、原稿および科学文献は、参照により本明細書に援用される。
本発明は、その好適な実施形態を参照しながら特に示され、説明されたが、形態および詳細における種々の変更が、付属の特許請求の範囲により包含される本発明の範囲から逸脱することなくそこになされてもよいことを、当業者は理解するであろう。

Claims (77)

  1. 少なくとも１つのマクロ流体分離チャネルを含むプレートであって、前記チャネルは、第１の物理的かつ電気的に分離された部分と、第２の物理的かつ電気的に分離された部分と、前記分離チャネルと前記第１の物理的かつ電気的に分離された部分および前記第２の物理的かつ電気的に分離された部分のうちの少なくとも１つとの間に提供される、狭窄点とを有する、プレートと、
    前記物理的かつ電気的に分離された部分のうちの一方またはもう一方の上に位置付けられる、溶出チャンバであって、前記チャンバは、少なくとも１つの溶出空洞と、検体不透過性バリアとを備え、前記検体不透過性バリアは、限外濾過膜またはフィルタ、伝導性フィルムまたはそれらの任意の組み合わせのうちの少なくとも１つを含み、前記限外濾過膜は、０．００１μｍから０．１μｍの間の範囲の直径を有する、少なくとも１つの細孔を備える、溶出チャンバと、
    を備える、電気泳動カセット。
  2. 前記溶出チャンバはさらに、検体透過性バリア、試料除去ポートを含む試料収集チャンバ、および検体不透過性バリアのうちの少なくとも１つを備える、請求項１に記載のカセット。
  3. 前記マクロ流体分離チャネルのそれぞれに対するバッファーリザーバーをさらに備える、請求項１に記載のカセット。
  4. 前記プレート用のカバーをさらに備える、請求項１に記載のカセット。
  5. 試料ウェル空洞、溶出リザーバー、および廃棄物リザーバーのうちの少なくとも１つをさらに備える、請求項３に記載のカセット。
  6. 前記マクロ流体チャネルと前記溶出リザーバーおよび前記廃棄物リザーバーとの間に提供される、分割点をさらに備える、請求項５に記載のカセット。
  7. 前記溶出リザーバーおよび前記廃棄物リザーバーは、それぞれ、前記第１の物理的かつ電気的に分離された部分ならびに前記第２の物理的かつ電気的に分離された部分の端部に提供される、請求項５に記載のカセット。
  8. 前記プレート用のカバーをさらに備え、前記カバーは、前記プレートの上部の形状に対応する形状を含む、請求項１に記載のカセット。
  9. 前記プレート用のカバーをさらに備え、前記カバーは、前記バッファーリザーバーのうちの少なくとも１つと整列する、開口部、突出部、および陥凹部のうちの少なくとも１つを含む、請求項３に記載のカセット。
  10. 前記プレート用のカバーをさらに備え、前記カバーは、前記マクロ流体チャネル、前記バッファーリザーバー、前記試料ウェル空洞、前記試料除去ポート、前記溶出リザーバー、前記廃棄物リザーバー、ならびに前記第１の物理的かつ電気的に分離された部分および前記第２の物理的かつ電気的に分離された部分のうちの少なくとも１つと整列する、開口部、突出部、および陥凹部のうちの少なくとも１つを含む、請求項５に記載のカセット。
  11. 前記分離チャネルは、一端から前記狭窄点まで次第に細くなっている、請求項１に記載のカセット。
  12. 前記狭窄点は、前記分割点である、請求項６に記載のカセット。
  13. 前記カセットは、使い捨てである、請求項１に記載のカセット。
  14. 前記カセットはさらに、
    前記バッファーリザーバー、および前記分離チャネルの対応する端部に配設される、陰極と、
    前記第１の物理的かつ電気的に分離された部分の端部、および前記溶出リザーバーに配設される、陽極と、
    前記第２の物理的かつ電気的に分離された部分の端部、および前記廃棄物リザーバーに配設される、陽極と、
    を備える、請求項５に記載のカセット。
  15. 前記マクロ流体チャネルは、ゲルマトリクス組成物、液体バッファー組成物、固体バッファー組成物のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載のカセット。
  16. ゲルマトリクス組成物、液体緩衝組成物、固体緩衝組成物のうちの少なくとも１つは、フルオロフォアまたは発色団のうちの少なくとも１つを含む、請求項１５に記載のカセット。
  17. 少なくとも１つのマクロ流体分離チャネルはさらに、ゲルマトリクス組成物を含む、請求項６に記載のカセット。
  18. 前記ゲルマトリクス組成物は、前記第１の物理的かつ電気的に分離された部分および前記第２の物理的かつ電気的に分離された部分のうちの少なくとも１つを含む、前記マクロ流体分離チャネルの容量を充填する、請求項１７に記載のカセット。
  19. 前記ゲルマトリクス組成物は、少なくとも１つの試料ウェル空洞内の少なくとも１つの試料ウェルを画定する、請求項１７に記載のカセット。
  20. 少なくとも１つのマクロ流体チャネルはさらに、緩衝組成物を含む、請求項１７に記載のカセット。
  21. 前記緩衝組成物は、少なくとも１つのバッファーリザーバー、少なくとも１つの試料ウェル、少なくとも１つの溶出リザーバー、および少なくとも１つの廃棄物リザーバーの容量を充填する、請求項２０に記載のカセット。
  22. 少なくとも１つの溶出チャンバはさらに、溶出緩衝組成物を含む、請求項２０に記載のカセット。
  23. 前記溶出緩衝組成物は、少なくとも１つの溶出チャンバの容量を充填する、請求項２２に記載のカセット。
  24. 前記カセットはさらに、除去可能なシールを備える、請求項２２に記載のカセット。
  25. 前記シールは、前記カバーの開口部、突出部、および陥凹部のうちの少なくとも１つを取り囲む、請求項２４に記載のカセット。
  26. 少なくとも１つのマクロ流体分離チャネルは、光学的に透明である、請求項１に記載のカセット。
  27. 前記分離チャネルは、少なくとも１つの側面上で光学的に透明である、請求項２６に記載のカセット。
  28. 前記分離チャネルは、一側面上でのみ光学的に透明である、請求項２６に記載のカセット。
  29. 前記カセットは、１個から５個のマクロ流体分離チャネルを備える、請求項１に記載のカセット。
  30. 前記カセットは、１個から９個のマクロ流体分離チャネルを備える、請求項１に記載のカセット。
  31. 前記カセットは、１個から１３個のマクロ流体分離チャネルを備える、請求項１に記載のカセット。
  32. 前記マクロ流体チャネルはさらに、前記試料ウェル空洞と前記分割点との間に配設される、レンズを備える、請求項６に記載のカセット。
  33. 前記レンズは、ゲルマトリクス組成物を含む、請求項３２に記載のカセット。
  34. 前記溶出チャンバの前記検体透過性バリアは、親水性膜またはフィルタを備える、請求項１に記載のカセット。
  35. 前記検体透過性バリアは、０．４μｍから５０μｍの間の範囲の直径を有する、少なくとも１つの細孔を備える、請求項３４に記載のカセット。
  36. 前記検体透過性バリアは、０．４μｍから１μｍの間の範囲の直径を有する、少なくとも１つの細孔を備える、請求項３４に記載のカセット。
  37. 前記限外濾過膜は、１，０００から３０，０００ダルトンの分子量カットオフを有する、請求項１に記載のカセット。
  38. 前記限外濾過膜は、３，０００から１０，０００ダルトンの分子量カットオフを有する、請求項１に記載のカセット。
  39. 前記検体不透過性バリアは、前記検体と同じ電荷を有する、伝導性フィルムを備える、請求項１に記載のカセット。
  40. 前記検体不透過性バリアは、負に荷電した硫酸基と接触した伝導性フィルムを備える、請求項１に記載のカセット。
  41. 前記検体不透過性バリアは、Ｎａｆｉｏｎである、請求項１に記載のカセット。
  42. 電気泳動カセットを作製する方法であって、
    請求項１に記載の電気泳動カセットを提供するステップであって、前記カセットはさらに、バッファーリザーバー挿入部、試料ウェル挿入部、廃棄物リザーバー挿入部、およびカバーのうちの少なくとも１つを備え、前記バッファーリザーバー挿入部は、ベントを含み、前記バッファーリザーバー挿入部は、前記バッファーリザーバーと整列される前記カバープレートの開口部を横断し、前記試料ウェル挿入部は、前記試料ウェル空洞と整列される前記カバープレートの開口部を横断し、前記廃棄物リザーバー挿入部は、注入ポートを含み、前記廃棄物リザーバー挿入部は、前記廃棄物リザーバーと整列される前記カバープレートの開口部を横断する、ステップと、
    前記注入ポートを通してゲルマトリクス組成物を挿入するステップと、
    前記ゲルマトリクス組成物を凝固させるステップであって、前記ゲルマトリクス組成物は、液体から固体に転換する、ステップと、
    前記バッファーリザーバー挿入部、前記試料ウェル挿入部、および前記廃棄物リザーバー挿入部を除去するステップであって、ここで試料ウェルが生成される、ステップと、
    前記バッファーリザーバー、前記溶出リザーバー、および前記廃棄物リザーバーを緩衝組成物で充填するステップと、
    前記溶出チャンバを溶出緩衝組成物で充填するステップと、
    前記電気泳動カセットを密封するステップと、
    を含む、方法。
  43. 注型固定具を提供するステップであって、前記固定具は、
    前記カセットの上部に接触する前面プレートであって、前記前面プレートは、前記バッファーリザーバー挿入部のベントおよび前記分離チャネルのうちの少なくとも１つと整列する、少なくとも１つの開口部を備える、前面プレートと、
    前記カセットの底部に接触する後面プレートであって、前記後面プレートは、少なくとも１つの開口部を備える、後面プレートと、を含む、ステップと、
    前記電気泳動カセットに前記注型固定具を取り付けるステップであって、前記後面プレートは、前記電気泳動カセットの底部に接触し、前記前面プレートは、前記電気泳動カセットの上部に接触し、前記後面プレートおよび前記前面プレートは、相互に取り付けられ、
    前記注型固定具は、前記注入ステップの前に提供され、取り付けられる、ステップと、
    前記除去ステップの前に、前記注型固定具を前記電気泳動カセットから取り外すステップと、
    をさらに含む、請求項４２に記載の方法。
  44. 前記バッファーリザーバー挿入部は、前記バッファーリザーバーの容量を充填する、請求項４２に記載の方法。
  45. 前記試料ウェル挿入部は、前記試料ウェル空洞の容量を充填する、請求項４２に記載の方法。
  46. 前記廃棄物リザーバー挿入部は、前記廃棄物リザーバーの容量を充填する、請求項４２に記載の方法。
  47. 前記注型固定具は、前記挿入ステップおよび前記凝固ステップ中に、水平または垂直である、請求項４３に記載の方法。
  48. 前記電気泳動カセットは、１個から５個のマクロ流体分離チャネルを備える、請求項４２に記載の方法。
  49. 前記電気泳動カセットは、１個から９個のマクロ流体分離チャネルを備える、請求項４２に記載の方法。
  50. 前記電気泳動カセットは、１個から１３個のマクロ流体分離チャネルを備える、請求項４２に記載の方法。
  51. 試料内の検体の特性を検出するための検出システムであって、
    請求項１に記載のカセットと、
    陰極および陽極のうちの少なくとも１つを備える、電極アレイであって、前記陰極は、前記バッファーリザーバー内の前記カセット上の位置と整列し、前記陽極は、前記分離チャネルの物理的かつ電気的に分離された部分と整列する、電極アレイと、
    前記電気泳動カセットの前記分離チャネルの近くに位置付けられる、検出器であって、前記検出器は、検体の特性を検出する、検出器と、
    前記検出器から受信した信号に基づき、少なくとも１つの陽極への電力を活性化または非活性化するように構成される、プロセッサと、
    前記プロセッサ、前記陰極、および少なくとも１つの陽極のうちの少なくとも１つに電力を提供するための電源および継電器のうちの少なくとも１つを備える、電力モジュールと、
    を備える、検出システム。
  52. 前記特性は、検体の光学特性である、請求項５１に記載のシステム。
  53. 前記試料は、蛍光化合物を含み、前記検体は、前記蛍光化合物との複合体を形成する、請求項５１に記載のシステム。
  54. 前記蛍光化合物は、フルオロフォアである、請求項５３に記載のシステム。
  55. 前記試料は、光吸収化合物を含み、前記検体は、前記光吸収化合物との複合体を形成する、請求項５１に記載のシステム。
  56. 前記光吸収化合物は、発色団である、請求項５５に記載のシステム。
  57. 前記光学特性は、発光である、請求項５２に記載のシステム。
  58. 前記光学特性は、吸光である、請求項５２に記載のシステム。
  59. 前記検体は、試料または分子量マーカーである、請求項５１に記載のシステム。
  60. 前記検出器は、第１のマクロ流体チャネル内の前記分子量マーカーの特性を検出し、前記プロセッサに信号を送信する、請求項５９に記載のシステム。
  61. 前記プロセッサは、前記検出器から前記信号を受信し、第２のマクロ流体チャネルの前記分割点で、検体のうちの少なくとも１つの分子量を決定するアルゴリズムを適用する、請求項６０に記載のシステム。
  62. 試料内の検体を分画する方法であって、
    請求項１に記載の電気泳動カセットを提供するステップであって、前記カセットはさらに、バッファーリザーバー挿入部、試料ウェル挿入部、廃棄物リザーバー挿入部、およびカバーのうちの少なくとも１つを備え、前記バッファーリザーバー挿入部は、ベントを含み、前記バッファーリザーバー挿入部は、前記バッファーリザーバーと整列される前記カバープレートの開口部を横断し、前記試料ウェル挿入部は、前記試料ウェル空洞と整列される前記カバープレートの開口部を横断し、前記廃棄物リザーバー挿入部は、注入ポートを含み、前記廃棄物リザーバー挿入部は、前記溶出リザーバーおよび前記廃棄物リザーバーと整列される前記カバープレートの開口部を横断する、ステップと、
    前記注入ポートを通してゲルマトリクス組成物を挿入するステップと、
    前記ゲルマトリクス組成物を凝固させるステップであって、前記ゲルマトリクス組成物は、液体から固体に転換する、ステップと、
    前記バッファーリザーバー挿入部、前記試料ウェル挿入部、および前記廃棄物リザーバー挿入部を除去するステップであって、ここで試料ウェルが生成される、ステップと、
    前記バッファーリザーバー、前記溶出リザーバー、および前記廃棄物リザーバーを緩衝組成物で充填するステップと、
    前記溶出チャンバを溶出緩衝組成物で充填するステップと、
    前記電気泳動カセットを請求項５１に記載の検出システムの中に挿入するステップと、
    所望の分子量の検体のうちの少なくとも１つが前記分離チャネルの分割点を横断していることを、前記プロセッサが決定する時に、前記溶出チャンバを備える、前記分離チャネルの前記物理的かつ電気的に分離された部分と整列される、前記電極アレイの前記陽極を選択的に活性化するように、前記検出システムの前記プロセッサをプログラミングするステップと、
    前記試料を前記試料ウェルに加えるステップと、
    前記電気泳動カセットを横切って電圧を印加するステップと、
    前記溶出チャンバの中に、所望の電気泳動移動度を有する、前記試料の検体を収集し、それにより、試料内の検体を分画するステップと、
    を含む、方法。
  63. 注型固定具を提供するステップであって、前記固定具は、
    前記カセットの上部に接触する前面プレートであって、前記前面プレートは、前記バッファーリザーバー挿入部のベントおよび前記分離チャネルのうちの少なくとも１つと整列する、少なくとも１つの開口部を備える、前面プレートと、前記カセットの底部に接触する後面プレートであって、前記後面プレートは、少なくとも１つの開口部を備える、後面プレートと、を含む、ステップと、
    前記電気泳動カセットに前記注型固定具を取り付けるステップであって、前記後面プレートは、前記電気泳動カセットの底部に接触し、前記前面プレートは、前記電気泳動カセットの上部に接触し、前記後面プレートおよび前記前面プレートは、相互に取り付けられ、
    前記注型固定具は、前記注入ステップの前に提供され、取り付けられる、ステップと、
    前記除去ステップの前に、前記注型固定具を前記電気泳動カセットから取り外すステップと、
    をさらに含む、請求項６２に記載の方法。
  64. 前記試料は、検出可能な化合物を含む、請求項６２に記載の方法。
  65. 前記試料は、検体および蛍光化合物の複合体のうちの少なくとも１つを含む、請求項６２に記載の方法。
  66. 前記蛍光化合物は、フルオロフォアである、請求項６５に記載の方法。
  67. 前記試料は、検体および光吸収化合物の複合体のうちの少なくとも１つを含む、請求項６２に記載の方法。
  68. 前記光吸収化合物は、発色団である、請求項６７に記載の方法。
  69. 前記ゲルマトリクス組成物、前記緩衝組成物、または前記溶出緩衝組成物のうちの少なくとも１つは、検体のうちの少なくとも１つと複合体形成する、フルオロフォアのうちの少なくとも１つを含む、請求項６２に記載の方法。
  70. 前記ゲルマトリクス組成物、前記緩衝組成物、または溶出緩衝組成物のうちの少なくとも１つは、検体の少なくとも１つと複合体形成する、発色団のうちの少なくとも１つを含む、請求項６２に記載の方法。
  71. 前記試料は、分子量マーカーを備える、請求項６２に記載の方法。
  72. 前記検出システムのプロセッサは、特定の電気泳動移動度を有する検体が検出された時に、前記溶出チャンバを備える、前記分離チャネルの前記物理的かつ電気的に分離された部分と整列される、前記電極アレイの前記陽極を選択的に活性化し、前記特定の電気泳動移動度は、各マクロ流体チャネルについて異なる、請求項６２に記載の方法。
  73. 前記検体は、ポリ核酸またはポリペプチドである、請求項６２に記載の方法。
  74. 前記ポリ核酸は、デオキシリボ核酸（ＤＮＡ）またはリボ核酸（ＲＮＡ）を含む、請求項７３に記載の方法。
  75. 前記ポリ核酸は、二本鎖または一本鎖である、請求項７３に記載の方法。
  76. 前記ポリペプチドは、未変性であるか、または変性されている、請求項７３に記載の方法。
  77. 電気泳動カセットを備える構成物であって、前記電気泳動カセットは、
    （ａ）マクロ流体チャネルを備える、チャネルプレートであって、前記マクロ流体チャネルは、近位から遠位まで、バッファーリザーバー、分離チャネルの第１の端部、試料ウェル空洞、狭窄点、分割点、溶出チャンバ空洞、前記分離チャネルの第２の物理的かつ電気的に分離された端部、前記分離チャネルの第３の物理的かつ電気的に分離された端部、溶出リザーバー、および廃棄物リザーバーを備える、チャネルプレートと、
    （ｂ）近位から遠位まで、検体透過性バリア、試料除去ポートを有する試料収集チャンバ、および検体不透過性バリアを備える、溶出チャンバであって、前記バリアは、限外濾過膜またはフィルタ、伝導性フィルムまたはそれらの任意の組み合わせのうちの少なくとも１つを含み、溶出モジュールは、前記溶出チャンバ空洞に取り付けられる、溶出チャンバと、
    （ｃ）前記チャネルプレートの上部に接触するカバープレートであって、前記カバープレートは、近位から遠位まで、前記バッファーリザーバー、前記試料ウェル空洞、前記溶出チャンバ、前記分離チャネルの前記第２の物理的かつ電気的に分離された端部と前記溶出リザーバーとの組み合わせ、ならびに前記分離チャネルの前記第３の物理的かつ電気的に分離された端部と前記廃棄物リザーバーとの組み合わせと整列する、開口部、突起部、および陥凹部のうちの少なくとも１つを備える、カバープレートと、
    （ｄ）前記マクロ流体分離チャネルを充填し、前記試料ウェル空洞内の試料ウェルを画定する、ゲルマトリクス組成物と、
    （ｅ）前記バッファーリザーバー、前記試料ウェル、前記溶出リザーバー、および前記廃棄物リザーバーを充填する、液体緩衝組成物と、
    （ｆ）前記溶出チャンバを充填する溶出緩衝組成物と、
    （ｇ）前記電気泳動カセットを取り囲むシールと、
    を含む、構成物。
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