JP7277050B2 - 核酸の精製のための等速電気泳動 - Google Patents

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Description

相互参照
本願は、２０１６年１月２９日に出願され、「核酸の精製のための等速電気泳動」（弁護士件名整理番号：４３６４７－７１２．１０１）とのタイトルの米国仮出願第６２／２８８，９３０号の利益を主張し、その全体の内容を、本明細書において参照により援用する。
連邦政府による資金提供を受けた研究の記載
本発明は、アメリカ国立衛生研究所により与えられた連絡番号１Ｒ４３ＨＧ００７６２０－０１下の米国政府の支援によりなされた。米国政府は、本発明における一定の権利を有する。
ホルマリン固定パラフィン包埋（ＦＦＰＥ）試料は、１世紀を超える間、収集され、調製され、保管されて、大きな組織バンクにアーカイブ保管されてきた。２００８年時点で、４億個超のＦＦＰＥ試料が世界中のバイオバンクに保管されており、この数は増え続けている。これらの試料は、多くの場合、一次診断、治療レジメンおよび経過観察データなどの臨床情報を伴い、これにより、治療剤の開発、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ーの発見にとって、上記の試料は重要な情報源となっている。
ＦＦＰＥ試料から核酸を抽出して精製するための試料調製の方法は、依然として、手作業集約的で、かつ労力が必要なものとなっている。ＦＦＰＥ抽出および精製に関する手法は、広く様々であるが、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処理という、自動化困難かつ加速困難なステップを含む。ＦＦＰＥは、一般に、ホルマリンを使用して試料中のタンパク質を架橋して、パラフィン（ワックス）中に試料を包埋することを指す。試料のＦＦＰＥ処理により、多くの場合、試料を長い期間、保存することが可能になり、とりわけ、長期保管に有用となり得る。架橋化タンパク質は、試料中のＤＮＡおよびＲＮＡを束ね、これにより、一般に、増幅、ライブラリ調製またはシークエンシングなどの下流での用途が利用不能になる。
ＦＦＰＥ試料中のパラフィンおよびタンパク質架橋の除去は、困難なプロセスとなり得る。脱パラフィンは、慣用的に、可燃性の高いキシレンを使用して行われる。交互にまたは連続して、試料は他の溶媒、鉱物油およびアルカリ化学品および／または高温により処理され得る。脱パラフィン後、試料中のタンパク質は、異なる作用剤により処理されることがあり、またはさらなる時間および労力が必要となり得る条件に付されることがある。
消化および変性の終わりに、架橋化核酸と非架橋化核酸との混合物が残留する恐れがある。非架橋化物質の除去は、高い品質にとって重要となり得、増幅またはシークエンシングなどのアッセイに起因する。一部の場合、非架橋化物質の割合が少なすぎる場合、下流でのアッセイを行うことができず、試料自体ばかりでなく、労力、時間および情報源の損失をもたらす恐れがある。
等速電気泳動（ＩＴＰ）は、実効移動度の大きさがより高い先導電解質（ＬＥ）および実効移動度の大きさがより低い（例えば、ＬＥに対して）終局電解質（ｔｒａｉｌｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ）（ＴＥ）を含有する非連続的緩衝液を使用して、終局電解質より高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化学種を集めることができる、電気泳動技法である。ＩＴＰは、５分未満に、試料から核酸を１０，０００倍超、選択的に集めることができる。本開示は、抽出、精製、富化および非常に感度の高い定量を含めた、試料調製のためのＩＴＰを使用するおよび自動化する方法ならびにデバイスを提供し、特に、ＦＦＰＥ試料および他の生物学的試料に由来する核酸を調製ならびに精製するのに有用である。
試料調製は、ゲノム解析にとって重要であるが、いまだに解析変動性の一次原因であり、多大な手作業での労力を必要とし得る。本開示は、核酸の抽出および精製のためのオンチップ等速電気泳動（ＩＴＰ）を使用することなどによって、この難題に対処するための技法およびデバイスを含む。これらの技法は、より高い収率およびより高い品質の核酸試料調製を可能にするため、ならびにＦＦＰＥおよび他の保存試料または新しい試料から、使用に一層適した試料（例えば、品質確認による不合格数（ｑｕａｌｉｔｙ－ｃｈｅｃｋ ｒｅｊｅｃｔｉｏｎ）の低減）を生成するための、非架橋化核酸を富化（濃縮）する方法を含む。
本開示は、固形組織試料、溶解した固形組織試料、保存組織試料もしくは固定化組織試料（例えば、ＦＦＰＥ）、全血液、血漿および血清、口内スワブ、乾燥血痕および他の法医学試料、新しい組織もしくは新しい凍結（ＦＦ）組織、生検組織、器官組織、固形器官組織、細胞間の結合（例えば、ギャップ結合、密着結合、接着結合）を含む試料、血液もしくは組織、大便および体液（例えば、唾液、尿）に由来する培養細胞もしくは収穫細胞、またはそれらの任意の組合せを含めた試料からの核酸試料調製を自動化するための技法およびデバイスを含む。試料は、真核生物と原核生物の両方、またはそれらの任意の組合せ物に関する、細胞性核酸および細胞不含核酸を含むことができる。本開示の技法は、既存手法と比べて、組織の開始量が少ないおよび多いかのどちらにとっても、より迅速で、それほど手作業集約的ではなく、一層好適なものとなり得、試料からのより高い収率および試料の一層高い品質の解析を実現することができる。
本開示の態様は、（ａ）流体デバイスに、（ｉ）溶解した固形組織を含む組織試料であって、前記溶解した固形組織は核酸および汚染物質を含む、組織試料、（ｉｉ）前記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１の終局電解質イオンを含む終局電解質緩衝液、ならびに（ｉｉｉ）第２の実効移動度を有する第１の先導電解質イオンを含む先導電解質緩衝液を装入する（ｌｏａｄ）ステップであって、前記第２の実効移動度が、前記核酸の前記実効移動度の前記大きさよりも大きな大きさを有する、ステップ、ならびに（ｂ）前記流体デバイス内に電場を印加して、前記第１の終局電解質イオン、前記核酸および前記第１の先導電解質イオンを用いた等速電気泳動を行い、これにより、前記組織試料中の前記汚染物質から前記核酸を精製するステップを含む、試料精製方法を提供する。
本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記第１の終局電解質イオンの前記実効移動度は、前記汚染物質の実効移動度の大きさよりも大きな大きさを有する。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記流体デバイスは、マイクロ流体チップであり、前記組織試料、前記終局電解質緩衝液および前記先導電解質緩衝液が、前記マイクロ流体チップの第１のゾーンに装入される。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態は、前記マイクロ流体チップの前記第１のゾーン中に、（１）包埋材の除去、（２）組織の破壊、（３）細胞の溶解、（４）前記核酸の脱架橋、（５）タンパク質の消化および（６）前記核酸の消化からなる群から選択される少なくとも１つの試料調製手順を前記組織試料に行うステップをさらに含むことができる。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記等速電気泳動は、前記マイクロ流体チップの第２のゾーン中で行われ、前記第２のゾーンは、前記第１のゾーンから離されており、前記第１のゾーンに流体接続されている。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記固形組織は、固形器官に由来する。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記溶解した固形組織は、化学固定剤を含む。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記化学固定剤は、ホルマリンである。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記固形組織はホルマリン固定パラフィン包埋組織（ＦＦＰＥ）である。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記溶解した固形組織は尿素またはチオ尿素を含む。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態は、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、前記溶解した固形組織を得るステップをさらに含む。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記溶解した固形組織は、固形粒子を含む。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記核酸は、分散した核酸または溶媒和した核酸を含む。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記汚染物質は、架橋化核酸、包埋材、組織細片、化学固定剤、タンパク質、阻害剤およびそれらの組合せからなる群から選択される。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記汚染物質は架橋化核酸を含む。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記組織試料は、前記装入前に、前記終局電解質緩衝液と一緒にされる。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記組織試料は、前記装入前に、前記先導電解質緩衝液と一緒にされる。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記先導電解質緩衝液の前記装入は、前記組織試料の前記装入前に行われる。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記固形組織は、前記組織試料の前記装入前に、前記先導電解質緩衝液中において溶解される。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記固形組織は、前記組織試料の前記装入前に、前記終局電解質緩衝液中において溶解される。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記試料調製手順は、前記電場の前記印加前に、少なくとも約１分間の期間、少なくとも約３７℃の温度で、前記流体デバイス中で前記組織試料を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。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記温度は、約４０℃～約８０℃である。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記期間は、約１分間～約１２０分間である。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記試料調製手順は、前記組織試料に機械応力を適用することにより、組織を破壊することまたは細胞を溶解することを含む。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記試料調製手順は、前記組織試料に熱を適用することにより、組織を破壊することまたは細胞を溶解することを含む。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記熱を適用すると、前記組織試料の温度は約３０℃～約８０℃となる。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記試料調製手順は、少なくとも１０のｐＨを有する溶液に前記組織試料を接触させる、または前記組織試料をタンパク質分解により消化させることによる、組織を破壊することまたは細胞を溶解することを含む。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記タンパク質による消化は、約２５℃より高い温度で行われる。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記試料調製手順は、前記組織試料に少なくとも１つの界面活性剤を適用することにより、組織を破壊することまたは細胞を溶解することを含む。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記試料調製手順は、前記組織試料または細胞試料に尿素を含む溶液を適用することにより、組織を破壊することまたは細胞を溶解することを含む。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記溶液は、チオ尿素をさらに含む。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記溶液中の前記尿素の濃度は、約４Ｍ～約９Ｍの範囲内にあり、前記溶液中の前記チオ尿素の濃度は、約０．５Ｍ～約３．５Ｍの範囲にある。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記溶液中の前記尿素の濃度は、約６．５Ｍ～約７．５Ｍであり、前記溶液中の前記チオ尿素の濃度は、約１．５Ｍ～約２．５Ｍである。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記試料調製手順は、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、前記核酸を脱架橋することを含む。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記試料調製手順は、ＤＮアーゼまたはＲＮアーゼを用いて、前記核酸を消化することを含む。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態は、前記流体デバイスの排出用レザーバーから前記精製済み核酸を含む排出溶液を溶出させることをさらに含む。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記排出溶液中の前記精製済み核酸の濃度は、前記組織試料中の前記核酸の濃度よりも少なくとも約２倍高い。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記排出溶液中の前記組織試料および前記精製済み核酸は架橋化核酸を含み、前記排出溶液中の前記架橋化核酸の濃度は、前記組織試料中の前記架橋化核酸の濃度の多くとも約２分の１である。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記汚染物質は、前記組織試料中の前記汚染物質の濃度の多くとも２分の１である濃度で前記排出溶液に存在する。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記第１の終局電解質イオンはカプロン酸を含む。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記第１の先導電解質イオンは塩化物イオンを含む。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記終局電解質緩衝液は、前記第１の終局電解質イオンとは異なる実効移動度を有する第２の終局電解質イオンを含む。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記第２の終局電解質イオンは、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。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記第２の終局電解質イオンは、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、前記第１の終局電解質イオンは、カプロン酸を含む。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記第２の終局電解質イオンは、ＭＯＰＳ（３－（Ｎ－モルホリノ）プロパンスルホン酸）を含み、前記第１の終局電解質イオンは、カプロン酸を含む。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記第２の終局電解質イオンは、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、前記第１の終局電解質イオンは、ＭＯＰＳを含む。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記終局電解質緩衝液は、第２の実効移動度を有する第２の終局電解質イオンを含み、前記第２の実効移動度は、前記汚染物質の前記実効移動度の前記大きさとほぼ同じ大きさ、またはそれより小さい大きさを有する。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記流体デバイスに装入される前記組織試料は、少なくとも５０μｌの体積を有する。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態は、前記マイクロ流体チップの前記第１のゾーン中で、前記組織試料に対して第１の試料の処理手順を行うこと、および前記マイクロ流体チップの第２のゾーン中で、前記組織試料に対して酵素反応を行うことをさらに含む。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記第１の試料処理手順は、包埋材の除去、組織の破壊または細胞溶解を含み、前記酵素反応は、前記核酸の脱架橋、タンパク質の消化または核酸の消化を含む。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記第１のゾーンおよび前記第２のゾーンはそれぞれ、３７℃より高い温度までそれぞれ加熱される。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記第１のゾーンは、前記第１の試料処理手順の間に、約６０℃～１００℃の温度に加熱され、前記第２のゾーンは、４０℃～６０℃の温度に加熱される。
本開示の態様は、（ａ）マイクロ流体チップの第１のチャネルに、（ｉ）第１の核酸および第１の汚染物質を含む第１の試料、（ｉｉ）第１の終局イオンを含む第１の終局電解質緩衝液であって、前記第１の終局イオンの実効移動度の大きさが、前記第１の核酸の実効移動度の大きさよりも小さい、第１の終局電解質緩衝液、ならびに（ｉｉｉ）第１の先導イオンを含む第１の先導電解質緩衝液であって、前記第１の先導イオンの実効移動度の大きさが、前記第１の核酸の前記実効移動度の前記大きさよりも大きい、第１の先導電解質緩衝液を装入するステップ、（ｂ）前記マイクロ流体チップの第２のチャネルに、（ｉ）第２の核酸および第２の汚染物質を含む第２の試料、（ｉｉ）第２の終局イオンを含む第２の終局電解質緩衝液であって、前記第２の終局イオンの大きさが、前記第２の核酸の実効移動度の大きさよりも小さい、第２の終局電解質緩衝液、ならびに（ｉｉｉ）第２の先導イオンを含む第２の先導電解質緩衝液であって、前記第２の先導イオンの実効移動度の大きさが、前記第２の核酸の前記実効移動度の前記大きさよりも大きい、第２の先導電解質緩衝液を装入するステップ、ならびに（ｃ）前記マイクロ流体チップ内に第１の電場を印加して、前記第１のチャネル中で、前記第１の終局イオン、前記第１の核酸および前記第１の先導イオンを用いた等速電気泳動を行い、第２の電場を印加して、前記第２のチャネル中で前記第２の終局イオン、前記第２の核酸および前記第２の先導イオンを用いた等速電気泳動を行い、これらにより、前記第１の汚染物質から前記第１の核酸を、および前記第２の汚染物質から前記第２の核酸を同時に精製するステップを含む、少なくとも２つの異なる試料から核酸を同時に精製する方法を提供する。
本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記第１の試料および前記第２の試料は、異なる試料タイプである。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記第１の核酸および前記第２の核酸は、異なるタイプまたは長さの核酸である。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記第１の終局電解質緩衝液または前記第１の先導電解質緩衝液は、溶解剤または組織破壊剤をさらに含む。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記溶解剤または前記組織破壊剤は、約１２よりも大きな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から選択される１種または複数の作用剤を含む。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記第１の試料は溶解した固形組織を含む。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記第２の試料は、溶解した細胞を含む。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記第１の試料は、前記等速電気泳動を行う間、前記第２の試料と接触しない。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態は、前記マイクロ流体チップの第３のチャネルに、（ｉ）第３の核酸および第３の汚染物質を含む第３の試料、（ｉｉ）第３の終局イオンを含む第３の終局電解質緩衝液であって、前記第３の終局イオンの実効移動度の大きさが、前記第３の核酸の実効移動度の大きさよりも小さい、第３の終局電解質緩衝液、ならびに（ｉｉｉ）第３の先導イオンを含む第３の先導電解質緩衝液であって、前記第３の先導イオンの実効移動度の大きさが、前記第３の核酸の前記実効移動度の前記大きさよりも大きい第３の先導電解質緩衝液を装入することをさらに含み、前記電場を前記マイクロ流体チップ内に印加して、前記第３のチャネル中、前記第３の終局イオン、前記第３の核酸および前記第３の先導イオンを用いた前記等速電気泳動を行い、これにより、前記第１の汚染物質から前記第１の核酸、前記第２の汚染物質から前記第２の核酸、および前記第３の汚染物質から前記第３の核酸を同時に精製する。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記第１および第２の電場は、単一の電極対から発生する。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記第１および第２の電場は、異なる電極対から発生する。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記第１および第２のチャネルは、独立したセンサーに連結されている。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記独立センサーからのフィードバックを使用して、前記第１および第２の電場を独立して制御する。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記独立センサーは電圧を感知し、前記フィードバックを使用して、前記第１および第２のチャネル内の電流（または抵抗）を制御する。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記核酸はＤＮＡを含む。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記核酸はＲＮＡを含む。
本開示の態様は、（ａ）流体デバイスに、（ｉ）固定化細胞、固定化組織または包埋組織を含む試料であって、核酸を含む試料、（ｉｉ）終局電解質を含む終局電解質緩衝液であって、前記終局電解質が前記核酸よりも低い実効移動度を有する、終局電解質緩衝液、および（ｉｉｉ）先導電解質を含む先導電解質緩衝液であって、前記先導電解質が前記核酸よりも高い実効移動度を有する、先導電解質緩衝液を装入するステップ、ならびに（ｂ）前記流体デバイスに電場を印加して、前記終局電解質イオン、前記核酸および前記先導電解質を用いた等速電気泳動を行い、これにより、前記試料中の汚染物質から前記核酸を精製するステップを含む、試料精製方法を提供する。
本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記汚染物質は、架橋化核酸、包埋材、化学固定剤、酵素および阻害剤からなる群から選択される。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記試料は、前記固定化細胞、前記固定化組織、または前記固定化細胞と前記固定化組織の両方を含む。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記試料は、ホルマリン固定されている。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記試料は、前記包埋組織を含む。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記試料は、パラフィンに包埋されている前記組織を含む。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記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。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記試料は組織生検体を含む。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記試料は切除したホルマリン固定パラフィン包埋（ＦＦＰＥ）試料である。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態は、前記核酸の特徴を他の試料に由来する核酸の特徴と比較することをさらに含み、前記特徴は、発現レベル、核酸配列、分子量、核酸完全性、核酸の鎖性（例えば、二本鎖対一本鎖）または核酸純度である。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記試料は、腫瘍試料である。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記終局電解質緩衝液は、約７より大きなｐＨを有する。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態は、前記電場の前記印加前に、少なくとも約１分間の期間、少なくとも約３７℃の温度で、前記流体デバイス中で前記組織試料をインキュベートすることをさらに含む。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記温度は、約４０℃～約８０℃である。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記期間は、約１分間～約１２０分間である。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記先導電解質緩衝液はプロテイナーゼＫを含む。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態は、前記プロテイナーゼＫを使用して、前記核酸からタンパク質架橋を除去することをさらに含む。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態は、前記電場の前記印加後に、熱を使用して、前記核酸からタンパク質架橋を除去することをさらに含む。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態は、前記流体デバイスの排出用レザーバーから前記精製済み核酸を含む排出溶液を溶出させることをさらに含む。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記排出溶液中の前記精製済み核酸の濃度は、前記組織試料中の前記核酸の濃度よりも少なくとも約２倍高い。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記排出溶液中の前記架橋化核酸の濃度は、前記組織試料中の前記架橋化核酸の濃度の多くとも約２分の１である。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記排出溶液は、約５０μＬに等しい体積またはそれ未満の体積を有する。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記組織試料は、少なくとも約１ｎｇの質量を有する。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記組織試料は、２５μＬより多い体積を有する。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記終局電解質は、前記汚染物質より高い実効移動度を有する。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記終局電解質は、（ｉ）前記汚染物質よりも大きな実効移動度の大きさを有する第１のイオン、（ｉｉ）前記汚染物質とほぼ同じ、またはそれより小さな実効移動度の大きさを有する第２のイオンを含む。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記等速電気泳動の実施は、前記組織試料のｐＨを約７．５までクエンチする。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態は、前記装入前に、前記試料に脱パラフィンを行うことをさらに含む。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態は、前記核酸の濃度を検出することをさらに含む。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記濃度は、約１ピコグラム／マイクロリットル（ｐｇ／μＬ）未満であるか、またはそれに等しい。
本開示の態様は、（ａ）流体デバイスに、（ｉ）溶解した固形組織および核酸を含む組織試料、（ｉｉ）第１の実効移動度を有する終局電解質イオンを含む終局電解質緩衝液であって、前記第１の実効移動度が、前記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、前記終局電解質緩衝液、（ｉｉｉ）第１の先導電解質用レザーバー中の、第２の実効移動度を有する第１の先導電解質イオンを含む第１の先導電解質緩衝液であって、前記第２の実効移動度が、前記核酸の前記実効移動度の前記大きさよりも大きな大きさを有する、前記第１の先導電解質緩衝液、ならびに（ｉｖ）第２の先導電解質用レザーバー中の、第３の実効移動度を有する第２の先導電解質イオンを含む第２の先導電解質緩衝液であって、前記第３の実効移動度が、前記核酸の前記実効移動度の前記大きさよりも大きな大きさを有しており、前記第１の先導電解質緩衝液は、前記第２の先導電解質緩衝液とは異なる、前記第２の先導電解質緩衝液を装入するステップ、（ｂ）前記終局電解質イオン、前記核酸および前記第１の先導電解質イオンを用いた第１の等速電気泳動を行い、これにより、前記組織試料中の前記汚染物質から前記核酸を精製するステップ、ならびに（ｃ）前記終局電解質イオン、前記核酸および前記第２の先導電解質イオンを用いた第２の等速電気泳動を行うステップを含む、試料精製方法を提供する。
本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記第２の等速電気泳動を行うステップは、第１のチャネルから第２のチャネルまでの印加電流を変更することを含む。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記第１の先導電解質イオンは前記第２の先導電解質イオンと同じであり、前記第１の先導電解質緩衝液中の前記第１の先導電解質イオンの濃度は、前記第２の先導電解質緩衝液中の前記第２の先導電解質イオンの濃度とは異なる。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記第２の実効移動度は、前記第３の実効移動度の前記大きさよりも大きな大きさを有する。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記第１の先導電解質イオンは、前記第２の先導電解質イオンとは異なる。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記第１の先導電解質イオンは前記第２の先導電解質イオンと同じであり、前記第１の先導電解質緩衝液中の前記第１の先導電解質イオンの濃度は、前記第２の先導電解質緩衝液中の前記第２の先導電解質イオンの濃度と同じであり、前記第１の先導電解質緩衝液は第３の先導電解質イオンを含む。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記第１の先導電解質イオンは前記第２の先導電解質イオンと同じであり、前記第１の先導電解質緩衝液中の前記第１の先導電解質イオンの濃度は、前記第２の先導電解質緩衝液中の前記第２の先導電解質イオンの濃度と同じであり、前記第２の先導電解質緩衝液は第３の先導電解質イオンを含む。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態は、前記第２の先導電解質用レザーバー中に前記核酸を収集すること、および前記第２の先導電解質用レザーバーから前記核酸を除去することをさらに含む。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記第１の等速電気泳動を行うステップおよび前記第２の等速電気泳動を行うステップは、単一の電場を印加することにより行われる。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記第１の等速電気泳動を行うステップおよび前記第２の等速電気泳動を行うステップは、１つより多くの電場を印加することにより行われる。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記第２の先導電解質緩衝液中の前記第２の先導電解質イオンの濃度は、５０ｍＭ未満である。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記第２の先導電解質緩衝液は、５０ｍＭ Ｔｒｉｓ ＨＣｌを含む。
本開示の態様は、（ａ）（ｉ）第１の流体チャネルと流体連通している第１の試料用レザーバー、（ｉｉ）前記第１の流体チャネルと流体連通している第１の緩衝液用レザーバー、および（ｉｉｉ）前記第１のチャネルと流体連通している第２の緩衝液用レザーバーを含む、マイクロ流体チップ中の第１の等速電気泳動領域、ならびに（ｂ）（ｉ）第２の流体用チャネルと流体連通している第２の試料用レザーバー、（ｉｉ）前記第２の流体チャネルと流体連通している第３の緩衝液用レザーバー、および（ｉｉｉ）前記第２のチャネルと流体連通している第４の緩衝液用レザーバーを含む、前記マイクロ流体チップ中の第２の等速電気泳動領域を含む、マイクロ流体デバイスであって、前記第１の等速電気泳動領域は前記第２の等速電気泳動領域と流体連通しておらず、前記マイクロ流体デバイスは、前記第１の等速電気泳動領域に電流を印加する第１の電気回路と前記第２の等速電気泳動領域に電流を印加する第２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。
本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記第１の等速電気泳動領域と第２の等速電気泳動領域との間のリーク率は、１時間あたり１μｌ未満である。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記第１の等速電気泳動領域と第２の等速電気泳動領域との間の電流リークは、１μＡ未満である。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、インピーダンスは、１メガオームより大きい。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記第１の流体チャネルは、１００μｌより多い液体体積を保持する。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記第１の流体チャネルは、前記第１のチャネルの幅の多くとも５分の１である距離の分、前記第２の流体チャネルから離されている。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記マイクロ流体デバイスは、前記第２の電気回路と同時に前記第１の電気回路を制御するよう構成されている。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態は、前記第１のチャネルと流体連通している溶出用レザーバーをさらに含み、温度センサーは、前記溶出用レザーバーの５ｍｍ以内に位置している。
本開示の態様は、（ａ）チャネルと流体連通している試料投入用レザーバーを含む界面動電流体デバイスを用意するステップ、（ｂ）試料体積を前記試料投入用レザーバーに装入するステップ、（ｃ）前記試料投入用レザーバーに追加体積分を添加することなく、前記試料体積の少なくとも５０％を前記試料投入用レザーバーから前記チャネルに移動させるステップ、および（ｄ）前記チャネルにイオン電流を印加するステップを含む、方法を提供する。
本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記移動させるステップは、重力を利用して行われる。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記イオン電流は、前記チャネルに実質的に流れない。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記試料体積の前記少なくとも５０％は、前記試料体積の少なくとも８０％を占める。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記試料体積は、核酸を含む。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記試料体積は、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。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、イオン電流を前記印加するステップは、等速電気泳動を行うステップを含む。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記試料投入用レザーバーに装入される試料体積の合計は、前記投入用レザーバーの内部体積未満であるかまたはそれに等しい。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記試料投入用レザーバーは、テーパー型領域を介して底部領域に接続された上部領域を含み、前記上部領域は第１の直径を有しており、前記底部領域は第２の直径を有しており、前記試料投入用レザーバーから前記チャネルに前記試料体積の少なくとも５０％を前記移動させるステップを促進するため、前記第１の直径は前記第２の直径よりも少なくとも２倍、長い。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記試料体積は、少なくとも２５μｌである。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記試料体積は、少なくとも５０μｌである。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記試料体積は、少なくとも１００μｌである。
本開示の態様は、第１の試料投入用レザーバーであって、テーパー型領域を介して底部領域に接続されている上部領域を含み、前記上部領域は第１の水力内径を有し、前記底部領域は第２の水力内径を有し、前記第１の水力内径は、前記第２の水力内径よりも少なくとも２倍、長く、前記第１の試料投入用レザーバーは、第１のチャネルと流体連通している、第１の試料投入用レザーバー、前記第１のチャネルと流体連通している第１の緩衝液用レザーバーであって、前記第１の試料用レザーバー中の液体の自由表面が前記第１の緩衝液用レザーバー中の液体に対して無視できる程の緩衝液ヘッド高差を有するよう、前記第１の試料用レザーバーが構成されている、第１の緩衝液用レザーバー、および前記第１のチャネルと流体連通している第２の緩衝液用レザーバーを含むマイクロ流体チップを提供する。
本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記第１の水力内径は、約１ｍｍ～約１５ｍｍの範囲である。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記第２の水力内径は、約０．５ｍｍ～約５ｍｍの範囲である。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記第１の試料用レザーバーは、少なくとも１００μｌの試料体積を保持するよう構成されている。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記マイクロ流体チップは、真空が前記マイクロ流体チップに適用されると、前記第１の試料用レザーバーから前記第１のチャネルに前記試料体積の少なくとも５０％が移動するよう構成されている。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記マイクロ流体チップは、前記第１のチャネルに入る試料に等速電気泳動を行うよう構成されている。
本開示の態様は、（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させて、これにより、前記生物学的試料中の前記細胞または組織を溶解して、細胞溶解物を生成するステップ、（ｂ）デバイスに前記細胞溶解物を導入するステップ、および（ｃ）前記デバイスを用いて等速電気泳動を行って、前記細胞溶解物から核酸を単離するステップを含む、核酸を抽出する方法を提供する。
本明細書において提供されている態様の一部の実施形態は、プロテイナーゼＫにより前記試料を消化するステップをさらに含む。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記溶液は、尿素およびチオ尿素を含む。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記溶液は、約２対１の尿素対チオ尿素の比を含む。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記溶液中の前記尿素の濃度は、約４Ｍ～約９Ｍであり、前記溶液中の前記チオ尿素の濃度は、約０．５Ｍ～約３．５Ｍである。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記溶液中の前記尿素の濃度は、約６．５Ｍ～約７．５Ｍであり、前記溶液中の前記チオ尿素の濃度は、約１．５Ｍ～約２．５Ｍである。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記溶液は、終局電解質イオンもしくは先導電解質イオン、または終局電解質イオンと先導電解質イオンとの両方を含む。
本開示の態様は、（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であって、前記流体デバイスに前記細胞試料を装入する前または後に、前記細胞試料を溶解緩衝液に接触させる、細胞試料、（ｉｉ）第１の実効移動度を有する終局電解質イオンを含む、終局電解質緩衝液であって、前記第１の実効移動度が、高分子量核酸の実効移動度の大きさよりも小さい大きさを有し、かつ前記汚染物質の大きさよりも大きな大きさを有する、前記終局電解質緩衝液、ならびに（ｉｉｉ）第２の実効移動度を有する第１の先導電解質イオンを含む、第１の先導電解質緩衝液であって、前記第２の実効移動度は、前記高分子量核酸の前記実効移動度の前記大きさよりも大きな大きさを有する、前記第１の先導電解質緩衝液を装入するステップ、（ｂ）前記終局電解質イオン、前記高分子量核酸および前記第１の先導電解質イオンを用いた等速電気泳動を行い、これにより前記汚染物質から前記高分子量核酸を分離し、等速電気泳動ゾーン中に前記高分子量核酸を富化させるステップ、ならびに（ｃ）排出用レザーバー中の溶液に、前記ゲノムＤＮＡを溶出させるステップであって、前記溶液中の核酸の質量の５０％を超える量が、３０キロベースよりも大きい、ステップを含む、組織試料から高分子量核酸を精製する方法を提供する。
本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記溶解緩衝液は、アルカリ緩衝液を含まない。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記溶解緩衝液は、オクチルフェノールエトキシレートを含む。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記溶液中の核酸の質量の５０％を超える量が、５０キロベースを超える。
本開示の態様は、（ａ）溶解した固形組織を含む組織試料を含む試料投入用レザーバー、第１の先導電解質緩衝液を含む第１の緩衝液用レザーバー、及び終局電解質緩衝液を含む第２の緩衝液用レザーバーと流体連通している第１のチャネルを含む流体デバイスを用意するステップ、（ｂ）第１の電極を前記第１の緩衝液用レザーバー中の前記第１の先導電解質緩衝液に接触させるステップ、（ｃ）第２の電極を前記第２の緩衝液用レザーバー中の前記終局電解質緩衝液に接触させるステップ、および（ｄ）前記流体デバイス内に電場を印加して、等速電気泳動を行うステップであって、前記組織試料と前記第１および第２の電極との間の直接接触なしに前記等速電気泳動を行う、ステップを含む、等速電気泳動を行う方法を提供する。
本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記流体デバイスは、前記第１のチャネルおよび前記第１の緩衝液用レザーバーと流体連通している第３の緩衝液用レザーバーをさらに含み、前記第３の緩衝液用レザーバーは、前記第１の緩衝液用レザーバーよりも低い濃度の前記第１の先導電解質緩衝液を含む。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記第３の緩衝液用レザーバーおよび前記第１の緩衝液用レザーバーを、１つまたは複数のキャピラリーバリアを含む第２のチャネルによって接続して、前記第２のチャネル内の圧力駆動流、および前記第３の緩衝液用レザーバーと前記第１の緩衝液用レザーバーとの間の圧力駆動流を制限する。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記流体デバイスは溶出用レザーバーをさらに含む。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記溶出用レザーバーは、第４の緩衝液用レザーバーと流体連通している。
本開示の態様は、マイクロ流体システムであって、（ａ）第１のチャネル、および前記第１のチャネルと流体連通している第１のレザーバーを含むマイクロ流体チップであって、前記第１のチャネルおよび前記第１のレザーバーが、第１の合流点で出会う、マイクロ流体チップ、および（ｂ）第１の歯を含む機械部材であって、前記第１の歯を介して、前記第１のチャネルに機械圧力をかけて、前記第１のチャネルの少なくとも１つの壁の可塑的変形によって前記第１のチャネルを少なくとも一部閉鎖するように、および前記第１のチャネルと前記第１のレザーバーとの間の流体抵抗を増大するように構成されている、前記機械部材を含む、マイクロ流体システムを提供する。
本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記マイクロ流体チップは、前記第１のレザーバーと流体連通している第２のレザーバー、および前記第１のレザーバーと前記第２のレザーバーを接続している第２のチャネルをさらに含み、前記機械部材が、前記第２のチャネルに機械圧力をかけて前記第２のチャネルを可塑的に閉鎖するように、および前記第１のレザーバーと前記第２のレザーバーとの間の流体連通を防止するように構成されている第２の歯をさらに含む。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記第１の歯は、前記第１の合流点に機械的圧力をもたらして、前記第１のチャネルの少なくとも１つの壁の可塑的変形によって前記第１のチャネルを閉鎖するように構成されている。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記第１の歯は、前記第１のチャネルを加熱するよう構成されている。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記機械部材は、前記第１のチャネルのヤング弾性率よりも大きなヤング弾性率を有する材料を含む。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記マイクロ流体システムは、等速電気泳動を行うよう構成されている。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記第１の歯は、加熱素子と熱的に連結されている。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記第１の歯は、前記第１のチャネルの前記少なくとも１つの壁のガラス転移温度より高い温度に加熱される。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態は、前記マイクロ流体システムを使用して、可塑的変形により、前記第１のチャネルを少なくとも一部閉鎖し、これにより、前記第１のチャネルと前記第１のレザーバーとの間の流体流動に対する抵抗を増大させるステップを含む、流体システムにおけるプロセスを完了する方法を含む。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記機械部材の前記第１の歯は、前記第１のチャネルに少なくとも０．２５ｌｂの力を加える。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記流体システムにおける前記プロセスは、等速電気泳動である。
本開示の態様は、（ａ）マイクロ流体チップの第１のレザーバーに核酸を含む前記試料を装入するステップ、（ｂ）前記マイクロ流体チップの第２のレザーバーに終局電解質緩衝液を装入するステップであって、前記終局電解質緩衝液は、前記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１の終局電解質イオンを含む、ステップ、（ｃ）前記マイクロ流体チップの第３のレザーバーに先導電解質緩衝液を装入するステップであって、前記第３のレザーバーは、第２の実効移動度を有する第１の先導電解質イオンを含み、前記第２の実効移動度は、前記核酸の前記実効移動度の前記大きさよりも大きな大きさを有する、ステップ、（ｄ）前記マイクロ流体チップ内に電場を印加して、前記第１の終局電解質イオン、前記核酸および前記第１の先導電解質イオンを用いた等速電気泳動を行い、これにより、前記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ステップ、および（ｅ）前記等速電気泳動ゾーン中またはその近傍の温度変化を感知するために温度センサーを使用するステップであって、前記温度センサーからのフィードバックを使用して、前記電場を制御するステップを含む、核酸を含む試料に等速電気泳動を行う方法を提供する。
本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記電場の前記制御により、溶出用レザーバー中、または前記マイクロ流体チップの領域中に、前記核酸またはその一部が位置することになる。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記温度センサーは、前記溶出用レザーバーの多くとも８ｍｍ以内に配置される。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記温度変化は、約０．２℃～５℃の範囲内にある。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、電場を前記印加するステップにより、前記先導電解質および前記終局電解質は、等速電気泳動界面で出会い、前記温度センサーが、前記等速電気泳動界面を感知する。
本開示の態様は、（ａ）（ｉ）第１の流体チャネルと流体連通している第１の試料用レザーバー、（ｉｉ）前記第１の流体チャネルと流体連通している第１、第２および第３の緩衝液用レザーバーであって、前記第１および第２の緩衝液用レザーバーがキャピラリーバリアによって離されている、第１、第２および第３の緩衝液用レザーバー、ならびに（ｉｉｉ）前記第１の流体チャネルと流体連通している溶出用レザーバーを含む、マイクロ流体チップ中の第１の等速電気泳動領域、（ｂ）前記第１の等速電気泳動領域内の前記第１の流体チャネルにおける、温度変化を検出するよう構成されているセンサー、ならびに（ｃ）前記第１の等速電気泳動領域内の前記第１のチャネル内に電流を供給するよう置かれている装置を含む、マイクロ流体デバイスを提供する。
本明細書において提供されている態様の一部の実施形態は、前記センサーが熱的信号を受信すると、前記電流の低下または解除を作動するよう構成されている制御装置をさらに含む。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記温度変化は、約０．２℃～５℃の範囲内の温度上昇である。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記マイクロ流体デバイスは、前記センサーが温度変化を検出した後に、前記溶出用レザーバー中の核酸の試料を単離するようさらに構成されている。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記核酸の前記感知は、前記溶出用レザーバーの多くとも８ｍｍ以内に配置されているセンサーにより行われる。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記第１のチャネルは、単一センサーを含む。
本開示の態様は、（ａ）請求項１１１に記載の前記マイクロ流体デバイス、請求項１６５に記載の前記マイクロ流体デバイスまたは請求項１２８に記載の前記マイクロ流体チップ、（ｂ）終局電解質を含む終局電解質緩衝液、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。
本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記終局電解質緩衝液は、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。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記混合物は、（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１の電解質、および（ｉｉ）前記汚染物質よりも低い実効移動度の大きさを有する第２の電解質を含む。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記第１の電解質はカプロン酸を含む。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記第２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。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記キットは、試料用緩衝液をさらに含み、前記試料用緩衝液は、先導電解質緩衝液、終局電解質緩衝液または尿素を任意の組合せで含む。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記キットは、尿素およびチオ尿素を含む試料用緩衝液をさらに含む。
本開示の態様は、（ａ）流体デバイスに、（ｉ）核酸および汚染物質を含む組織試料であって、非溶解全血試料を含まない組織試料、（ｉｉ）前記汚染物質の実効移動度の大きさよりも大きく、かつ前記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終局電解質イオンを含む、終局電解質緩衝液、ならびに（ｉｉｉ）第２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入するステップであって、前記第２の実効移動度が、前記核酸の前記実効移動度の前記大きさよりも大きな大きさを有するステップ、ならびに（ｂ）前記流体デバイス内に電場を印加して、前記終局電解質イオン、前記核酸および前記先導電解質イオンを用いた等速電気泳動を行い、これにより、前記組織試料中の前記汚染物質から前記核酸を精製するステップを含む、試料精製方法を提供する。
本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記組織試料は全血液試料ではない。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記終局電解質イオンはカプロン酸を含む。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記先導電解質イオンは塩化物イオンを含む。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記終局電解質緩衝液は、前記第１の終局電解質イオンとは異なる実効移動度を有する第２の終局電解質イオンを含む。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記第２の終局電解質イオンは、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。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記第２の終局電解質イオンは、ＭＯＰＳ（３－（Ｎ－モルホリノ）プロパンスルホン酸）を含む。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記第２の終局電解質イオンは、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、第１の終局電解質イオンはカプロン酸を含む。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記第２の終局電解質イオンは、ＭＯＰＳ（３－（Ｎ－モルホリノ）プロパンスルホン酸）を含み、第１の終局電解質イオンはカプロン酸を含む。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記第２の終局電解質イオンは、ＨＥＰＥＳを含み、第１の終局電解質イオンは、ＭＯＰＳを含む。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記終局電解質緩衝液は、第２の実効移動度を有する第２の終局電解質イオンを含み、前記第２の実効移動度は、前記汚染物質の前記実効移動度の前記大きさとほぼ同じ大きさ、またはそれより小さい大きさを有する。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記汚染物質は、架橋化核酸、包埋材、化学固定剤、タンパク質、阻害剤およびそれらの組合せからなる群から選択される。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記汚染物質は架橋化核酸を含む。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記組織試料は、前記装入前に、前記終局電解質緩衝液と混合される。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記組織試料は、前記装入前に、前記先導電解質緩衝液と混合される。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記先導電解質緩衝液を前記装入するステップは、前記組織試料の前記装入前に行われる。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、本方法は、前記流体デバイスの排出用レザーバーから前記精製済み核酸を含む排出溶液を溶出させるステップをさらに含む。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記排出溶液中の前記精製済み核酸の濃度は、前記組織試料中の前記核酸の濃度よりも少なくとも約２倍高い。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記排出溶液中の前記架橋化核酸の濃度は、前記組織試料中の前記架橋化核酸の濃度の多くとも約２分の１である。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記排出溶液は、前記汚染物質を含まない。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記組織試料は、新しい組織である。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記組織試料は、新しい凍結（ＦＦ）組織である。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記組織試料はホルマリン固定パラフィン包埋組織（ＦＦＰＥ）である。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、本方法は、前記組織試料の前記装入前に、前記組織試料を溶解または破壊するステップをさらに含む。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記溶解または破壊するステップは、尿素またはチオ尿素を使用して行われる。
本開示の態様は、（ａ）流体デバイスの第１のチャネルに、（ｉ）第１の核酸および第１の汚染物質を含む第１の組織試料、（ｉｉ）第１の終局イオンを含む第１の終局電解質緩衝液であって、前記第１の終局イオンの実効移動度の大きさが、前記第１の核酸の実効移動度の大きさよりも小さい、第１の終局電解質緩衝液、ならびに（ｉｉｉ）第１の先導イオンを含む第１の先導電解質緩衝液であって、前記第１の先導イオンの実効移動度の大きさが、前記第１の核酸の前記実効移動度の前記大きさよりも大きい、第１の先導電解質緩衝液を装入するステップ、（ｂ）前記流体デバイスの第２のチャネルに、（ｉｖ）第２の核酸および第２の汚染物質を含む第２の組織試料、（ｖ）第２の終局イオンを含む第２の終局電解質緩衝液であって、前記第２の終局イオンの大きさが、前記第２の核酸の実効移動度の大きさよりも小さい、第２の終局電解質緩衝液、ならびに（ｖｉ）第２の先導イオンを含む第２の先導電解質緩衝液であって、前記第２の先導イオンの実効移動度の大きさが、前記第２の核酸の前記実効移動度の前記大きさよりも大きい、第２の先導電解質緩衝液を装入するステップ、ならびに（ｃ）前記流体デバイス内に電場を印加して、前記第１のチャネル中で、前記第１の終局イオン、前記第１の核酸および前記第１の先導イオンを用いた等速電気泳動を行い、前記第２のチャネル中で前記第２の終局イオン、前記第２の核酸および前記第２の先導イオンを用いた等速電気泳動を行い、これらにより、前記第１の汚染物質から前記第１の核酸を精製し、かつ前記第２の汚染物質から前記第２の核酸を精製するステップを含む、試料精製方法を提供する。
本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記第１の終局電解質緩衝液または前記第１の先導電解質緩衝液は、溶解剤または組織破壊剤をさらに含む。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記第２の終局電解質緩衝液または前記第２の先導電解質緩衝液は、溶解剤または組織破壊剤をさらに含む。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記溶解剤または前記組織破壊剤は、約１２よりも大きな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から選択される１種または複数の作用剤を含む。
本開示の態様は、（ａ）流体デバイスの第１のゾーンに、（ｉ）核酸および汚染物質を含む組織試料、（ｉｉ）終局イオンを含む終局電解質緩衝液であって、前記終局イオンの実効移動度の大きさが、前記核酸の実効移動度の大きさよりも小さい、終局電解質緩衝液、ならびに（ｉｉｉ）先導イオンを含む先導電解質緩衝液であって、前記先導イオンの実効移動度の大きさが、前記核酸の前記実効移動度の前記大きさよりも大きい、先導電解質緩衝液を装入するステップ、ならびに（ｂ）前記流体デバイスに電場を印加して、前記流体デバイスの第２のゾーンにおいて、前記終局イオン、前記核酸および前記先導イオンを用いた等速電気泳動を行い、これにより、前記汚染物質から前記核酸を精製するステップであって、前記印加するステップの間、前記第１のゾーンは、第１の温度に維持されて、前記第２のゾーンは、前記第１の温度とは異なる第２の温度に維持されるステップを含む、試料精製方法を提供する。
本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記終局電解質緩衝液または前記先導電解質緩衝液は、溶解剤または組織破壊剤をさらに含む。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記溶解剤または前記組織破壊剤は、約１２よりも大きな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から選択される１種または複数の作用剤を含む。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記第１の温度は、約４℃～約４０℃の間である。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記第１の温度は、約４０℃～約８０℃の間である。
本開示の態様は、（ａ）流体デバイスの第１のゾーンに、（ｉ）核酸を含む組織試料、（ｉｉ）終局イオンを含む終局電解質緩衝液であって、前記終局イオンの実効移動度の大きさが、前記核酸の実効移動度の大きさよりも小さい、終局電解質緩衝液、および（ｉｉｉ）先導イオンを含む先導電解質緩衝液であって、前記先導イオンの実効移動度の大きさが、前記核酸の前記実効移動度の前記大きさよりも大きい、先導電解質緩衝液を装入するステップ、（ｂ）前記第１のゾーン中で、（１）包埋材の除去、（２）組織の破壊、（３）細胞の溶解、（４）核酸の脱架橋、（５）タンパク質の消化および（６）核酸の消化からなる群から選択される少なくとも１つの試料調製を、前記組織試料に行うステップ、ならびに（ｃ）前記流体デバイス内に電場を印加して、前記流体デバイスの第２のゾーンにおいて、前記終局イオン、前記核酸および前記先導イオンを用いた等速電気泳動を行い、これにより、前記組織試料中の汚染物質から前記核酸を精製するステップを含む、試料精製方法を提供する。
本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、包埋材の前記除去または細胞の前記溶解は、前記電場の前記印加前に、少なくとも約１分間の期間、少なくとも約３７℃の温度で、前記流体デバイス中で前記組織試料をインキュベートすることを含む。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記温度は、約４０℃～約８０℃である。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記期間は、約１分間～約６０分間である。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記組織の破壊または前記細胞の溶解は、前記試料に機械応力を適用することを含む。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記組織の破壊または前記細胞の溶解は、前記試料に熱を適用することを含む。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記熱の適用により、前記組織試料の温度は約３０℃～約６５℃となる。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記組織の破壊または前記細胞の溶解は、少なくともｐＨ１２の溶液を含む。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記組織の破壊または前記細胞の溶解は、タンパク質による消化を含む。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記タンパク質による消化は、約２５℃より高い温度で行われる。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記温度は、約３０℃～約６５℃である。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記組織の破壊または前記細胞の溶解は、前記組織または前記細胞に少なくとも１つの界面活性剤を適用することを含む。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記組織の破壊または前記細胞の溶解は、前記組織または前記細胞に尿素を含む溶液を適用することを含む。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記溶液は、チオ尿素をさらに含む。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記溶液中の前記尿素の濃度は、約４Ｍ～約９Ｍであり、前記溶液中の前記チオ尿素の濃度は、約０．５Ｍ～約３．５Ｍである。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記溶液中の前記尿素の濃度は、約６．５Ｍ～約７．５Ｍであり、前記溶液中の前記チオ尿素の濃度は、約１．５Ｍ～約２．５Ｍである。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記核酸を脱架橋するステップは、プロテイナーゼＫを用いて架橋タンパク質を消化するステップを含む。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記核酸を消化するステップは、ＤＮアーゼまたはＲＮアーゼを用いて行われる。
本開示の態様は、（ａ）流体デバイスに、（ｉ）核酸を含む組織試料であって、包埋または固定化されている前記組織試料、（ｉｉ）終局電解質を含む終局電解質緩衝液であって、前記終局電解質が前記核酸よりも低い実効移動度を有する、終局電解質緩衝液、および（ｉｉｉ）先導電解質を含む先導電解質緩衝液であって、前記先導電解質が前記核酸よりも高い実効移動度を有する、先導電解質緩衝液を装入するステップ、ならびに（ｂ）前記流体デバイスに電場を印加して、前記終局電解質、前記核酸および前記先導電解質を用いた等速電気泳動を行い、これにより、前記組織試料中の汚染物質から前記核酸を精製するステップを含む、試料精製方法を提供する。
本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記汚染物質は、架橋化核酸、包埋材、化学固定剤、酵素および阻害剤からなる群から選択される。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記包埋材はパラフィンを含む。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記組織試料は、ホルマリン固定されている。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記組織試料は、包埋されて、固定されている。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記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。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記組織試料は、切除した組織試料である。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記切除した組織試料は、切除したＦＦＰＥ試料である。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、本方法は、前記核酸の特徴と他の試料に由来する核酸の特徴とを比較するステップをさらに含む。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記特徴は発現レベルである。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記特徴は核酸配列である。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記特徴は分子量である。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記特徴は核酸完全性である。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記特徴は核酸純度である。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、本方法は、前記核酸の前記特徴に基づく薬物を投与するステップをさらに含む。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記組織試料は腫瘍試料である。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記終局電解質緩衝液は、ｐＨ約７を有する。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記終局電解質緩衝液は、約７より大きなｐＨを有する。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、本方法は、前記電場の前記印加前に、少なくとも約１分間の期間、少なくとも約３７℃の温度で、前記流体デバイス中で前記組織試料をインキュベートするステップをさらに含む。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記温度は、約４０℃～約８０℃である。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記期間は、約１分間～約６０分間である。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記先導電解質緩衝液はプロテイナーゼＫを含む。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、本方法は、前記プロテイナーゼＫを使用して、前記核酸からタンパク質架橋を除去するステップをさらに含む。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、本方法は、前記電場の前記印加後に、熱を使用して、前記核酸からタンパク質架橋を除去するステップをさらに含む。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、本方法は、前記流体デバイスの排出用レザーバーから前記精製済み核酸を含む排出溶液を溶出させるステップをさらに含む。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記排出溶液中の前記精製済み核酸の濃度は、前記組織試料中の前記核酸の濃度よりも少なくとも約２倍高い。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記排出溶液中の前記架橋化核酸の濃度は、前記組織試料中の前記架橋化核酸の濃度の多くとも約２分の１である。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記排出溶液は、前記汚染物質を含まない。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記排出溶液は、約５０μＬに等しい体積またはそれ未満の体積を有する。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記組織試料は、少なくとも約１ｎｇの質量を有する。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記組織試料は、約５００μＬより少ない体積を有する。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記終局電解質は、前記汚染物質より高い実効移動度を有する。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記終局電解質は、（ｉ）前記汚染物質よりも大きな実効移動度の大きさを有する第１のイオン、および（ｉｉ）前記汚染物質とほぼ同じ、またはそれより小さな実効移動度の大きさを有する第２のイオンを含む。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記等速電気泳動の実施は、前記組織試料のｐＨを約７までクエンチする。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、本方法は、前記装入前に、前記組織試料に脱パラフィンを行うステップをさらに含む。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記組織試料は、前記核酸の特徴を異なる組織試料に由来する異なる核酸の特徴と比較するステップをさらに含む、慣用的なホルマリン固定パラフィン包埋（ＦＦＰＥ）試料である。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、本方法は、前記核酸の濃度を検出するステップをさらに含む。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記濃度は、約１ピコグラム／マイクロリットル（ｐｇ／μＬ）未満であるか、またはこれに等しい。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記濃度は、約０．５ｐｇ／μＬ未満であるか、またはこれに等しい。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記濃度は、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。
本開示の態様は、（ａ）第１のゾーン、（ｂ）前記第１のゾーンに配置されている試料導入口、（ｃ）前記第１のゾーンと流体連通している終局電解質用レザーバー、（ｄ）前記第１のゾーンと流体連通している第２のゾーン、（ｅ）前記第２のゾーンと流体連通している先導電解質用レザーバー、（ｆ）前記第２のゾーンと流体連通している試料排出口、（ｇ）前記第１のゾーンと熱的連通している第１のヒータ、および（ｈ）前記第２のゾーンに熱を伝播するよう構成されている第２のヒータを含む流体デバイスであって、前記第１のゾーンが前記第２のゾーンから実質的に熱的に隔離されている、流体デバイスを提供する。
本開示の態様は、（ａ）第１のゾーン、（ｂ）前記第１のゾーンに配置されている試料導入口、（ｃ）前記第１のゾーンと流体連通している終局電解質用レザーバー、（ｄ）前記第１のゾーンと流体連通している第２のゾーン、（ｅ）前記第２のゾーンと流体連通している先導電解質用レザーバー、（ｆ）前記第２のゾーンと流体連通している試料排出口、および（ｇ）前記第１のゾーンおよび前記第２のゾーンと熱的連通しているヒータを含む、試料精製領域を含む流体デバイスを提供する。
本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、本デバイスは、第２の試料精製領域をさらに含む。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記第１のゾーンは脱パラフィンゾーンである。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記第１のゾーンは破壊ゾーンである。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記第２のゾーンは等速電気泳動ゾーンである。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記第１のゾーンまたは前記第２のゾーンは約１ｍｍ未満の幅を有する。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記第１のゾーンまたは前記第２のゾーンは約０．５ｍｍ未満の幅を有する。
本開示の態様は、本明細書において提供されているデバイス、終局電解質を含む終局電解質緩衝液、および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。
本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記終局電解質緩衝液は、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。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記混合物は、（ｉ）核酸よりも小さい実効移動度の大きさおよび汚染物質よりも大きい実効移動度の大きさを有する第１の電解質、ならびに（ｉｉ）前記汚染物質よりも小さい実効移動度の大きさを有する第２の電解質を含む。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記汚染物質は架橋化核酸を含む。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記第１の電解質はカプロン酸を含む。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記第２の電解質はＨＥＰＥＳを含む。
本開示の態様は、（ａ）流体デバイスに、（ｉ）核酸を含む組織試料、（ｉｉ）第１の実効移動度を有する終局電解質イオンを含む終局電解質緩衝液であって、前記第１の実効移動度が、前記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、前記終局電解質緩衝液、（ｉｉｉ）第１の先導電解質用レザーバー中の、第２の実効移動度を有する第１の先導電解質イオンを含む第１の先導電解質緩衝液であって、前記第２の実効移動度が、前記核酸の前記実効移動度の前記大きさよりも大きな大きさを有する、前記第１の先導電解質緩衝液、および（ｉｖ）第２の先導電解質用レザーバー中の、第３の実効移動度を有する第２の先導電解質イオンを含む第２の先導電解質緩衝液であって、前記第３の実効移動度が、前記核酸の前記実効移動度の前記大きさよりも大きな大きさを有し、前記第１の先導電解質緩衝液は、前記第２の先導電解質緩衝液とは異なる前記第２の先導電解質緩衝液を装入するステップ、（ｂ）前記終局電解質イオン、前記核酸および前記第１の先導電解質イオンを用いた第１の等速電気泳動を行い、これにより、前記組織試料中の前記汚染物質から前記核酸を精製するステップ、ならびに（ｃ）前記終局電解質イオン、前記核酸および前記第２の先導電解質イオンを用いた第２の等速電気泳動を行うステップを含む、試料精製方法を提供する。
本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記第２の等速電気泳動を行うステップは、第１のチャネルから第２のチャネルまでの印加電流を変更することを含む。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記第１の先導電解質イオンは前記第２の先導電解質イオンと同じであり、前記第１の先導電解質緩衝液中の前記第１の先導電解質イオンの濃度は、前記第２の先導電解質緩衝液中の前記第２の先導電解質イオンの濃度とは異なる。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記第１の先導電解質緩衝液中の前記第１の先導電解質イオンの前記濃度は、少なくとも１．５ｘ倍、前記第２の先導電解質緩衝液中の前記第２の先導電解質イオンの前記濃度とは異なる。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記第１の先導電解質イオンは、前記第２の先導電解質イオンとは異なる。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記第１の先導電解質イオンは前記第２の先導電解質イオンと同じであり、前記第１の先導電解質緩衝液中の前記第１の先導電解質イオンの濃度は、前記第２の先導電解質緩衝液中の前記第２の先導電解質イオンの濃度と同じであり、前記第１の先導電解質緩衝液は第３の先導電解質イオンを含む。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記第１の先導電解質イオンは前記第２の先導電解質イオンと同じであり、前記第１の先導電解質緩衝液中の前記第１の先導電解質イオンの濃度は、前記第２の先導電解質緩衝液中の前記第２の先導電解質イオンの濃度と同じであり、前記第２の先導電解質緩衝液は第３の先導電解質イオンを含む。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、本方法は、前記第２の先導電解質用レザーバー中に前記核酸を収集するステップをさらに含む。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、本方法は、前記第２の先導電解質用レザーバーから前記核酸を除去するステップをさらに含む。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記終局電解質緩衝液は、前記第１の先導電解質用レザーバーおよび前記第２の先導電解質用レザーバーとは別である終局電解質用レザーバーに装入される。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記第１の等速電気泳動を行うステップおよび前記第２の等速電気泳動を行うステップは、１つの電場を印加することにより行われる。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記第１の等速電気泳動を行うステップおよび前記第２の等速電気泳動を行うステップは、１つより多くの電場を印加することにより行われる。
本開示の態様は、（ａ）第１のゾーン、および前記第１のゾーンと流体連通している第２のゾーンを含むチャネル、（ｂ）それぞれが前記第１のゾーンと流体連通している、試料導入口、終局電解質緩衝液を含む終局電解質用レザーバー、および第１の先導電解質緩衝液を含む第１の先導電解質用レザーバー、および（ｃ）第２の先導電解質緩衝液を含む第２の先導電解質用レザーバーを含む、試料精製領域を含む流体デバイスであって、前記第２の先導電解質緩衝液は、前記第２のゾーンと流体連通しており、前記第２の先導電解質緩衝液は、前記第１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。
本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記試料導入口は、少なくともある非液体の生物学物質を含む試料を受けとることができる。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記第２の先導電解質緩衝液は、前記第１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。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記第１の先導電解質緩衝液は第１の先導電解質イオンを含み、前記第２の先導電解質緩衝液は、前記第１の先導電解質イオンと同じ第２の先導電解質イオンを含み、前記第１の先導電解質緩衝液中の前記第１の先導電解質イオンの濃度は、前記第２の先導電解質緩衝液中の前記第２の先導電解質イオンの濃度とは異なる。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記第１の先導電解質緩衝液は第１の先導電解質イオンを含み、前記第２の先導電解質緩衝液は第２の先導電解質イオンを含み、前記第１の先導電解質緩衝液中の前記第１の先導電解質イオンの前記濃度は、前記第２の先導電解質緩衝液中の前記第２の先導電解質イオンの前記濃度とは、少なくとも１．５ｘ倍、異なる。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記第１の先導電解質緩衝液は第１の先導電解質イオンを含み、前記第２の先導電解質緩衝液は、前記第１の先導電解質イオンとは異なる第２の先導電解質イオンを含む。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記第１の先導電解質緩衝液は第１の先導電解質イオンを含み、前記第２の先導電解質緩衝液は、前記第１の先導電解質イオンと同じ第２の先導電解質イオンを含み、前記第１の先導電解質緩衝液中の前記第１の先導電解質イオンの濃度は、前記第２の先導電解質緩衝液中の前記第２の先導電解質イオンの濃度と同じであり、前記第１の先導電解質緩衝液が、第３の先導電解質イオンを含む。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記第１の先導電解質緩衝液は第１の先導電解質イオンを含み、前記第２の先導電解質緩衝液は、前記第１の先導電解質イオンと同じ第２の先導電解質イオンを含み、前記第１の先導電解質緩衝液中の前記第１の先導電解質イオンの濃度は、前記第２の先導電解質緩衝液中の前記第２の先導電解質イオンの濃度と同じであり、前記第２の先導電解質緩衝液は第３の先導電解質イオンを含む。
本開示の態様は、（ａ）チャネルと流体連通しているレザーバーを含む界面動電流体デバイスを用意するステップ、（ｂ）試料体積を前記レザーバーに装入するステップ、（ｃ）前記試料体積の少なくとも５０％を、前記レザーバーから前記チャネルに移動させるステップ、および（ｄ）前記チャネルにイオン電流を印加するステップを含む、方法を提供する。
本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記移動させるステップは、重力を利用して行われる。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記イオン電流は、前記レザーバーに実質的に流れない。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記試料体積の前記少なくとも５０％は、前記試料体積の少なくとも８０％を占める。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記試料体積は、核酸を含む。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記試料体積は、組織試料を含む。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、前記試料体積は、ホルマリン固定パラフィン包埋（ＦＦＰＥ）試料を含む。本明細書において提供されている態様の一部の実施形態では、イオン電流を前記印加するステップは、等速電気泳動（ＩＴＰ）を行うステップを含む。
本開示の追加の態様および利点は、以下の詳細説明から当業者には容易に明白となり、本開示の例示的な実施形態しか示されて記載されていない。認識される通り、本開示は、他の実施形態および異なる実施形態が可能であり、そのいくつかの詳細は、すべて本開示から逸脱することなく、様々な明白な点で修正が可能である。したがって、図面および説明は、本質的に例示として見なされるべきであり、限定と見なされるべきではない。
参照による組み込み
本明細書において明記されている、刊行物、特許および特許出願はすべて、あたかも個々の刊行物、特許または特許出願のそれぞれが、具体的かつ個々に、参照により組み込まれて示されているかのごとく、同じ程度にそれらの全体が参照により本明細書に組み込まれている。
本発明の新規な特徴は、添付の特許請求の範囲に、詳細に説明されている。本発明の特徴および利点のよりよい理解は、本発明の原理が利用されている例示的な実施形態を説明している以下の詳細説明、および以下の添付の図面を参照することにより得られる。
本発明は、例えば、以下の項目を提供する。
(項目１)
（ａ）流体デバイスに
（ｉ）溶解した固形組織を含む組織試料であって、前記溶解した固形組織は核酸および汚染物質を含む、組織試料、
（ｉｉ）前記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１の終局電解質イオンを含む終局電解質緩衝液、および
（ｉｉｉ）第２の実効移動度を有する第１の先導電解質イオンを含む先導電解質緩衝液であって、前記第２の実効移動度が、前記核酸の前記実効移動度の前記大きさよりも大きな大きさを有する、先導電解質緩衝液を装入するステップ、ならびに
（ｂ）前記流体デバイス内に電場を印加して、前記第１の終局電解質イオン、前記核酸および前記第１の先導電解質イオンを用いた等速電気泳動を行い、これにより、前記組織試料中の前記汚染物質から前記核酸を精製するステップ
を含む、試料精製方法。
(項目２)
前記第１の終局電解質イオンの前記実効移動度が、前記汚染物質の実効移動度の大きさよりも大きな大きさを有する、項目１に記載の方法。
(項目３)
前記流体デバイスが、マイクロ流体チップであり、前記組織試料、前記終局電解質緩衝液および前記先導電解質緩衝液が、前記マイクロ流体チップの第１のゾーンに装入される、項目１に記載の方法。
(項目４)
前記マイクロ流体チップの前記第１のゾーン中で、（１）包埋材の除去、（２）組織の破壊、（３）細胞の溶解、（４）前記核酸の脱架橋、（５）タンパク質の消化および（６）前記核酸の消化からなる群から選択される少なくとも１つの試料調製手順を、前記組織試料に行うステップをさらに含む、項目１から３のいずれか一項に記載の方法。
(項目５)
前記等速電気泳動が、前記マイクロ流体チップの第２のゾーン中で行われ、前記第２のゾーンは、前記第１のゾーンから離されており、前記第１のゾーンに流体接続されている、項目１から４のいずれか一項に記載の方法。
(項目６)
前記固形組織が固形器官に由来する、項目１から５のいずれか一項に記載の方法。
(項目７)
前記溶解した固形組織が化学固定剤を含む、項目１から６のいずれか一項に記載の方法。
(項目８)
前記化学固定剤がホルマリンである、項目７に記載の方法。
(項目９)
前記固形組織がホルマリン固定パラフィン包埋組織（ＦＦＰＥ）である、項目８に記載の方法。
(項目１０)
前記溶解した固形組織が尿素またはチオ尿素を含む、項目１から９のいずれか一項に記載の方法。
(項目１１)
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、前記溶解した固形組織を得るステップをさらに含む、項目１から１０のいずれか一項に記載の方法。
(項目１２)
前記溶解した固形組織が固形粒子を含む、項目１から１０のいずれか一項に記載の方法。
(項目１３)
前記核酸が分散したまたは溶媒和した核酸を含む、項目１から１２のいずれか一項に記載の方法。
(項目１４)
前記汚染物質が、架橋化核酸、包埋材、組織細片、化学固定剤、タンパク質、阻害剤およびそれらの組合せからなる群から選択される、項目１から１３のいずれか一項に記載の方法。
(項目１５)
前記汚染物質が架橋化核酸を含む、項目１から１４のいずれか一項に記載の方法。
(項目１６)
前記組織試料が、前記装入するステップ前に、前記終局電解質緩衝液と一緒にされる、項目１から１５のいずれか一項に記載の方法。
(項目１７)
前記組織試料が、前記装入するステップ前に、前記先導電解質緩衝液と一緒にされる、項目１から１６のいずれか一項に記載の方法。
(項目１８)
前記先導電解質緩衝液を前記装入するステップが、前記組織試料を前記装入するステップ前に行われる、項目１から１７のいずれか一項に記載の方法。
(項目１９)
前記固形組織が、前記組織試料を前記装入するステップ前に、前記先導電解質緩衝液において溶解される、項目１から１８のいずれか一項に記載の方法。
(項目２０)
前記固形組織が、前記組織試料を前記装入するステップ前に、前記終局電解質緩衝液において溶解される、項目１から１９のいずれか一項に記載の方法。
(項目２１)
前記試料調製手順が、前記電場を前記印加するステップ前に、少なくとも約１分間の期間、少なくとも約３７℃の温度で、前記流体デバイス中で前記組織試料をインキュベートすることにより、包埋材を除去するステップを含む、項目４から２０のいずれか一項に記載の方法。
(項目２２)
前記温度が約４０℃～約８０℃である、項目２１に記載の方法。
(項目２３)
前記期間が、約１分間～約１２０分間である、項目２１に記載の方法。
(項目２４)
前記試料調製手順が、前記組織試料に機械応力を適用することにより、組織を破壊するステップまたは細胞を溶解するステップを含む、項目４から２３のいずれか一項に記載の方法。
(項目２５)
前記試料調製手順が、前記組織試料に熱を適用することにより、組織を破壊するステップまたは細胞を溶解するステップを含む、項目４から２４のいずれか一項に記載の方法。
(項目２６)
前記熱を適用することにより、前記組織試料の温度が約３０℃～約８０℃の範囲内となる、項目４から２５のいずれか一項に記載の方法。
(項目２７)
前記試料調製手順が、少なくとも１０のｐＨを有する溶液に前記組織試料を接触させる、または前記組織試料をタンパク質分解により消化させることによる、組織を破壊するステップまたは細胞を溶解するステップを含む、項目４から２６のいずれか一項に記載の方法。
(項目２８)
前記タンパク質分解による消化が、約２５℃より高い温度で行われる、項目２７に記載の方法。
(項目２９)
前記試料調製手順が、前記組織試料に少なくとも１つの界面活性剤を適用することにより、組織を破壊するステップまたは細胞を溶解するステップを含む、項目４から２８のいずれか一項に記載の方法。
(項目３０)
前記試料調製手順が、前記組織試料または細胞試料に尿素を含む溶液を適用することにより、組織を破壊するステップまたは細胞を溶解するステップを含む、項目４から２９のいずれか一項に記載の方法。
(項目３１)
前記溶液がチオ尿素をさらに含む、項目３０に記載の方法。
(項目３２)
前記溶液中の前記尿素の濃度が、約４Ｍ～約９Ｍの範囲内にあり、前記溶液中の前記チオ尿素の濃度が、約０．５Ｍ～約３．５Ｍの範囲にある、項目３１に記載の方法。
(項目３３)
前記溶液中の前記尿素の濃度が、約６．５Ｍ～約７．５Ｍであり、前記溶液中の前記チオ尿素の濃度が、約１．５Ｍ～約２．５Ｍである、項目３１に記載の方法。
(項目３４)
前記試料調製手順が、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、前記核酸を脱架橋するステップを含む、項目４から３３のいずれか一項に記載の方法。
(項目３５)
前記試料調製手順が、ＤＮアーゼまたはＲＮアーゼを用いて、前記核酸を消化するステップを含む、項目４から３４のいずれか一項に記載の方法。
(項目３６)
前記流体デバイスの排出用レザーバーから前記精製済み核酸を含む排出溶液を溶出させるステップをさらに含む、項目１から３５のいずれか一項に記載の方法。
(項目３７)
前記排出溶液中の前記精製済み核酸の濃度が、前記組織試料中の前記核酸の濃度よりも少なくとも約２倍高い、項目３６に記載の方法。
(項目３８)
前記排出溶液中の前記組織試料および前記精製済み核酸が架橋化核酸を含み、前記排出溶液中の前記架橋化核酸の濃度が、前記組織試料中の前記架橋化核酸の濃度の多くとも約２分の１である、項目３６に記載の方法。
(項目３９)
前記汚染物質が、前記組織試料中の前記汚染物質の濃度の多くとも２分の１である濃度で前記排出溶液中に存在する、項目３６に記載の方法。
(項目４０)
前記第１の終局電解質イオンがカプロン酸を含む、項目１から３９のいずれか一項に記載の方法。
(項目４１)
前記第１の先導電解質イオンが塩化物イオンを含む、項目１から４０のいずれか一項に記載の方法。
(項目４２)
前記終局電解質緩衝液が、前記第１の終局電解質イオンとは異なる実効移動度を有する第２の終局電解質イオンを含む、項目１から４１のいずれか一項に記載の方法。
(項目４３)
前記第２の終局電解質イオンが、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、項目４２に記載の方法。
(項目４４)
前記第２の終局電解質イオンが、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、前記第１の終局電解質イオンがカプロン酸を含む、項目４２に記載の方法。
(項目４５)
前記第２の終局電解質イオンが、ＭＯＰＳ（３－（Ｎ－モルホリノ）プロパンスルホン酸）を含み、前記第１の終局電解質イオンがカプロン酸を含む、項目４２に記載の方法。
(項目４６)
前記第２の終局電解質イオンが、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、前記第１の終局電解質イオンがＭＯＰＳを含む、項目４２に記載の方法。
(項目４７)
前記終局電解質緩衝液が、第２の実効移動度を有する第２の終局電解質イオンを含み、前記第２の実効移動度が、前記汚染物質の前記実効移動度の前記大きさとほぼ同じ大きさ、またはそれより小さい大きさを有する、項目１から４６のいずれか一項に記載の方法。
(項目４８)
前記流体デバイスに装入された前記組織試料が、少なくとも５０μｌの体積を有する、項目１から４７のいずれか一項に記載の方法。
(項目４９)
前記マイクロ流体チップの前記第１のゾーン中で、前記組織試料に、第１の試料処理手順を行うステップ、および前記マイクロ流体チップの第２のゾーン中で、前記組織試料に酵素反応を行うステップをさらに含む、項目１から４８のいずれか一項に記載の方法。
(項目５０)
前記第１の試料処理手順が、包埋材の除去、組織の破壊または細胞溶解を含み、前記酵素反応が、前記核酸の脱架橋、タンパク質の消化または核酸の消化を含む、項目４９に記載の方法。
(項目５１)
前記第１のゾーンおよび前記第２のゾーンがそれぞれ、３７℃より高い温度までそれぞれ加熱される、項目４９に記載の方法。
(項目５２)
前記第１のゾーンが、前記第１の試料処理手順の間に、約６０℃～１００℃の温度に加熱され、前記第２のゾーンが、４０℃～６０℃の温度に加熱される、項目４９に記載の方法。
(項目５３)
（ａ）マイクロ流体チップの第１のチャネルに、（ｉ）第１の核酸および第１の汚染物質を含む第１の試料、（ｉｉ）第１の終局イオンを含む第１の終局電解質緩衝液であって、前記第１の終局イオンの実効移動度の大きさが、前記第１の核酸の実効移動度の大きさよりも小さい、第１の終局電解質緩衝液、ならびに（ｉｉｉ）第１の先導イオンを含む第１の先導電解質緩衝液であって、前記第１の先導イオンの実効移動度の大きさが、前記第１の核酸の前記実効移動度の前記大きさよりも大きい、第１の先導電解質緩衝液を装入するステップ、
（ｂ）前記マイクロ流体チップの第２のチャネルに、（ｉ）第２の核酸および第２の汚染物質を含む第２の試料、（ｉｉ）第２の終局イオンを含む第２の終局電解質緩衝液であって、前記第２の終局イオンの大きさが、前記第２の核酸の実効移動度の大きさよりも小さい、第２の終局電解質緩衝液、および（ｉｉｉ）第２の先導イオンを含む第２の先導電解質緩衝液であって、前記第２の先導イオンの実効移動度の大きさが、前記第２の核酸の前記実効移動度の前記大きさよりも大きい、第２の先導電解質緩衝液を装入するステップ、ならびに
（ｃ）前記マイクロ流体チップ内に第１の電場を印加して、前記第１のチャネル中で、前記第１の終局イオン、前記第１の核酸および前記第１の先導イオンを用いた等速電気泳動を行い、第２の電場を印加して、前記第２のチャネル中で、前記第２の終局イオン、前記第２の核酸および前記第２の先導イオンを用いた等速電気泳動を行い、これらにより、前記第１の汚染物質から前記第１の核酸を、および前記第２の汚染物質から前記第２の核酸を同時に精製するステップ
を含む、少なくとも２つの異なる試料から核酸を同時に精製する方法。
(項目５４)
前記第１の試料および前記第２の試料が、異なる試料タイプである、項目５３に記載の方法。
(項目５５)
前記第１の核酸および前記第２の核酸が、異なるタイプまたは長さの核酸である、項目５３に記載の方法。
(項目５６)
前記第１の終局電解質緩衝液または前記第１の先導電解質緩衝液が、溶解剤または組織破壊剤をさらに含む、項目１から５３のいずれか一項に記載の方法。
(項目５７)
前記溶解剤または前記組織破壊剤が、約１２よりも大きな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から選択される１種または複数の作用剤を含む、項目５６に記載の方法。
(項目５８)
前記第１の試料が溶解した固形組織を含む、項目５３から５７のいずれか一項に記載の方法。
(項目５９)
前記第２の試料が溶解した細胞を含む、項目５８に記載の方法。
(項目６０)
前記第１の試料が、前記等速電気泳動を行うステップ中に、前記第２の試料と接触しない、項目５３から５９のいずれか一項に記載の方法。
(項目６１)
前記マイクロ流体チップの第３のチャネルに、（ｉ）第３の核酸および第３の汚染物質を含む第３の試料、（ｉｉ）第３の終局イオンを含む第３の終局電解質緩衝液であって、前記第３の終局イオンの実効移動度の大きさが、前記第３の核酸の実効移動度の大きさよりも小さい、第３の終局電解質緩衝液、ならびに（ｉｉｉ）第３の先導イオンを含む第３の先導電解質緩衝液であって、前記第３の先導イオンの実効移動度の大きさが、前記第３の核酸の前記実効移動度の前記大きさよりも大きい第３の先導電解質緩衝液を装入するステップをさらに含み、前記電場を前記マイクロ流体チップ内に印加して、前記第３のチャネル中、前記第３の終局イオン、前記第３の核酸および前記第３の先導イオンを用いた前記等速電気泳動を行い、これにより、前記第１の汚染物質から前記第１の核酸、前記第２の汚染物質から前記第２の核酸、および前記第３の汚染物質から前記第３の核酸を同時に精製する、項目５３から６０のいずれか一項に記載の方法。
(項目６２)
前記第１および第２の電場が、単一の電極対から発生する、項目５３から６１のいずれか一項に記載の方法。
(項目６３)
前記第１および第２の電場が、異なる電極対から発生する、項目５３から６２のいずれか一項に記載の方法。
(項目６４)
前記第１および第２のチャネルが、独立したセンサーに連結されている、項目６３に記載の方法。
(項目６５)
前記独立したセンサーからのフィードバックを使用して、前記第１および第２の電場を独立して制御する、項目６４に記載の方法。
(項目６６)
前記独立したセンサーが電圧を検出し、前記フィードバックを使用して、前記第１および第２のチャネル内の電流を制御する、項目６４に記載の方法。
(項目６７)
前記核酸がＤＮＡを含む、項目１から６６のいずれか一項に記載の方法。
(項目６８)
前記核酸がＲＮＡを含む、項目１から６６のいずれか一項に記載の方法。
(項目６９)
（ａ）流体デバイスに
（ｉ）固定化細胞、固定化組織または包埋組織を含む試料であって、核酸を含む試料、
（ｉｉ）終局電解質を含む終局電解質緩衝液であって、前記終局電解質が前記核酸よりも低い実効移動度を有する、終局電解質緩衝液、および
（ｉｉｉ）先導電解質を含む先導電解質緩衝液であって、前記先導電解質が前記核酸よりも高い実効移動度を有する、先導電解質緩衝液を装入するステップ、ならびに
（ｂ）前記流体デバイスに電場を印加して、前記終局電解質、前記核酸および前記先導電解質を用いた等速電気泳動を行い、これにより、前記試料中の汚染物質から前記核酸を精製するステップ
を含む、試料精製方法。
(項目７０)
前記汚染物質が、架橋化核酸、包埋材、化学固定剤、酵素および阻害剤からなる群から選択される、項目６９に記載の方法。
(項目７１)
前記試料が、前記固定化細胞、前記固定化組織、または前記固定化細胞と前記固定化組織の両方を含む、項目６９に記載の方法。
(項目７２)
前記試料がホルマリン固定されている、項目６９に記載の方法。
(項目７３)
前記試料が前記包埋組織を含む、項目６９に記載の方法。
(項目７４)
前記試料がパラフィンに包埋されている前記組織を含む、項目６９に記載の方法。
(項目７５)
前記試料がホルマリン固定パラフィン包埋（ＦＦＰＥ）組織試料である、項目６９に記載の方法。
(項目７６)
前記試料が組織生検体を含む、項目６９に記載の方法。
(項目７７)
前記試料が切除したホルマリン固定パラフィン包埋（ＦＦＰＥ）試料である、項目７５に記載の方法。
(項目７８)
前記核酸の特徴を他の試料に由来する核酸の特徴と比較するステップをさらに含み、前記特徴が、発現レベル、核酸配列、分子量、核酸完全性、核酸純度または核酸の鎖性である、項目６９に記載の方法。
(項目７９)
前記試料が腫瘍試料である、項目６９に記載の方法。
(項目８０)
前記終局電解質緩衝液が、約７より大きなｐＨを有する、項目６９に記載の方法。
(項目８１)
前記電場を前記印加するステップの前に、少なくとも約１分間の期間、少なくとも約３７℃の温度で、前記流体デバイス中で前記組織試料をインキュベートするステップをさらに含む、項目６９に記載の方法。
(項目８２)
前記温度が約４０℃～約８０℃である、項目８１に記載の方法。
(項目８３)
前記期間が、約１分間～約１２０分間である、項目８１に記載の方法。
(項目８４)
前記先導電解質緩衝液がプロテイナーゼＫを含む、項目６０に記載の方法。
(項目８５)
前記プロテイナーゼＫを使用して、前記核酸からタンパク質架橋を除去するステップをさらに含む、項目８４に記載の方法。
(項目８６)
前記電場を前記印加するステップの後に、熱を使用して、前記核酸からタンパク質架橋を除去するステップをさらに含む、項目６０に記載の方法。
(項目８７)
前記流体デバイスの排出用レザーバーから前記精製済み核酸を含む排出溶液を溶出させるステップをさらに含む、項目６０に記載の方法。
(項目８８)
前記排出溶液中の前記精製済み核酸の濃度が、前記組織試料中の前記核酸の濃度よりも少なくとも約２倍高い、項目８７に記載の方法。
(項目８９)
前記排出溶液中の架橋化核酸の濃度が、前記組織試料中の前記架橋化核酸の濃度の多くとも約２分の１である、項目８７に記載の方法。
(項目９０)
前記排出溶液が、約５０μＬに等しい体積またはそれ未満の体積を有する、項目８７に記載の方法。
(項目９１)
前記組織試料が、少なくとも約１ｎｇの質量を有する、項目６０に記載の方法。
(項目９２)
前記組織試料が、２５μＬより多い体積を有する、項目６０に記載の方法。
(項目９３)
前記終局電解質が、前記汚染物質より高い実効移動度を有する、項目６０に記載の方法。
(項目９４)
前記終局電解質が、（ｉ）前記汚染物質よりも大きな実効移動度の大きさを有する第１のイオン、および（ｉｉ）前記汚染物質とほぼ同じ、またはそれより小さな実効移動度の大きさを有する第２のイオンを含む、項目６０に記載の方法。
(項目９５)
前記等速電気泳動を行うステップが、前記組織試料のｐＨを約７．５までクエンチする、項目６０に記載の方法。
(項目９６)
前記装入するステップ前に、前記試料に脱パラフィンを行うステップをさらに含む、項目６０に記載の方法。
(項目９７)
前記核酸の濃度を検出するステップをさらに含む、項目６０に記載の方法。
(項目９８)
前記濃度が、約１ピコグラム／マイクロリットル（ｐｇ／μＬ）未満であるか、またはそれに等しい、項目８８に記載の方法。
(項目９９)
（ａ）流体デバイスに、
（ｉ）溶解した固形組織および核酸を含む組織試料、
（ｉｉ）第１の実効移動度を有する終局電解質イオンを含む終局電解質緩衝液であって、前記第１の実効移動度が、前記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、前記終局電解質緩衝液、
（ｉｉｉ）第１の先導電解質用レザーバー中の、第２の実効移動度を有する第１の先導電解質イオンを含む第１の先導電解質緩衝液であって、前記第２の実効移動度が、前記核酸の前記実効移動度の前記大きさよりも大きな大きさを有する、前記第１の先導電解質緩衝液、ならびに
（ｉｖ）第２の先導電解質用レザーバー中の、第３の実効移動度を有する第２の先導電解質イオンを含む第２の先導電解質緩衝液であって、前記第３の実効移動度が、前記核酸の前記実効移動度の前記大きさよりも大きな大きさを有する、前記第２の先導電解質緩衝液を装入するステップであって、前記第１の先導電解質緩衝液が、前記第２の先導電解質緩衝液とは異なる、ステップ
（ｂ）前記終局電解質イオン、前記核酸および前記第１の先導電解質イオンを用いた第１の等速電気泳動を行い、これにより、前記組織試料中の汚染物質から前記核酸を精製するステップ、ならびに
（ｃ）前記終局電解質イオン、前記核酸および前記第２の先導電解質イオンを用いた第２の等速電気泳動を行うステップ
を含む、試料精製方法。
(項目１００)
前記第２の等速電気泳動を行うステップが、第１のチャネルから第２のチャネルまでの印加電流を変更するステップを含む、項目９９に記載の方法。
(項目１０１)
前記第１の先導電解質イオンが前記第２の先導電解質イオンと同じであり、前記第１の先導電解質緩衝液中の前記第１の先導電解質イオンの濃度が、前記第２の先導電解質緩衝液中の前記第２の先導電解質イオンの濃度とは異なる、項目９９または１００に記載の方法。
(項目１０２)
前記第２の実効移動度が、前記第３の実効移動度の前記大きさよりも大きな大きさを有する、項目９９、１００または１０１に記載の方法。
(項目１０３)
前記第１の先導電解質イオンが、前記第２の先導電解質イオンとは異なる、項目９９から１０２のいずれか一項に記載の方法。
(項目１０４)
前記第１の先導電解質イオンが前記第２の先導電解質イオンと同じであり、前記第１の先導電解質緩衝液中の前記第１の先導電解質イオンの濃度が、前記第２の先導電解質緩衝液中の前記第２の先導電解質イオンの濃度と同じであり、前記第１の先導電解質緩衝液が第３の先導電解質イオンを含む、項目９９から１０３のいずれか一項に記載の方法。
(項目１０５)
前記第１の先導電解質イオンが前記第２の先導電解質イオンと同じであり、前記第１の先導電解質緩衝液中の前記第１の先導電解質イオンの濃度が、前記第２の先導電解質緩衝液中の前記第２の先導電解質イオンの濃度と同じであり、前記第２の先導電解質緩衝液が第３の先導電解質イオンを含む、項目９９から１０４のいずれか一項に記載の方法。
(項目１０６)
前記第２の先導電解質用レザーバー中の前記核酸を収集するステップ、および前記第２の先導電解質用レザーバーから前記核酸を除去するステップをさらに含む、項目９９から１０５のいずれか一項に記載の方法。
(項目１０７)
前記第１の等速電気泳動を行うステップおよび前記第２の等速電気泳動を行うステップが、単一の電場を印加することにより行われる、項目９９から１０６のいずれか一項に記載の方法。
(項目１０８)
前記第１の等速電気泳動を行うステップおよび前記第２の等速電気泳動を行うステップが、１つより多い電場を印加することにより行われる、項目９９から１０７のいずれか一項に記載の方法。
(項目１０９)
前記第２の先導電解質緩衝液中の前記第２の先導電解質イオンの濃度が、５０ｍＭ未満である、項目９９から１０８のいずれか一項に記載の方法。
(項目１１０)
前記第２の先導電解質緩衝液が、５０ｍＭ Ｔｒｉｓ ＨＣｌを含む、項目９９から１０８のいずれか一項に記載の方法。
(項目１１１)
（ａ）ｉ．第１の流体チャネルと流体連通している第１の試料用レザーバー、
ｉｉ．前記第１の流体チャネルと流体連通している第１の緩衝液用レザーバー、および
ｉｉｉ．前記第１のチャネルと流体連通している第２の緩衝液用レザーバーを含むマイクロ流体チップ中の第１の等速電気泳動領域、ならびに
（ｂ）ｉ．第２の流体チャネルと流体連通している第２の試料用レザーバー、
ｉｉ．前記第２の流体チャネルと流体連通している第３の緩衝液用レザーバー、および
ｉｉｉ．前記第２のチャネルと流体連通している第４の緩衝液用レザーバーを含む前記マイクロ流体チップ中の第２の等速電気泳動領域
を含む、マイクロ流体デバイスであって、
前記第１の等速電気泳動領域が、前記第２の等速電気泳動領域と流体連通しておらず、前記マイクロ流体デバイスが、前記第１の等速電気泳動領域に電流を印加する第１の電気回路と前記第２の等速電気泳動領域に電流を印加する第２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。
(項目１１２)
第１の等速電気泳動ゾーンと第２の等速電気泳動ゾーンとの間のリーク速度が、１μｌ／時未満である、項目１１１に記載のマイクロ流体デバイス。
(項目１１３)
前記第１の領域と前記第２の領域との間のリーク電流が１μＡ未満である、項目１１１または１１２に記載のマイクロ流体デバイス。
(項目１１４)
インピーダンスが、１メガオームより大きい、項目１１１、１１２または１１３に記載のマイクロ流体デバイス。
(項目１１５)
前記第１の流体チャネルが、１００μｌより多い液体体積を保持する、先行する項目のいずれか一項に記載のマイクロ流体デバイス。
(項目１１６)
前記第１の流体チャネルが、前記第１のチャネルの幅の多くとも５分の１である距離の分、前記第２の流体チャネルから離されている、先行する項目のいずれか一項に記載のマイクロ流体デバイス。
(項目１１７)
前記マイクロ流体デバイスが、前記第２の電気回路と同時に、かつ前記第２の電気回路と独立して、前記第１の電気回路を制御するよう構成されている、先行する項目のいずれか一項に記載のマイクロ流体デバイス。
(項目１１８)
前記第１のチャネルと流体連通している溶出用レザーバーをさらに含み、温度センサーが前記溶出用レザーバーの５ｍｍ以内に配置されている、先行する項目のいずれか一項に記載のマイクロ流体デバイス。
(項目１１９)
（ａ）チャネルと流体連通している試料投入用レザーバーを含む界面動電流体デバイスを用意するステップ、
（ｂ）前記試料投入用レザーバーに試料体積を装入するステップ、
（ｃ）前記試料投入用レザーバーに追加体積分を添加することなく、前記試料体積の少なくとも５０％を前記試料投入用レザーバーから前記チャネルに移動させるステップ、および
（ｄ）前記チャネルを介してイオン電流を印加するステップ
を含む、方法。
(項目１２０)
前記移動させるステップが、重力を利用して行われる、項目１１９に記載の方法。
(項目１２１)
前記イオン電流が前記チャネルを実質的に通らない、項目１１９または１２０に記載の方法。
(項目１２２)
前記試料体積の前記少なくとも５０％が、前記試料体積の少なくとも８０％を含む、項目１１９、１２０または１２１に記載の方法。
(項目１２３)
前記試料体積が核酸を含む、先行する項目のいずれか一項に記載の方法。
(項目１２４)
前記試料体積が、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、先行する項目のいずれか一項に記載の方法。
(項目１２５)
前記イオン電流を印加するステップが、等速電気泳動を行うことを含む、先行する項目のいずれか一項に記載の方法。
(項目１２６)
前記試料投入用レザーバーに装入される試料体積の合計が、前記投入用レザーバーの内部体積未満であるか、またはそれに等しい、先行する項目のいずれか一項に記載の方法。
(項目１２７)
前記試料投入用レザーバーが、テーパー型領域を介して底部領域に接続された上部領域を含み、前記上部領域が第１の直径を有しており、前記底部領域が第２の直径を有しており、前記第１の直径が前記第２の直径よりも少なくとも２倍長いことにより、前記試料投入用レザーバーから前記チャネルに前記試料体積の少なくとも５０％を前記移動させるステップが円滑化される、先行する項目のいずれか一項に記載の方法。
(項目１２８)
前記試料投入用レザーバーに装入される前記試料体積が少なくとも２５μｌである、先行する項目のいずれか一項に記載の方法。
(項目１２９)
第１の試料投入用レザーバーであって、テーパー型領域を介して底部領域に接続されている上部領域を含み、前記上部領域は第１の水力内径を有し、前記底部領域は第２の水力内径を有し、前記第１の水力内径は、前記第２の水力内径よりも少なくとも２倍大きく、前記第１の試料投入用レザーバーは、第１のチャネルと流体連通している、第１の試料投入用レザーバー、
前記第１のチャネルと流体連通している第１の緩衝液用レザーバーであって、前記第１の試料用レザーバー中の液体の自由表面が前記第１の緩衝液用レザーバー中の液体に対して無視できる程の緩衝液ヘッド高差を有するよう、前記第１の試料用レザーバーが構成されている、第１の緩衝液用レザーバー、および
前記第１のチャネルと流体連通している第２の緩衝液用レザーバー
を含む、マイクロ流体チップ。
(項目１３０)
前記第１の水力内径が、約１ｍｍ～約１５ｍｍの範囲内である、項目１２９に記載のマイクロ流体チップ。
(項目１３１)
前記第２の水力内径が、約０．５ｍｍ～約５ｍｍの範囲である、項目１２９または項目１３０に記載のマイクロ流体チップ。
(項目１３２)
前記第１の試料用レザーバーが、少なくとも１００μｌの試料体積を保持するよう構成されている、先行する項目のいずれか一項に記載のマイクロ流体チップ。
(項目１３３)
真空が前記マイクロ流体チップに適用されると、前記第１の試料用レザーバーから前記第１のチャネルに前記試料体積の少なくとも５０％が移動するよう構成されている、先行する項目のいずれか一項に記載のマイクロ流体チップ。
(項目１３４)
前記第１のチャネルに入る試料に等速電気泳動を行うよう構成されている、先行する項目のいずれか一項に記載のマイクロ流体チップ。
(項目１３５)
（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させて、これにより、前記生物学的試料中の前記細胞または組織を溶解して、細胞溶解物を生成するステップ、
（ｂ）デバイスに前記細胞溶解物を導入するステップ、および
（ｃ）前記デバイスを用いて等速電気泳動を行って、前記細胞溶解物から核酸を単離するステップ
を含む、核酸を抽出する方法。
(項目１３６)
プロテイナーゼＫにより前記試料を消化するステップをさらに含む、先行する項目のいずれか一項に記載の方法。
(項目１３７)
前記溶液が、尿素およびチオ尿素を含む、先行する項目のいずれか一項に記載の方法。
(項目１３８)
前記溶液が、約２対１の尿素対チオ尿素の比を含む、先行する項目のいずれか一項に記載の方法。
(項目１３９)
前記溶液中の前記尿素の濃度が、約４Ｍ～約９Ｍであり、前記溶液中の前記チオ尿素の濃度が、約０．５Ｍ～約３．５Ｍである、先行する項目のいずれか一項に記載の方法。
(項目１４０)
前記溶液中の前記尿素の濃度が、約６．５Ｍ～約７．５Ｍであり、前記溶液中の前記チオ尿素の濃度が、約１．５Ｍ～約２．５Ｍである、先行する項目のいずれか一項に記載の方法。
(項目１４１)
前記溶液が、終局電解質イオンもしくは先導電解質イオン、または終局電解質イオンと先導電解質イオンの両方を含む、先行する項目のいずれか一項に記載の方法。
(項目１４２)
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であって、前記流体デバイスに前記細胞試料を装入する前または後に、前記細胞試料を溶解緩衝液に接触させる、前記細胞試料、
（ｉｉ）第１の実効移動度を有する終局電解質イオンを含む、終局電解質緩衝液であって、前記第１の実効移動度が、前記高分子量核酸の実効移動度の大きさよりも小さい大きさを有し、かつ前記汚染物質の大きさよりも大きな大きさを有する前記終局電解質緩衝液、ならびに
（ｉｉｉ）第２の実効移動度を有する第１の先導電解質イオンを含む、第１の先導電解質緩衝液であって、前記第２の実効移動度は、前記高分子量核酸の前記実効移動度の前記大きさよりも大きな大きさを有する、第１の先導電解質緩衝液を装入するステップ、
（ｂ）前記終局電解質イオン、前記高分子量核酸および前記第１の先導電解質イオンを用いた等速電気泳動を行い、これにより前記汚染物質から前記高分子量核酸を分離し、等速電気泳動ゾーン中に前記高分子量核酸を富化させるステップ、ならびに
（ｃ）排出用レザーバー中の溶液に前記ゲノムＤＮＡを溶出させるステップであって、前記溶液中の核酸の質量の５０％を超える量が、３０キロベースよりも大きい、ステップ
を含む、方法。
(項目１４３)
前記溶解緩衝液が、アルカリ緩衝液を含まない、項目１４２に記載の方法。
(項目１４４)
前記溶解緩衝液が、オクチルフェノールエトキシレートを含む、先行する項目のいずれか一項に記載の方法。
(項目１４５)
前記溶液中の核酸の質量の５０％を超える量が、５０キロベースより大きい、先行する項目のいずれか一項に記載の方法。
(項目１４６)
（ａ）溶解した固形組織を含む組織試料を含む試料投入用レザーバー、第１の先導電解質緩衝液を含む第１の緩衝液用レザーバー、及び終局電解質緩衝液を含む第２の緩衝液用レザーバーと流体連通している第１のチャネルを含む流体デバイスを用意するステップ、
（ｂ）第１の電極を前記第１の緩衝液用レザーバー中の前記第１の先導電解質緩衝液に接触させるステップ、
（ｃ）第２の電極を前記第２の緩衝液用レザーバー中の前記終局電解質緩衝液に接触させるステップ、および
（ｄ）前記流体デバイス内に電場を印加して、等速電気泳動を行うステップであって、前記組織試料と前記第１および第２の電極との間の直接接触なしに前記等速電気泳動を行う、ステップ
を含む、等速電気泳動を行う方法。
(項目１４７)
前記流体デバイスが、前記第１のチャネルおよび前記第１の緩衝液用レザーバーと流体連通している第３の緩衝液用レザーバーをさらに含み、前記第３の緩衝液用レザーバーが、前記第１の緩衝液用レザーバーよりも低い濃度の前記第１の先導電解質緩衝液を含む、項目１４６に記載の方法。
(項目１４８)
前記第３の緩衝液用レザーバーおよび前記第１の緩衝液用レザーバーを、１つまたは複数のキャピラリーバリアを含む第２のチャネルによって接続して、前記第２のチャネル内の圧力駆動流、および記第３の緩衝液用レザーバーと前記第１の緩衝液用レザーバーとの間の圧力駆動流を制限する、先行する項目のいずれか一項に記載の方法。
(項目１４９)
前記流体デバイスが溶出用レザーバーをさらに含む、先行する項目のいずれか一項に記載の方法。
(項目１５０)
前記溶出用レザーバーが、第４の緩衝液用レザーバーと流体連通している、先行する項目のいずれか一項に記載の方法。
(項目１５１)
（ａ）第１のチャネル、および前記第１のチャネルと流体連通している第１のレザーバーを含むマイクロ流体チップであって、前記第１のチャネルおよび前記第１のレザーバーが、第１の合流点で出会う、マイクロ流体チップ、および
（ｂ）第１の歯を含む機械部材であって、前記第１の歯を介して、前記第１のチャネルに機械圧力をかけて、前記第１のチャネルの少なくとも１つの壁の可塑的変形によって前記第１のチャネルを少なくとも一部閉鎖するように、および前記第１のチャネルと前記第１のレザーバーとの間の流体抵抗を増大するように構成されている、前記機械部材
を含む、マイクロ流体システム。
(項目１５２)
前記マイクロ流体チップが、前記第１のレザーバーと流体連通している第２のレザーバー、および前記第１のレザーバーと前記第２のレザーバーを接続している第２のチャネルをさらに含み、前記機械部材が、前記第２のチャネルに機械圧力をかけて前記第２のチャネルを可塑的に閉鎖するように、および前記第１のレザーバーと前記第２のレザーバーとの間の流体連通を防止するように構成されている第２の歯をさらに含む、項目１５１に記載のマイクロ流体システム。
(項目１５３)
前記第１の歯が、前記第１の合流点に機械的圧力をもたらして、前記第１のチャネルの少なくとも１つの壁の可塑的変形によって前記第１のチャネルを閉鎖するように構成されている、先行する項目のいずれか一項に記載のマイクロ流体システム。
(項目１５４)
前記第１の歯が、前記第１のチャネルを加熱するよう構成されている、先行する項目のいずれか一項に記載のマイクロ流体システム。
(項目１５５)
前記機械部材が、前記第１のチャネルのヤング弾性率より大きなヤング弾性率を有する材料を含む、先行する項目のいずれか一項に記載のマイクロ流体システム。
(項目１５６)
等速電気泳動を行うよう構成されている、先行する項目のいずれか一項に記載のマイクロ流体システム。
(項目１５７)
前記第１の歯が、加熱素子と熱的に連結されている、先行する項目のいずれか一項に記載のマイクロ流体システム。
(項目１５８)
前記第１の歯が、前記第１のチャネルの前記少なくとも１つの壁のガラス転移温度より高い温度に加熱される、先行する項目のいずれか一項に記載のマイクロ流体システム。
(項目１５９)
項目１５１に記載の前記マイクロ流体システムを使用して、可塑的変形により、前記第１のチャネルを少なくとも一部閉鎖し、これにより、前記第１のチャネルと前記第１のレザーバーとの間の流体流動に対する抵抗を増大させるステップを含む、流体システムにおけるプロセスを完了する方法。
(項目１６０)
前記機械部材の前記第１の歯が、前記第１のチャネルに少なくとも０．２５ｌｂの力を加える、項目１５９に記載の方法。
(項目１６１)
前記流体システムにおける前記プロセスが、等速電気泳動である、項目１５９に記載の方法。
(項目１６２)
（ａ）マイクロ流体チップの第１のレザーバーに核酸を含む試料を装入するステップ、
（ｂ）前記マイクロ流体チップの第２のレザーバーに終局電解質緩衝液を装入するステップであって、前記終局電解質緩衝液は、前記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１の終局電解質イオンを含む、ステップ、
（ｃ）前記マイクロ流体チップの第３のレザーバーに先導電解質緩衝液を装入するステップであって、前記第３のレザーバーは、第２の実効移動度を有する第１の先導電解質イオンを含み、前記第２の実効移動度が、前記核酸の前記実効移動度の前記大きさよりも大きな大きさを有するステップ、
（ｄ）前記マイクロ流体チップ内に電場を印加して、前記第１の終局電解質イオン、前記核酸および前記第１の先導電解質イオンを用いた等速電気泳動を行い、これにより、前記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ステップ、および
（ｅ）前記等速電気泳動ゾーン中またはその近傍の温度変化を感知するために温度センサーを使用するステップであって、前記温度センサーからのフィードバックを使用して、前記電場を制御するステップ
を含む、核酸を含む試料に等速電気泳動を行う方法。
(項目１６３)
前記電場の前記制御により、溶出用レザーバー中、または前記マイクロ流体チップの領域中に、前記核酸またはその一部が位置することになる、項目１６２に記載の方法。
(項目１６４)
前記温度センサーが、前記溶出用レザーバーの多くとも８ｍｍ以内に配置される、項目１６２または１６３に記載の方法。
(項目１６５)
前記温度変化が約０．２℃～５℃の範囲内にある、項目１６２、１６３または１６４に記載の方法。
(項目１６６)
前記印加された電場が、前記先導電解質および前記終局電解質が、等速電気泳動界面で出会い、前記温度センサーが、前記等速電気泳動界面を感知する、先行する項目のいずれか一項に記載の方法。
(項目１６７)
（ａ）ｉ．第１の流体チャネルと流体連通している第１の試料用レザーバー
ｉｉ．前記第１の流体チャネルと流体連通している第１、第２および第３の緩衝液用レザーバーであって、前記第１および第２の緩衝液用レザーバーがキャピラリーバリアによって離されている、第１、第２および第３の緩衝液用レザーバー、ならびに
ｉｉｉ．前記第１の流体チャネルと流体連通している溶出用レザーバー
を含む、マイクロ流体チップ中の第１の等速電気泳動領域、
（ｂ）前記第１の等速電気泳動領域内の前記第１の流体チャネルにおける、温度変化を検出するよう構成されているセンサー、ならびに
（ｃ）前記第１の等速電気泳動領域内の前記第１のチャネル内に電流を供給するよう置かれている装置
を含む、マイクロ流体デバイス。
(項目１６８)
前記センサーが熱的信号を受信すると、前記電流の低下または解除を作動するよう構成されている制御装置をさらに含む、項目１６７に記載のマイクロ流体デバイス。
(項目１６９)
前記温度変化が、約０．２℃～５℃の範囲内の温度上昇である、項目１６７または１６８に記載のマイクロ流体デバイス。
(項目１７０)
前記センサーが温度の変化を検出した後に、前記溶出用レザーバー中の核酸の試料を単離するようさらに構成されている、先行する項目のいずれか一項に記載のマイクロ流体デバイス。
(項目１７１)
前記核酸の前記感知が、前記溶出用レザーバーの多くとも８ｍｍ以内に配置されているセンサーにより行われる、先行する項目のいずれか一項に記載のマイクロ流体デバイス。
(項目１７２)
前記第１のチャネルが、単一センサーを含む、先行する項目のいずれか一項に記載のマイクロ流体デバイス。
(項目１７３)
（ａ）項目１１１に記載の前記マイクロ流体デバイス、項目１６７に記載の前記マイクロ流体デバイスまたは項目１２９に記載の前記マイクロ流体チップ、
（ｂ）終局電解質を含む終局電解質緩衝液、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。
(項目１７４)
前記終局電解質緩衝液が、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、項目１７３に記載のキット。
(項目１７５)
前記混合物が、（ｉ）核酸よりも小さい実効移動度の大きさ、かつ汚染物質よりも大きい実効移動度の大きさを有する第１の電解質、および（ｉｉ）前記汚染物質よりも小さい実効移動度の大きさを有する第２の電解質を含む、項目１７４に記載のキット。
(項目１７６)
前記第１の電解質がカプロン酸を含む、項目１７５に記載のキット。
(項目１７７)
前記第２の電解質が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、項目１７５または１７６に記載のキット。
(項目１７８)
試料用緩衝液をさらに含み、前記試料用緩衝液が、先導電解質緩衝液、終局電解質緩衝液または尿素を任意の組合せで含む、項目１７５から１７７のいずれか一項に記載のキット。
(項目１７９)
尿素およびチオ尿素を含む試料用緩衝液をさらに含む、項目１７８に記載のキット。
図１Ａは、試料処理および核酸抽出または精製に関する例示的なプロトコルを示している。
図１Ｂは、自動化された試料処理および核酸抽出または精製に関する例示的なプロトコルを示している。
図２Ａは、汚染物質からＤＮＡおよびＲＮＡを等速電気泳動による分離および精製の例示的な概略図を示す。
図２Ｂは、パラフィン、ならびにプロテイナーゼを媒介とする組織破壊および核酸の脱架橋に伴う他の考えられる試料の汚染物質からの、核酸の等速電気泳動による分離および精製の例示的な概略図を示す。
図３は、典型的な固相カラム抽出キットからの例示的な結果と比較した、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な結果を示している。
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（例えば、配列に関する）抽出の例示的な結果を示している。
図４Ｂは、等速電気泳動を使用した、偏りのない（例えば、サイズまたは分子量に関する）ＤＮＡ分子量ラダーの精製前および精製後の例示的な結果を示している。２種の固相カラムをベースとする核酸精製方法との比較が示されている。
図５Ａは、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チャネルの例示的な概略図を示す。
図５Ｂは、図５Ａ中に示されている、最大８つの試料を同時処理するための、８つの並列な流体チャネルおよびレザーバーを備える、例示的な流体デバイスカートリッジを示す。
図５Ｃは、図５Ｂに示されている流体デバイスカートリッジ用の１つのチャネルおよびその接続したレザーバーの例示的な上部概略図を示しており、該流体デバイスカートリッジ内のチャネルに外部圧または真空を適用するための、ガスポートの使用をさらに例示している。
図５Ｄは、図５Ｂ中に示されている流体デバイスカートリッジの例示的な側面概略図を示している。
図５Ｅは、図５Ｂ中に示されている流体デバイスカートリッジの例示的な端面概略図を示している。
図６Ａは、流体デバイスカートリッジの例示的な上部概略図を示している。
図６Ｂは、流体デバイスカートリッジの例示的な側面概略図を示している。
図６Ｃは、流体デバイスカートリッジの例示的な底部概略図を示している。
図６Ｄは、流体デバイスカートリッジの三次元の例示的な上部からの全体の概略図を示している。
図７Ａは、流体デバイスカートリッジの例示的な上部概略図を示している。
図７Ｂは、流体デバイスカートリッジの例示的な側面概略図を示している。
図７Ｃは、流体デバイスカートリッジの例示的な底部概略図を示している。
図７Ｄは、流体デバイスカートリッジの三次元の例示的な底部からの全体の概略図を示している。
図８Ａは、流体デバイスカートリッジの例示的な上部概略図を示している。
図８Ｂは、流体デバイスカートリッジの例示的な側面概略図を示している。
図８Ｃは、流体デバイスカートリッジの例示的な底部概略図を示している。
図８Ｄは、流体デバイスカートリッジの三次元の例示的な底部からの全体の概略図を示している。
図９Ａは、図５Ｂ中に示されている８つの並列なチャネルを含む流体デバイスカートリッジの例示的な概略図を示している。
図９Ｂは、２つの熱制御装置の例示的な概略図を示し、その各々が、図９Ａに示されている８つの並列なチャネルのゾーンと整列している。
図１０Ａは、キャピラリーバリアを含むことができる、例示的なガス用チャネルを示している。
図１０Ｂは、図１０Ａのガス用チャネルの拡大概略図である。
図１１は、例示的な低損失試料用レザーバーを示している。
図１２Ａは、圧力を適用して流体デバイスのチャネルを閉鎖するために使用することができる、例示的な機械部材を示している。
図１２Ｂは、例示的な櫛のような機械部材を示している。
図１２Ｃは、櫛のような機械部材および流体デバイスのチャネルの整列を示している。
図１３Ａは、流体デバイスカートリッジでの自動化試料調製および等速電気泳動を行うための例示的な卓上型デバイスを示している。
図１３Ｂは、本明細書において提供される方法を実施するようプログラム化されているか、またはそうでない場合、そのように構成されている、例示的なコンピュータ制御システムを示している。
図１４は、等速電気泳動を使用する、核酸の滴定系列に関する、蛍光をベースとする測定および定量の例示的な結果を示している。
図１５は、チャネル／デバイスおよび自動化等速電気泳動に流体の自動化装入を行うための、接続されているレザーバー、非接触式電極（これは、導電度センサーとして使用することができる）およびガスポートを有する、流体用チャネルの例示的な設計の概略図を示している。
図１６は、実行中のＩＴＰチャネルにおける、経時的な電圧測定のグラフを示している。
図１７は、図１６からの電圧測定の微分解析の２つのグラフを示している。
図１８は、溶出用レザーバー近傍のＩＴＰチャネルにおける、経時的な導電度測定の一例を示している。
図１９は、Ｃ４Ｄセンサー実装の例示的な概略図を示している。
図２０Ａは、熱探知カメラを使用して撮影した、ＩＴＰチャネルの例示的な温度マップを示している。
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プロットを示している。
図２１は、ＩＴＰ実効中の経時的な温度測定および温度の導関数のグラフを示している。
図２２Ａは、垂直（または、カラム）なＩＴＰ設定の例示的な概略図を示している。
図２２Ｂは、ＤＮＡ ＩＴＰバンドにより設定した垂直なＩＴＰの例示的な画像を示している。
図２３は、等速電気泳動を使用した、ＦＦＰＥ試料に由来する架橋化ＤＮＡに由来する、増幅可能な（例えば、脱架橋化）ＤＮＡの抽出および分離の例示的な画像および対応する蛍光強度トレースを示している。
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な画像を示している。
図２４Ｂは、典型的な固相カラム抽出キットからの例示的な結果と比較した、等速電気泳動を使用したＦＦＰＥ試料からのＤＮＡの抽出および精製のための、定量的ＰＣＲによって測定された、例示的なＤＮＡ収量を示している。
図２５Ａは、可視化するために、色素を用いて染色された核酸（ヒト細胞に由来するＲＮＡ抽出および消化）を装入した、単一チャネルＩＴＰチップの画像を示している。図２５Ｂは、可視化するために、色素を用いて染色された核酸（ヒト細胞に由来するＲＮＡ抽出および消化）を装入した、単一チャネルＩＴＰチップの画像を示している。
図２６Ａは、精製中のチップチャネルにおける、ＲＮＡ ＩＴＰバンドの画像を示している。
図２６Ｂは、精製中のチップチャネルにおける、全核酸のＩＴＰバンドの画像を示している。
図２６Ｃは、図２６Ａに示されている試料に関するＲＮＡ品質エレクトロフェログラムのグラフを示している。
図２６Ｄは、図２６Ｂに示されている試料に関するＲＮＡ品質エレクトロフェログラムのグラフを示している。
図２７Ａは、開始試料における全血液の体積パーセントの関数としての、マウス全血液のカラム（菱形、Ｑｉａｇｅｎ ＱｉａＡｍｐ）抽出と比較した、ＩＴＰ（正方形）に関するＤＮＡ収量（ｎｇ）の結果を示している。
図２７Ｂは、チップ上の溶解したマウスの全血液のＩＴＰ精製中のＩＴＰバンドにおける全核酸の画像を示している。
図２７Ｃおよび図２７Ｄは、５０体積％の全血液溶解物のＩＴＰ精製前および精製後の、溶出用チャネルおよびレザーバーからの、試料／先導電解質用チャネルにおける、ヘムの物理的分離を示すＩＴＰチップチャネルの白色光と蛍光との重ね合わせ画像を示している。核酸は、溶出用ウェル中で、可視化するために緑色色素により染色されている。図２７Ｃは、ＩＴＰ前（チップ中に装入した血液溶解物およびＩＴＰ緩衝液；溶出用ウェル中には緩衝液のみ）のチップを示している。図２７Ｄは、ＩＴＰ後（チップ中に装入した血液溶解物およびＩＴＰ緩衝液；溶出用ウェル中には精製ＤＮＡ）のチップを示している。 図２７Ｃおよび図２７Ｄは、５０体積％の全血液溶解物のＩＴＰ精製前および精製後の、溶出用チャネルおよびレザーバーからの、試料／先導電解質用チャネルにおける、ヘムの物理的分離を示すＩＴＰチップチャネルの白色光と蛍光との重ね合わせ画像を示している。核酸は、溶出用ウェル中で、可視化するために緑色色素により染色されている。図２７Ｃは、ＩＴＰ前（チップ中に装入した血液溶解物およびＩＴＰ緩衝液；溶出用ウェル中には緩衝液のみ）のチップを示している。図２７Ｄは、ＩＴＰ後（チップ中に装入した血液溶解物およびＩＴＰ緩衝液；溶出用ウェル中には精製ＤＮＡ）のチップを示している。
図２７Ｅは、チップＩＴＰ精製後（５０体積％血液）を示している。
図２７Ｆは、チップＩＴＰ精製後（２５体積％血液）を示している。
図２８は、固相抽出と比較した、ＩＴＰの場合の高分子量ＤＮＡ精製の結果を示している。
図２９Ａは、８つの閉鎖チャネルを含む流体デバイスを示している。
図２９Ｂは、各チャネルの溶出用レザーバーに隣接する第２のチャネル閉鎖位置の拡大顕微鏡図を示している。
図２９Ｃは、流体デバイスに適用した力の関数として計算した、閉鎖パーセントを示している。
図２９Ｄは、チャネル閉鎖の導電度測定の結果を示している。
図３０は、ＩＴＰ実行中の経時的な電圧測定および電圧の導関数のグラフを示している。
図３１Ａは、デバイスの試料用チャネル領域中の８つの試料の各々における、集束ＤＮＡを有するＩＴＰバンドの顕微鏡写真を示している。
図３１Ｂは、経時的な、８つのチャネルのそれぞれに関する、固定電流における独立電圧信号データを示している。
図３１Ｃは、溶出用レザーバー中で溶出された試料に由来する集束ＤＮＡを含む同じ８つのＩＴＰバンドの顕微鏡写真を示している。
図３１Ｄは、図３１Ｂ中に示されている作動に使用される、電圧の追跡（モニタリング）の拡大区分である。
概略
試料調製は、ほとんどすべてのゲノムおよびトランスクリプトーム解析に対する第１のステップであり、依然として、解析変動の主要原因となり得る。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、手作業集約的となり得る。
本開示は、パラフィン包埋試料または化学的固定化試料（例えば、ＦＦＰＥ試料、固形組織を含有する試料）などの、ある方法で処理された試料を含めた、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、方法およびデバイスを提供する。本明細書において提供される方法は、先導電解質イオンおよび終局電解質イオンを組み込む方法を使用し、等速電気泳動を行う前に、こ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。一部の例では、本方法は、試料に等速電気泳動を行う前に、終局電解質緩衝液または先導電解質緩衝液中で、固定化されている固形組織を処理（包埋材の除去、溶解、酵素による破壊）することを含む。本方法はまた、増幅または他の酵素によるアッセイのような下流での処理と適合する試料を生成するために、イオン強度がより小さな第２の先導電解質緩衝液の使用を含むことができる。本明細書において提供されているデバイスおよびシステムは、試料処理チャネル内の温度変化を検出する熱センサーを含んでもよい、並列処理フィーチャ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めた、組織から誘導された試料に等速電気泳動を行うのに好適なデバイスを含む。
本開示の方法およびデバイスは、試料から、とりわけ、存在量が少ない試料（例えば、１００ｎｇ未満の核酸）、比較的多い量（例えば、全量が２５μｌより多い、全量が、５０μｌより多い、全量が、１００μｌより多い、またはそれより多い）または固形粒子を含有する液体試料からの核酸回収量の改善を実現することができる。本明細書において提供されている方法およびデバイスはまた、高い再現性、および短鎖核酸に対する偏りの低減を実現することができる。本明細書において提供されているデバイスは、１つのデバイス内での試料調製（例えば、架橋用物質または包埋材の除去）および核酸抽出操作を統合することができる。本開示のデバイスおよび方法はまた、プロセスの自動化との適合、下流でのプロセスとの統合、インライン定量との統合（例えば、単一ピコグラム分割時）、ならびに／または核酸の長さおよび配列分布解析との統合を実現することができる。
本明細書において提供される方法は、多くの場合、ある種の試料、とりわけＦＦＰＥ試料に由来する核酸を抽出するのに好適な条件下で、等速電気泳動を行う方法である。一部の例では、開示されている方法は、実効移動度の大きさが異なる少なくとも２種のイオンを含有する、終局電解質緩衝液を使用する、等速電気泳動を行う方法を含む。本方法はまた、２種の異なる先導電解質緩衝液を使用して、等速電気泳動を行う方法を含むことができ、その１つは、試料の溶出用緩衝液として働くことができる。本方法は、複数の試料のプロセス自動化および並列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ー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ー化学は、ＩＴＰを行うための、複数の化学種の電解質の使用を含むことができる。例えば、終局電解質は、試料中の汚染物質から、非架橋化核酸または架橋化核酸と非架橋化核酸の両方のどちらかを分離すると同時に、架橋化核酸から非架橋化核酸を分離することが可能な、電解質化学種の混合物を含むことができる。
本明細書において提供されているデバイスは、複数の様式でＩＴＰを行うことが可能な並列試料処理チャネルを備えた射出成形された流体デバイス、および熱的デバイスに接続されている２つまたはそれより多い領域を有するＩＴＰデバイスを含む。本開示の技法は、ＩＴＰを使用して、抽出したＲＮＡおよびＤＮＡを同時に回収する、精製するおよび集める、オンチップで全抽出核酸量を定量する（例えば、非常に少ない量へのインラインＩＴＰ支援による濃度、またはインターカレーター性蛍光色素を用いる標識化）、およびロボットによるピペット操作と適合する並列排出用レザーバーへと核酸を下流に送り込むことができる。
本開示の技法は、固体支持体に試料物質を結合させないで、試料物質（例えば、核酸）の精製を可能にすることができる。本開示の技法は、液相抽出の使用なしに、試料物質（例えば、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で、精製を可能にすることができるものである。
本開示のデバイスの操作は、自動化、大部分を自動化、または一部を自動化することができる。一部の場合、本開示の方法は、溶液（例えば、尿素および／またはチオ尿素（ｔｈｏｕｒｅａ）を含む、アルカリ溶液、溶解溶液または緩衝溶液）に試料（例えば、ＦＦＰＥ切片）を分注する単一オフチップ混合ステップと、その後のさらなるオンデバイス試料調製（例えば、脱パラフィン、組織破壊および細胞溶解、プロテアーゼ消化、タンパク質による消化、またはタンパク質変性を含めた他の処理、またはヌクレアーゼ消化）、および核酸抽出、精製、富化、インライン定量、およびサイジングまたは分別（例えば、サイズ選択）のために、流体デバイスのレザーバーに試料を装入するステップしか含まない。一部の場合、本開示の方法は、オンデバイス試料調製（例えば、脱パラフィン、組織破壊および細胞溶解、プロテアーゼ消化、タンパク質変性を含めた他の処理、またはヌクレアーゼ消化）、および核酸抽出、精製、富化、インライン定量、およびサイジングまたは分別（例えば、サイズ選別）のために、溶液（例えば、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）をあらかじめ充填した、流体デバイスのレザーバーまたはチャネル（例えば、カートリッジ）に、試料（例えば、ＦＦＰＥ切片または他の組織試料）を分注するステップを含む。一部の場合、本開示の方法は、オフチップでの、試料の組織の破壊および／またはその細胞の溶解、その後のさらなるオンデバイス試料調製（例えば、脱パラフィン、プロテアーゼ消化、またはタンパク質変性を含めた他の処理、またはヌクレアーゼ消化）、および核酸抽出、精製、富化、インライン定量およびサイジングまたは分別（例えば、サイズ選別）のための流体デバイスのレザーバーに、溶解した固形組織および核酸の均質混合物または非均質混合物とすることができる試料を装入するステップを含む。ヌクレアーゼ消化は、ＤＮＡ不含ＲＮＡ抽出を行うためのＤＮＡ除去、またはＲＮＡ不含ＤＮＡ抽出を行うためのＲＮＡ除去を含むことができる。本明細書において提供されている流体デバイスは、卓上システムと共に使用されて、試料からＤＮＡおよびＲＮＡを抽出するための、電場をベースとする方法を自動化することができる。
本開示のデバイスは、加熱（例えば、３７℃～８０℃の温度）、試料調製（例えば、脱パラフィン、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、非架橋化核酸または増幅可能な核酸の富化（例えば、それを分離すること、および架橋化核酸から個別に送達することによる）、および手作業またはロボットによるピペット操作と適合可能なアレイなどの排出用レザーバーへの精製核酸の送達を、オンチップで自動化および統合することができるシステムを含む。例えば、本開示は、標準的なロボットによる自動化に適合可能なマイクロタイタープレートフォーマットにおける８つのチャネルカートリッジ、ならびに緩衝液および他の流体を装入する自動化制御をもたらすことができる統合型卓上制御装置プロトタイプ、温度および電場のデバイスへの適用、および並行した試料の自動化開始および終了実行処理を含む。このシステムは、必要な場合、将来、容易に改変して、より大きな、診断的または臨床検査室における使用（例えば、９６ウェル試料フォーマット）のための、高い高速処理化を実現することができる。
例えば、図１Ａは、本開示の技法を使用する、試料処理および核酸抽出に関する例示的な方法の図式を示している。試料は１０１で準備されて、緩衝液、溶解または包埋材の除去（存在する場合）との混合などの、任意の前処理ステップ１０２が施され得る。次に、試料（および、例えば緩衝液）は、流体デバイス１０３に装入され得る。次に、包埋材（存在する場合、および前処理の間に既に除去されていない場合）の除去、組織破壊、細胞溶解、タンパク質またはタンパク質による消化および（例えば）ヌクレアーゼ消化などの、試料調製ステップ１０４が流体デバイスで行われ得る。次に、等速電気泳動１０５を行い、試料内の汚染物質（例えば、細胞細片、包埋材、架橋化核酸、ホルマリンなどの固定剤、阻害剤、消化または制限酵素などの酵素）から核酸を分離して精製する。架橋化核酸の脱架橋化（例えば、熱またはプロテアーゼ消化による）などの他のステップが、等速電気泳動と同時に行われ得る。等速電気泳動中またはその後に、核酸は検出されて１０６で定量することができる。一旦、核酸が抽出または精製されると、次に、溶出されて、デバイス１０７から回収することができる。
図１Ｂは、自動化ＩＴＰに関する例示的な処理作業フローを示している。ステップ１１０において、卓上型デバイスで図形式のユーザーインターフェースを使用するなどのプロトコルを選択することができる。ユーザーインターフェースソフトウェアにより、使用が簡単になるか、または手を使用しない操作が可能になり得る。例えば、ユーザーは、メニュー（例えば、ドロップダウンメニュー）から選択することができる。代替として、デバイスは、行われる予定のプロトコルを表示することができる、試料または流体デバイスチップに関係付けられたバーコード（例えば、光学式バーコード、ＲＦＩＤチップ）をスキャンすることができる。ステップ１１１において、機器の蓋は、開けることができる（例えば、手動またはモータによる自動）。電動化した蓋の開口は、ロボットによる実験室の自動化と適合可能である。ステップ１１２において、ユーザーは、卓上機器にチップ（例えば、流体デバイス）を装入することができる。このチップは、自動化ＩＴＰ向けのモノリシックな多重チャネルＳＬＡＳ標準マイクロタイタープレート（ＭＴＰ）フットプリントを含むことができる。ステップ１１３において、ＩＴＰ液体をチップウェルに装入することができる。ＩＴＰ流体およびユーザーの試料用のレザーバーは、多重チャネルピペット（例えば、９ｍｍピッチのＳＬＡＳ標準マイクロタイタープレートフォーマット）などにより、装入が容易になるよう設計することができる。レザーバーをＩＴＰチャネルに接続するチャネルの幾何学的設計（例えば、キャピラリーバリア）により、操作前の重力による流れまたはチャネルへの液体の湿潤が起きないようにすることができる。これらの構造は、先導電解質／終局電解質インターフェースの確立を含めた、ＩＴＰチャネル内の定められた位置で流体を停止させることができ、かつ気泡を起こさない装入が可能になる。一部の場合、操作前に、空圧式駆動を適用して、チャネルに注入することができる。チップ材料は、流体がチャネル内を湿らせる、またはウイッキングするのを防止または抵抗するよう選択することができる（例えば、疎水特性または高い接触角を有するプラスチック）。ユーザーは、チップ上にＩＴＰ試薬および緩衝液（例えば、５種の異なる流体）を装入することができる。代替として、チップは、事前装入される試薬と一緒に供給することができる。ステップ１１４において、ユーザーまたはデバイスは、デバイスの蓋を閉じることができる。試料の装入は、チップ上のガスポートまたは空圧式ポートから作動させることができる。湿潤および／または重力による流動を使用して、例えば、能動的な圧力の適用なしに、チャネルに液体を満たすことができる。
ステップ１１５において、機器は、圧力を適用して、チップに流体を装入し、チャネルに注入することができる。ステップ１１６において、デバイスは、チャネルが適切に準備されたことを確認することができる。例えば、光学式（例えば、反射率）、電気的、圧力および／または流量センサーを使用して、流体がチップ内の正確な位置へ装入されたことを確認することができる。センサーおよびデバイスソフトウェアにより、液体の装入のリアルタイムモニタリングおよび制御が可能になり得る。ＩＴＰ試薬および緩衝液の装入は、チップに試料を装入する前に行うことができ、その結果、装入に失敗した場合、試料物質は浪費されない。チャネルが適切に注入されていない場合、デバイスは、エラー報告１３０を行うことができる。ステップ１１７において、デバイスの蓋を開くことができる。ステップ１１８において、デバイスに試料を装入することができる。試料の装入は、ユーザーにより手作業で行うことができるか、または実験室の自動化ロボットによるなどの自動化法で行うことができる。他の試料調製ステップも行うことができる。例えば、パラフィン包埋試料（例えば、ＦＦＰＥ）を装入することができ、次に、デバイスは、試料を脱パラフィンするための試料用レザーバー内の温度を制御することができる。ステップ１１９において、デバイスの蓋を閉じることができる。ステップ１２０において、デバイスは、自己試験を行うことができる。例えば、オンチップレザーバーとインターフェースで接続しているデバイス電極からの電気的フィードバックを使用して、液体の注入が首尾良く行われたかを自己試験することができる（例えば、気泡検出）。光学的センサーを使用して、液体の注入状態（例えば、液体が指定のキャピラリーバリアに達したか否か）に関するフィードバックが可能となる。本明細書において開示されているものなどの、他の感知機構も使用することができる。デバイスが適切に準備されていないと自己試験が判定した場合、デバイスは、エラー報告１３１を行うことができる。
ステップ１２１において、ＩＴＰに基づく精製を行うことができる。本明細書に記載されているセンサーを使用するフィードバック制御および処理タイミング（例えば、作動）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。デバイスは、精製が首尾良く行われたかを判定することができ、そうでない場合、デバイスはエラー報告１３２を行うことができる。ステップ１２２において、例えば、蛍光、ＵＶ、または他の光学的検出による、デバイス上のセンサー（例えば、光学的センサー）を使用して、試料を定量することができる。試料サイジングも行うことができる。デバイスが試料が適切に定量されなかったと判定するか、または他の問題を発見した場合、デバイスは、エラー報告１３３を行うことができる。ステップ１２３において、導電度の変化を検出することができ、これを使用して、ＩＴＰ実行の終了のタイミングを表示することができる（例えば、核酸が指定溶出場所またはレザーバーに到達した時）。温度または駆動電圧などの本明細書に記載されている他の検出法を使用して、実行タイミングの終了または他の作動を決定することもできる。ＩＴＰプロセスを自動化するために、例えば、温度または電圧センサーを使用して、デバイス内のチャネルに印加された電場を制御することができる。一例として、電場をチャネルに印加して、ＩＴＰ精製を開始してもよい。感知された電圧変化を使用して、溶出用レザーバーまたはその近傍などの、チャネル内の固定位置に、温度または他の感知の開始を作動させてもよい。閉じ込められた核酸を含むＩＴＰゾーンが移動するにつれて、電圧が変わることがある。ＩＴＰゾーンが断面積の減少区域などのチャネルフィーチャを通過したことの指標となる変化は、電圧センサーにより感知することができ、例えば、フィードバックを使用し、印加電流の低下によって電場を変えることができる。溶出用レザーバーまたはその近傍において、ＩＴＰゾーンが温度センサーを通り過ぎると、温度変化を検出することができ、例えば、センサーからのフィードバックを使用して、ＩＴＰ実行を終了するために電場を除くことにより電場を制御することができる。ステップ１２４において、デバイスは、例えば、作動信号に基づいて、実行を終了することができる。ＩＴＰ実施が終了すると、核酸は、溶出用レザーバーまたは領域内に位置することができるかまたは単離することができる。ステップ１２５において、デバイスはチャネルを閉鎖することができ、溶出のための一定体積を維持するよう、溶出体積を固定することができる（例えば、溶出体積からピペット操作で取り出す間に、溶出用レザーバーまたは排出用レザーバーに流れないようにする、またはこれを防止することにより）。溶出体積の固定は、容易な使用の一助となり得、溶出した試料物質の濃度を報告する手助けとなり得る。ステップ１２６において、デバイスの蓋を開くことができる（例えば、ユーザーによりまたは自動）。
ステップ１２７において、精製済み試料をデバイスから抽出することができる。チップおよび／またはデバイスは、本明細書において議論されている通り、所与の溶出量とするよう設計することができる。デバイスからの精製済み物質の回収は、ピペット操作により、または他には、チップから該物質を取り出すことにより行うことができる。代替として、試料抽出は、ＩＴＰチップを別の流体チップまたはシステム（例えば、溶出用レザーバーの非存在下で）とインターフェースにより接続することによって行うことができる。次に、次世代シークエンシング（ＮＧＳ）ライブラリ調製、ＰＣＲ、ｄｄＰＣＲなどの試料分析、他のシークエンシング操作または他の下流のプロセスなどの、他の流体システムを使用して、精製済み試料物質に他の操作を行うことができる。ステップ１２８において、デバイスは、試料量および／または試料濃度などの、試料に関する定量的データを報告することができる。デバイスは、測定値（例えば、蛍光信号）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有することができ、そのデータをユーザーに報告することができる。ステップ１２９において、このプロセスは終了する。
これらの問題は、貴重で回収が困難な、または存在量が少ない（例えば、１００ｎｇ未満の核酸、または損傷を受けていないまたは非架橋化核酸の存在量が少なく保持されている試料）試料にとって対処するのがとりわけ重要となり得る。このような試料の場合、電流プロトコルは、再現性が欠如する、試料物質の損失をまねく、短鎖または長鎖核酸標的に対する偏りをまねく、核酸標的の配列に対する偏りをまねく、および／または再現性が欠如する恐れがある。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での解析との適合性に欠けることがある。核酸調製に関する電流プロトコルは、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）などの液相抽出（ＬＰＥ）を含むことができる。ＳＰＥタイプの手法は、充填ビーズ、モノリシックな多孔質構造および／または磁気ビーズを含めた構造を使用することができる。一部の場合、ＬＰＥおよびＳＰＥのタイプの手法は、処理中に機械的せん断をもたらし得、このことは、長鎖または高分子量核酸の断片化を誘発する、および／またはその収率を低下させる恐れがある。
本明細書において提供されている等速電気泳動法およびデバイスは、固形または半固形組織の溶解物から核酸の抽出を行うのにとりわけ良好に適する。固相抽出（ＳＰＥ）技法は、通常、カラムの表面上の核酸を選択的に吸着させるために、カラムに溶解物試料の全体積をポンプ注入することによって溶解物を処理する。液体－粒子の混合物を含むことがある複雑な溶解物のこのようなポンプ注入は、多孔質カラムにより、核酸抽出の効率を低下させる恐れのある、カラムの詰まりまたはファウリングをもたらし得る。対照的に、本明細書に記載されている等速電気泳動法およびデバイスは、多くの場合、溶解物試料の全体積をカラムにポンプ注入するまたは「ろ過する」ことを含まない。むしろ、複雑な試料溶解物全体に分散している帯電している溶媒和した核酸を、試料の連続液相にまたはこの相から移動させるために、電場を溶解物に印加することができる。核酸は、試料溶解物中の他の溶質、細片または汚染物質よりも、比較的大きな電気泳動による移動度の大きさを含むことがある。試料中の溶質は、比較的低い電気泳動による移動度を有することができ、先導電解質と終局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中させるにはあまりに低すぎることがある。電場の適用により、核酸を移動させることができる一方、粒子および／または他の組織細片（例えば、細胞細片、非溶解細胞、または細胞を他の細胞に結合させることができる組織）は後に残る。したがって、本明細書において提供されている等速電気泳動法およびデバイスは、ＳＰＥにおけるような混合物全部をカラムにより処理する必要なしに、複雑な溶解した固形組織試料から、電荷を帯びた溶媒和している核酸を抽出するのに、良好に適し得る。
本明細書で使用する場合、「粒子」とは、試料の連続液相（例えば、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構成成分を指すことができる。粒子は、試料混合物の非液体構成成分であってもよい。粒子は、例えば、懸濁固形粒子、または試料内に懸濁しているコロイド本体とすることができる。このような粒子は、約１ナノメートル（ｎｍ）～約１ミリメートル（ｍｍ）の範囲の様々な特徴的な長さスケールを有することができる。一部の例では、粒子は、単細胞生物または細胞ではないことがある。
本明細書において提供されている等速電気泳動法およびデバイスは、典型的なＳＰＥ法と比べて、試料がチャネルを移動するにつれて、ひずみ速度の低下を実現することができる。一部の場合、本明細書において提供されている方法およびデバイスは、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。一部の場合、本明細書において提供されている方法およびデバイスは、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を超えるひずみ速度を有する。一部の場合、本明細書において提供される方法は、遠心分離なしで行うことができる。
等速電気泳動化学および操作
図２Ａは、等速電気泳動（ＩＴＰ）による核酸精製プロセスの例示的な概略図を示している。試料２０１、例えば、核酸（ＤＮＡおよびＲＮＡ）２０２および汚染物質２０３を含む溶解した固形組織試料は、終局電解質（ＴＥ）２０４に装入されて、先導電解質（ＬＥ）２０５を含有する等速電気泳動チャネル２００に入る。等速電気泳動チャネル２１０に印加された電場２２０の影響下では、核酸２１２は、移動して汚染物質２１３から離れる。この電場はまた、終局電解質２１４を、一般に核酸の後にある位置に、チャネルを通って移動させて、先導電解質２１５を、一般に核酸の前方に、チャネルを通って移動させる。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、次に、この核酸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終局電解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、核酸を脱架橋すると同時に、架橋化核酸および汚染物質（例えば、パラフィン）から脱架橋化核酸を分離するプロセスの例示的な概略図を示している。一部の例では、汚染物質は、架橋化核酸を含んでもよい。組織溶解および最初の脱パラフィンを行うため、パラフィン包埋試料をアルカリ緩衝液中で流体デバイスに装入し、ｐＨ約１０および約５０℃～約８０℃の温度で、１０～３０分間、インキュベートする。インキュベートは、等速電気泳動を行うための電場の印加前または印加中に行うことができる。代替として、試料は、先導電解質緩衝液に装入することができる。インキュベート後、第１の時間点２４０において、架橋化核酸２３６およびパラフィン２３７を含む試料は、終局電解質２３２を有するＩＴＰチャネルに配置している。先導電解質（ＬＥ）ゾーン２３８では、先導電解質２３１およびプロテイナーゼＫ酵素２３３は、ＩＴＰチャネルの前方にある。第２の時間点２５０では、５０℃で、ＩＴＰ推進性のｐＨクエンチによりｐＨが低下し、プロテイナーゼＫ酵素は、架橋化核酸に接触して脱架橋し、非架橋化核酸２３５を生成して、終局電解質と先導電解質との間のＩＴＰゾーン２３９に集まる。ｐＨの低下（例えば、約１０～１２から約７（または約６．５～約８．５）の範囲まで）により、酵素活性に適度な環境が供給されて、核酸の化学安定性が改善され得る。第３の時間点２６０では、プロテイナーゼＫは一層多くの核酸を脱架橋し、遊離タンパク質２３４となり、脱架橋化核酸は、パラフィン、遊離タンパク質および他の汚染物質から上流にさらに移動する。このようなプロセスの操作は、流体デバイスにより、または卓上システムにより、自動化することができる。
一部の場合、試料は、等速電気泳動を行うために使用される先導電解質２０５、２３１の濃度とは異なる先導電解質２０５、２３１の濃度を含む試料用緩衝液に装入されてもよい。一部の場合、試料は、先導電解質２１５とは異なる第２の先導電解質を含む試料用緩衝液に装入されてもよい。第２の先導電解質は、核酸の実効移動度の大きさよりも大きな実効移動度の大きさを有することができる。第２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な実効移動度の大きさを有することができる。
一部の場合、試料のｐＨは、等速電気泳動を行うことによりクエンチされてもよい。一部の例では、試料のｐＨは、約６．５～約８．５の範囲内、例えば、約７または７．５でクエンチされ得る。
様々な先導電解質および終局電解質を用いて、ＩＴＰを行うことができる。先導電解質は、抽出標的（例えば、核酸）よりも大きな実効移動度の大きさを有するように選択することができ、終局電解質は、抽出標的よりも小さな実効移動度の大きさを有するよう選択することができる。先導電解質および／または終局電解質は、約１０ｍＭ～約２００ｍＭの濃度で存在することができる。先導電解質および／または終局電解質は、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。先導電解質および／または終局電解質は、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。先導電解質および／または終局電解質は、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の具体的な例において使用される先導電解質は、１種、２種、３種、４種、５種、６種、７種、８種、９種、１０種またはそれより多い異なるイオン種を含むことができる。ＩＴＰの具体的な例において使用される終局電解質は、１種、２種、３種、４種、５種、６種、７種、８種、９種、１０種またはそれより多い異なるイオン種を含むことができる。先導電解質および／または終局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。終局電解質または先導電解質内などの、イオンの異なる濃度は、間隔ゾーンのサイズを操作するよう選択することができる。間隔ゾーンを使用して、タンパク質架橋化核酸から脱架橋化核酸を分離するなどの、別のものから標的とする１つのタイプのものをさらに分離することができる。
終局電解質は、実効移動度の異なる大きさを有するイオンの混合物を含むことができる。第１の実効移動度の大きさを有する第１の終局電解質イオン、および第１のイオンの実効移動度の大きさよりも小さな第２の実効移動度の大きさを有する第２の終局電解質イオンを使用すると、タンパク質架橋化核酸から非架橋化核酸を分離すると同時に、汚染物質から両方（または少なくとも脱架橋化核酸）を分離することができる。このような例では、非架橋化核酸は、架橋化核酸よりも大きな実効移動度の大きさを有することができる第１の終局電解質イオンよりも大きな実効移動度の大きさを有することができ、次に、この架橋化核酸は、第２の終局電解質イオンよりも大きな実効移動度の大きさを有することができ、次に、第２の終局電解質イオンは、汚染物質よりも大きな実効移動度の大きさを有することができる。例えば、架橋化核酸および非架橋化核酸は、先導電解質、および第１のイオンとしてカプロン酸および第２のイオンとしてＨＥＰＥＳなどの２種の終局電解質を使用して、等速電気泳動を行うことにより、個別に富化することができる。
電解質イオンはまた、酸性度（例えば、ｐＫａ）に基づいて選択することができる。特定のｐＫａを有するイオンは、例えば、ＩＴＰチャネルに沿って、ｐＨ変化を行うように選択することができる。イオンはまた、下流のプロセス（例えば、ＰＣＲなどの酵素プロセスまたは次世代シークエンシングライブラリ調製）との適合性などの電気泳動によらない理由で選択することもできる。例えば、カプロン酸、ＭＯＰＳおよびＨＥＰＥＳは、良好な下流での酵素適合性を理由に選択することができる。
例示的な先導電解質イオンには、以下に限定されないが、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（ｎａｐｈｔａｌｅｎｅｓｕｌｆｏｎｉｃ ａｃｉｄ）、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（ｔｒｉｍｅｔｙｌｐｙｒｕｖｉｃ ａｃｉｄ）、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、桂皮酸、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合せが含まれる。
例示的な終局電解質イオンには、以下に限定されないが、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合せが含まれる。
異なる終局電解質イオンの混合物を使用して、移動度による二段階分離（ｂｒａｃｋｅｔｅｄ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ）（例えば、汚染物質から架橋化核酸、架橋化核酸から非架橋化核酸の分離）、下流でのアッセイとの適合、流体と流体デバイス材料との間の有利な表面エネルギーまたは接触角、緩衝化能および全イオン溶解度を実現することができる。
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（例えば、ナトリウムイオン（Ｎａ＋））に影響を及ぼすイオンは、等速電気泳動中に試料ゾーンから置き換えられ、これにより、試料ゾーン中のｐＨを中性側にシフトすることができる。
等速電気泳動は、電圧、電流および場の強度の範囲で行うことができる。例えば、等速電気泳動は、約１００Ｖ～約１５００Ｖの電圧で行うことができる。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の電圧で行うことができる。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の電圧で行うことができる。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の電圧で行うことができる。等速電気泳動は、約１０ｎＡ～約１０ｍＡの電流で行うことができる。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の電流で行うことができる。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の電流で行うことができる。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の電流で行うことができる。等速電気泳動は、約１０Ｖ／ｃｍ～約１００Ｖ／ｃｍの場の強度で行うことができる。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の場の強度で行うことができる。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の場の強度で行うことができる。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の場の強度で行うことができる。
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、等速電気泳動後に、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、高めることができる。等速電気泳動によって核酸を濃縮するための操作時間は、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分間、４０分間、３０分間、２０分間、１０分間、９分間、８分間、７分間、６分間、５分間、４分間、３分間、２分間、１分間、４５秒、３０秒、２０秒、１０秒または１秒未満、またはこれらに等しいとすることができる。一部の場合、等速電気泳動を使用して、約２分間未満または約２分間で、１，０００，０００倍、試料中の核酸の濃度を高めることができる。一部の場合（例えば、２５μＬの血液溶解物の試料から）、等速電気泳動を使用して、約５分間未満または約５分間で、１００，０００倍、試料中の核酸の濃度を高めることができる。
本開示の技法を使用して、試料中の架橋化核酸の濃度を低下させることができる。試料中の架橋化核酸の濃度は、等速電気泳動後に、多くとも約２分の１、５分の１、１０分の１、１００分の１、１，０００分の１、１０，０００分の１、１００，０００分の１、１，０００，０００分の１、１０，０００，０００分の１、１００，０００，０００分の１または１，０００，０００，０００分の１に低下させることができる。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、等速電気泳動後に、多くとも約２分の１、５分の１、１０分の１、１００分の１、１，０００分の１、１０，０００分の１、１００，０００分の１、１，０００，０００分の１、１０，０００，０００分の１、１００，０００，０００分の１または１，０００，０００，０００分の１に低下させることができる。
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。例えば、核酸試料は、約５ｐｇ～約５μｇ、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、相補性ＤＮＡ、リボ核酸（ＲＮＡ）、リボソームＲＮＡ、転移ＲＮＡ、伝達ＲＮＡ、マイクロＲＮＡなど、またはそれらの任意の組合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またはそれを超える長さを含むことができる。本開示の技法を使用して、流体デバイスの様々なチャネル中で、異なる試料タイプを抽出することができる。例えば、様々なチャネルを使用して、異なる長さおよび／または異なるタイプの核酸を抽出することができる。
一部の例では、核酸試料の特徴は、別の試料に由来する１つまたは複数の核酸と比較することができる。この特徴は、例えば、発現レベル、核酸配列、分子量、核酸完全性、核酸の鎖性または核酸純度とすることができる。
核酸試料は、抽出もしくは他の処理の前および／またはそれらの後に、特定の品質となり得る。核酸品質は、以下に限定されないが、ＲＮＡ完全性番号（ＲＩＮ）、ＤＮＡ完全性番号（ＤＩＮ）、サイズ分布（例えば、電気泳動を使用する）および増幅能（例えば、ＰＣＲによる）を含めた様々な指標により評価することができるか、または他には、酵素により処理することができる（例えば、断片化、ライゲーション、ａ－テーリング、または次世代シークエンシングライブラリ調製のためのハイブリダイゼーション）。本開示の技法を使用して、核酸を抽出して処理し、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を有する抽出または処理済み核酸をもたらすことができる。本開示の技法を使用して、核酸を抽出して処理し、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を有する抽出または処理済み核酸をもたらすことができる。本開示の技法を使用して、核酸を抽出して処理し、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を有する抽出または処理済み核酸をもたらすことができる。本開示の技法を使用して、核酸を抽出して処理し、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を有する抽出または処理済み核酸をもたらすことができる。本開示の技法を使用して、核酸を抽出して処理し、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もしくは５００ｋＢまたはこれより大きな分子量を有するよう、抽出または処理済み核酸をもたらすことができる。一部の場合、処理済み核酸の質量の約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、所与の核酸の開始量から、核酸のパーセント収率として特徴付けられる、抽出効率または収率で核酸を抽出することができる。本開示の技法により、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得ることができる。本開示の技法は、約１０４ナノグラム（ｎｇ）、１０３ｎｇ、１０２ｎｇ、１０１ｎｇ、１００ｎｇ、１０－１ｎｇまたは１０－２ｎｇ未満またはそれらを含めて、低い投入量の核酸の場合でさえも、高い収率を実現することができる。図３は、例えば、核酸の幅広い異なる投入量および源からの例示的な核酸収率を示している。核酸の高い収率および／または低い損失量は、次世代シークエンシングライブラリ調製にとって重要となり得る。核酸の回収は、１００％またはそれに近くすることができる。
本開示の技法は、配列偏りを少なくまたは全くなしに、核酸を抽出することができる。すなわち、抽出および精製した核酸の配列組成（例えば、ＧＣリッチ核酸とＡＴリッチ核酸との比）は、投入核酸の配列組成に類似しているか、またはそれと同じとすることができる（例えば、図４Ａを参照されたい）。投入核酸の配列組成に由来する抽出核酸の配列組成中の差異は、約２０％、１５％、１０％、５％、４％、３％、２％または１％未満、またはこれらに等しいものとなり得る。
本開示の技法は、長さの偏りを少なく、または全くなしに、核酸を抽出することができる。すなわち、抽出核酸の鎖長分布（例えば、異なるサイズの核酸の割合）は、投入核酸の鎖長分布に類似しているか、またはそれと同じとすることができる（例えば、図４Ｂを参照されたい）。投入核酸の鎖長分布に由来する抽出核酸の鎖長分布中の差異は、約２０％、１５％、１０％、５％、４％、３％、２％または１％未満、またはこれらに等しいものとなり得る。例えば、短鎖核酸（例えば、約１０～約３００ｂｐ）、長鎖核酸（例えば、約１０ｋＢ、２０ｋＢ、３０ｋＢ、４０ｋＢ、５０ｋＢ、６０ｋＢ、７０ｋＢ、８０ｋＢ、９０ｋＢ、１００ｋＢまたはそれより大きい）、または短鎖核酸と長鎖核酸の両方が、損失または偏りの低下を伴って、抽出することができる。固相カラムは、一部の場合、短鎖および／または長鎖核酸物質の最大１００％が失われる可能性がある。本開示の技法は、サイズが単一塩基から数百キロベースまでのヌクレオチドを回収することができる。本開示の技法は、試料中に存在している短鎖および／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。
本開示の技法は、試料から汚染物質を除去することができる。汚染物質は、以下に限定されないが、包埋材、細胞細片、細胞外マトリックス構成成分、組織細片、包埋細片、脂質、炭水化物、酵素、ライゲーション副生物、プライマー、非結合プローブまたは結紮物、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阻害剤を含むことができる。汚染物質は、試料の組織または細胞、試料に使用された保存剤もしくは包埋材、または試料に行われた以前の調製、反応もしくはアッセイに由来し得る。例えば、制限ヌクレアーゼなどの酵素は、フィンガープリントアッセイ用のＤＮＡの調製、およびその後の消化（例えば、ＤＮアーゼ消化）に使用することができ、ＤＮＡは、酵素から分離することができる。
試料
本開示の技法は、以下に限定されないが、生物学的試料、固形組織、生検体、組織生検体、液体生検体、器官、腫瘍、新しい組織、固形器官、保存組織（例えば、ＦＦＰＥ）、切除したＦＦＰＥ、新しく凍結した組織、固定化試料、固定化組織、包埋試料、溶解試料、非溶解試料、細胞間結合（例えば、ギャップ結合、密着結合、接着結合）を含む試料、溶解した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（組織、全血液または非溶解細胞懸濁液など）、ゲノムＤＮＡを含む生物学的試料、溶解および非溶解全血液、血漿および血清、口内スワブ、乾燥血痕および他の法医学試料、新しい組織または新しい凍結（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）、固定化細胞、便および体液（例えば、唾液、尿）、あるいはそれらの任意の組合せを含めた、様々なタイプの試料を処理することができる。固形器官の非限定例には、肝臓、膵臓、脳、心臓、胆嚢、結腸、肺および生殖器官が含まれる。試料は、真核生物と原核生物の両方に関する、細胞性核酸および細胞不含核酸を含むことができる。固定化試料は、化学的に固定化または物理的に固定化（例えば、加熱または凍結）することができる。例えば、試料は、ホルマリン、中性緩衝化ホルマリン（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、Ｂｏｕｉｎ流体、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、Ｃｌａｒｋｅ流体、Ｃａｒｎｏｙ流体またはＰｕｃｈｔｌｅｒのメタカルンなどの化学固定剤で化学的に固定することができる。包埋試料は、以下に限定されないが、ワックス（例えば、パラフィン）、寒天、ゼラチンまたはプラスチック樹脂を含めた物質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）試料は、本開示の技法を使用して処理することができる。試料は、口内スワブ、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、生検体、全血液、溶解血液、血清、血漿、尿、細胞培養用溶解物または新しく収穫した細胞（例えば、血液細胞、解離した新しい組織、幹細胞）溶解物、血液細胞、循環細胞（例えば、循環腫瘍細胞（ＣＴＣ））、血液または他の体液に由来する核酸、および他の試料分類を含むことができる。細胞不含核酸（例えば、ｃｆＤＮＡまたはｃｆＲＮＡ）は、本開示の技法を使用して、非溶解全血液などから回収することができる。多くの場合、細胞不含核酸は、循環細胞不含核酸である。試料は、以下に限定されないが、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源（例えば、水）を含めた、様々な起源に由来することができる。ヒトまたは動物組織は、以下に限定されないが、上皮組織、結合組織（例えば、血液、骨）、筋組織（例えば、平滑筋、筋骨格、心筋）、および神経組織（例えば、脳、脊髄）を含むことができる。
試料は、懸濁液中に１つまたは複数の粒子を含むことができる。１つまたは複数の粒子は、コロイド状サイズから目視可能なものまでの範囲とすることができる。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とすることができる。試料は、例えば、サイズが１ｎｍ～５００μｍの範囲の複数の粒子を含んでもよい。
様々な体積の試料が、流体デバイス（例えば、核酸を抽出および精製するため）上で処理することができる。例えば、試料体積（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とすることができる。試料体積（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とすることができる。一部の場合、試料体積は、約１ｎＬ～約１０ｎＬとすることができる。試料体積（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とすることができる。一部の場合、試料体積は、約１ｎＬ～約１０ｎＬとすることができる。
様々な数の細胞を含む試料が、流体デバイス（例えば、核酸を抽出および精製するため）上で処理することができる。例えば、試料は、約２０，０００個の細胞、１５，０００個の細胞、１０，０００個の細胞、９，０００個の細胞、８，０００個の細胞、７，０００個の細胞、６，０００個の細胞、５，０００個の細胞、４，５００個の細胞、４，０００個の細胞、３，５００個の細胞、３，０００個の細胞、２，５００個の細胞、２，０００個の細胞、１，５００個の細胞、１，０００個の細胞、９００個の細胞、８００個の細胞、７００個の細胞、６００個の細胞、５００個の細胞、４００個の細胞、３００個の細胞、２００個の細胞、１００個の細胞、９０個の細胞、８０個の細胞、７０個の細胞、６０個の細胞、５０個の細胞、４０個の細胞、３０個の細胞、２０個の細胞、１０個の細胞、５個の細胞、２個の細胞または１個細胞未満、またはそれらに等しく含有することができる。一部の場合、試料は、少なくとも約１０，０００，０００個の細胞、５，０００，０００個の細胞、１，０００，０００個の細胞、５００，０００個の細胞、１００，０００個の細胞、５０，０００個の細胞、２０，０００個の細胞、１５，０００個の細胞、１０，０００個の細胞、９，０００個の細胞、８，０００個の細胞、７，０００個の細胞、６，０００個の細胞、５，０００個の細胞、４，５００個の細胞、４，０００個の細胞、３，５００個の細胞、３，０００個の細胞、２，５００個の細胞、２，０００個の細胞、１，５００個の細胞、１，０００個の細胞、９００個の細胞、８００個の細胞、７００個の細胞、６００個の細胞、５００個の細胞、４００個の細胞、３００個の細胞、２００個の細胞または１００個の細胞を含有する。
様々な質量の試料が、流体デバイス（例えば、核酸を抽出および精製するため）上で処理することができる。例えば、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が、流体デバイス（例えば、核酸を抽出および精製するため）上で処理することができる。例えば、試料は、約１マイクログラム（１μｇ）、１００ナノグラム（ｎｇ）、１０ｎｇ、１ｎｇ、１００ピコグラム（ｐｇ）、１０ｐｇまたは１ｐｇ未満またはそれらに等しい核酸を含有することができる。一部の場合、試料は、約１マイクログラム（１μｇ）、１００ナノグラム（ｎｇ）、１０ｎｇ、１ｎｇ、１００ピコグラム（ｐｇ）、１０ｐｇまたは１ｐｇより多く、またはそれらに等しい核酸を含有することができる。
試料は、終局電解質または先導電解質を含む緩衝液に装入することができる。試料は、ＩＴＰを行うために使用される先導電解質とは異なる第２の先導電解質を含む緩衝液に装入することができる。試料は、アルカリ緩衝水溶液または中性緩衝水溶液などの、緩衝液に装入することができる。例示的なアルカリ溶液または緩衝液（例えば、ＤＮＡ抽出の場合）は、約１０～１３のｐＨにおいて、３０～１２０ｍＭのＮａＯＨ（一部の場合、４０～８０ｍＭ ＮａＯＨ）を含むことができる（一部の場合、少なくとも１つの付加的な構成成分を用いる）。一部の例では、試料がチップ上に装入される前に、アルカリ溶液または緩衝液を用いた処理によって溶解される場合、この溶解試料は、続いて、等速電気泳動を行う前に、酸性溶液または緩衝液を加えることによりクエンチされて、約７．５～約８．５の範囲内の溶解試料のｐＨにすることができる。例示的な水性緩衝液（例えば、ＤＮＡまたはＲＮＡ抽出の場合）は、少なくとも１つの追加の構成成分と共に、２～１５０ｍＭのＴｒｉｓ－ＨＣｌ（約７～約８のｐＨ）またはＢｉｓＴｒｉｓ－ＨＣｌ（約５．８～約７．３のｐＨ）を含むことができる。緩衝液中で使用されるさらなる構成成分は、非イオン性界面活性剤または洗剤、イオン性または双性イオン性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、富化または他には単離するため、核酸を消化、変性、破壊もしくは分解する他の添加物または構成成分を含むことができる。
非イオン性界面活性剤または洗剤は、以下に限定されないが、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を含むことができる。オクチルフェノールエトキシレート界面活性剤は、以下に限定されないが、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性基もしくは疎水性基を有する他のポリエチレンオキシド鎖を含むことができる。ポリソルベート界面活性剤は、以下に限定されないが、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）を含むことができる。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をベースとするブロックコポリマー）は、以下に限定されないが、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）を含むことができる。ポリオキシエチレン界面活性剤は、以下に限定されないが、ノニルフェノキシポリエトキシルエタノール（ＮＰ－４０）を含むことができる。
非イオン性界面活性剤または洗剤は、以下に限定されないが、ＩＧＥＰＡＬ（登録商標）（例えば、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（Ｐｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）（例えば、Ｆ－６８またはＦ－１２７）を含む）、Ｓｐａｎ（登録商標）８０、およびペグ化ポリマーまたはコポリマーを含むことができる。非イオン性界面活性剤または洗剤を使用して、チャネル壁への生物学的分子の吸着を低減もしくは防止する、または流体デバイスへの試料の装入を制御するため、流体の湿潤特性および／もしくは表面張力特性を制御することができる。非イオン性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。例えば、ＩＧＥＰＡＬ ＣＡ－６３０は、約０．０５～０．５％ｖ／ｖで使用することができる。イオン性界面活性剤または洗剤は、以下に限定されないが、ドデシル硫酸ナトリウム（例えば、０．０１～２％ｗ／ｖ）、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム（例えば、０．０１～２％ｗ／ｖ）、コレステリル硫酸ナトリウム（例えば、０．０１％～２％ｗ／ｖ）およびデオキシコール酸ナトリウム（例えば、約１０～１０００ｍＭ）を含むことができる。カオトロピック剤は、以下に限定されないが、尿素（例えば、約０．５～９．５Ｍ、または一部の場合、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を含むことができる。例えば、ＲＮＡまたはＤＮＡ抽出のどちらか一方の場合、また全核酸を抽出する場合、５～５０ｍＭ Ｔｒｉｓ－ＨＣｌ（一部の場合、１０～２０ｍＭ Ｔｒｉｓ－ＨＣｌ）緩衝溶液中で、７．０Ｍの尿素および２．０Ｍのチオ尿素を使用することができる。尿素とチオ尿素との比は、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とすることができる。ジスルフィド結合の還元剤は、以下に限定されないが、ＤＴＴ（例えば、約０．１～４０ｍＭ、または一部の場合、約１０ｍＭ）およびベータメルカプトエタノール（例えば、約０．５～２％、または一部の場合、約１％）を含むことができる。プロテアーゼは、以下に限定されないが、プロテイナーゼＫ、プロテアーゼ、エンドプロテイナーゼ（例えば、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を含むことができる。ヌクレアーゼは、以下に限定されないが、ＤＮアーゼＩ（例えば、ＤＮＡ不含ＲＮＡ抽出物を調製するため）を含めたＤＮアーゼ、およびＲＮアーゼＡ、ＲＮアーゼＴまたはそれらの組合せなどのＲＮアーゼ（例えば、ＲＮＡ不含ＤＮＡ抽出物を調製するため）などの非特異的な核酸消化酵素を含むことができる。ヌクレアーゼはまた、特定の核酸配列で切断することができる、および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な核酸消化酵素（例えば、制限酵素）を含むことができる。一部の場合、本明細書において提供されている１つまたは複数の方法または処理は、ヌクレアーゼを使用しないで、ＤＮアーゼを使用しないで、またはＲＮアーゼを使用しないで行われる。例えば、本明細書において提供される方法は、ＤＮアーゼを使用しないＲＮＡ抽出を含む。
制限酵素は、以下に限定されないが、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を含むことができる。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℃を含む温度で行うことができる。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改変酵素を使用することができる。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剤または分解剤を使用することができる。
流体デバイスに装入する前に、試料に、様々な程度の前処理を施すことができる。一部の場合、試料は、流体デバイスに装入する前に、緩衝液に単に装入することができ、他の任意の必要なまたは所望の試料調製ステップをデバイス上で行うことができる。他の場合では、試料は、溶液または緩衝液などの処理用流体をあらかじめ充填した試料用レザーバーに加えることができる。他の場合では、流体デバイスに装入する前に、試料に包埋材の除去、組織破壊、細胞溶解または消化を施すことができる。一例では、試料は、流体デバイスに装入する前に、脱パラフィンされ、核酸の脱架橋を流体デバイス上で行う。別の例では、試料は、流体デバイスに装入する前に、脱パラフィンされて破壊され、溶解され、場合により、核酸の脱架橋を流体デバイスで行う。別の例では、試料は、流体デバイスに装入する前に、脱パラフィンされ、組織破壊および細胞溶解が流体デバイス上で行われる。別の例では、試料は流体デバイスに装入され、脱パラフィン、組織破壊、細胞溶解、および核酸の脱架橋はすべて、流体デバイス上で行われる。試料調製ステップは、本開示でさらに議論される。
試料調製
試料は、等速電気泳動前に調製することができる。試料調製は、以下に限定されないが、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、等温酵素プロセス、酵素増幅、酵素消化、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合せを含むステップ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、目的の物質（例えば、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（例えば、抗体のヌクレオソームへのハイブリダイゼーション）などの技法を含むことができる。一部の場合、試料は、さらなる分析のために、試料に由来する細胞から物質の一部を単離することにより調製することができる。例えば、循環腫瘍細胞は、フローサイトメータまたは磁化カラムなどの細胞選別デバイスを使用して、細胞の不均質集団から単離することができる。別の例では、末梢血液リンパ球（ＰＢＬ）または末梢血単核球細胞（ＰＢＭＣ）は、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行うことができる。一部の場合、一部の試料調製ステップは、オフデバイスで行われ、次に、試料は、さらなる試料調製ステップが行われる流体デバイスに装入される。
包埋試料中の生物学的物質（例えば、細胞、組織、核酸）は、包埋材から取り出すことができる。例えば、パラフィン包埋試料は脱パラフィンされ得る。包埋材の除去は、以下に限定されないが、加熱処理、化学的処理（例えば、酸または塩基）、酵素処理およびそれらの組合せを含む技法を使用して行うことができる。脱パラフィンは、試料の化学的処理によって、試料を熱処理することによって、試料の酵素処理によって、または他の方法によって行うことができる。例えば、脱パラフィンは、中性緩衝液または多少酸性の緩衝液（例えば、ｐＨ約５．５まで低下）、または多少塩基性（最大でｐＨ約９）またはアルカリ溶液（例えば、ｐＨ約１２～約１３）の存在下、高温（例えば、約５０℃～約８０℃）で行うことができる。包埋材の除去は、オフデバイスまたはオンデバイスとすることができる。一例において、包埋試料は、容器中、高温でインキュベートし、続いて、流体デバイスに装入することができる。別の例では、包埋試料は流体デバイスに装入して、デバイス上で、例えばチャネルまたはレザーバー中で、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、加熱処理によって行うことができる。包埋材を除去するためのインキュベートは、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℃の温度で行うことができる。包埋材を除去するためのインキュベートは、約４０℃～約８０℃、約５０℃～約８０℃、約５０℃～約９９．９℃または約９５～約９９．５℃の温度で行うことができる。包埋材を除去するためのインキュベートは、少なくとも、約１分間、２分間、３分間、４分間、５分間、６分間、７分間、８分間、９分間、１０分間、１５分間、２０分間、２５分間、３０分間、３５分間、４０分間、４５分間、５０分間、５５分間、６０分間、６５分間、７０分間、７５分間、８０分間、８５分間、９０分間、９５分間、１００分間、１０５分間、１１０分間、１１５分間または１２０分間の期間、行うことができる。包埋材を除去するためのインキュベートは、約１分間～約２０分間、約１分間～約３０分間、約１分間～約６０分間、約１分間～約１２０分間または約５分間～約２０分間の期間、行うことができる。包埋材を除去するためのインキュベートは、例えば、少なくとも約１分間の期間、少なくとも約３７℃の温度で行うことができる。包埋材を除去するためのインキュベートは、アルカリ緩衝液または中性緩衝液（例えば、溶解緩衝液）の存在下で行うことができる。アルカリ緩衝液（例えば、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（例えば、約７～約８）のｐＨを有することができる。
組織または細胞は、分離、精製または抽出のために、破壊または溶解されて、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、以下に限定されないが、機械応力、音波照射、電気穿孔法、浸透圧、化学的処理（例えば、酸または塩基）、酵素処理、加熱処理およびそれらの組合せを含む技法を使用して行うことができる。例えば、圧力を使用して、機械的に組織を破壊するため、または細胞を溶解するための構造体（例えば、チャネル、フリットもしくは多孔質樹脂などの樹脂、またはガラス材料）により組織に駆動することができる。一部の場合、終局電解質緩衝液は、１種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。一部の場合、先導電解質緩衝液は、１種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。一部の場合、包埋材の除去は、組織破壊または細胞溶解と同じ処理によって達成することができる。例えば、高温（例えば、約３０℃～約８０℃、約５０℃～約８０℃または約３０℃～約６５℃）でのインキュベートにより、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行うことができる。一例において、組織試料は、容器内で破壊され、続いて、流体デバイスに装入される。別の例では、流体デバイスに以前に装入された組織試料が、デバイスで破壊される。
組織または細胞を含む試料は、等速電気泳動と適合性のある溶解溶液または緩衝液を使用して、流体デバイスに装入する前またはその後に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、非イオン性界面活性剤または洗剤、イオン性または双性イオン性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、富化（濃縮）または他の方法で単離するため、核酸を消化、変性、破壊もしくは分解する他の添加物または構成成分を含むことができる。一部の場合、溶解緩衝液は、アルカリ緩衝液を含んでもよい。一部の場合、溶解緩衝液は、アルカリ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ている通り、０．５Ｍ～９．５Ｍ、４Ｍ～９Ｍまたは６．５Ｍ～７Ｍの尿素を含むことができる。例示的な溶解緩衝液は、本明細書に記載されている通り、０．５Ｍ～３．５Ｍまたは１．５Ｍ～２．５Ｍのチオ尿素を含むことができる。例示的な溶解緩衝液は、本明細書に記載されている非イオン性界面活性剤と共に、０．５～９．５Ｍの尿素およびチオ尿素、例えば、７Ｍの尿素および２Ｍのチオ尿素を含むことができる。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することができる。組み合わせる場合、尿素およびチオ尿素は、相乗的に作用して細胞を溶解することができ、核酸精製のための電荷を帯びていない等速電気泳動適合性緩衝液を供給することができる。
例示的な溶解緩衝液は、本明細書に記載されている０．０５～０．５％ｖ／ｖのＩＧＥＰＡＬ ＣＡ－６３０などの非イオン性界面活性剤を含むことができる。一部の場合、溶解緩衝液は、１つまたは複数の終局電解質を含むことができる。一部の場合、溶解緩衝液は、本明細書に記載されている組織破壊または細胞溶解用の添加物を含む終局電解質緩衝液を含むことができる。一部の場合、溶解緩衝液は、１つまたは複数の先導電解質を含むことができる。一部の場合、溶解緩衝液は、本明細書に記載されている組織破壊または細胞溶解用の添加物を含む先導電解質緩衝液を含むことができる。一部の場合、溶解緩衝液は、１つまたは複数の先導電解質（ｌｅａｄｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｅ）、および１つまたは複数の終局電解質を含むことができる。一部の場合、溶解緩衝液は、本明細書に記載されている組織破壊または細胞溶解用の添加物を含む、１つまたは複数の先導電解質および１つまたは複数の終局電解質を含むことができる。
一部の場合、本明細書における方法または処理は、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むことができる。例えば、細胞または組織は、ＨＣｌ（例えば、１ｍＭ、５ｍＭ、１０ｍＭ ＨＣｌ）および非イオン性界面活性剤を含む、Ｔｒｉｓ（例えば、５ｍＭ、１０ｍＭ、２０ｍＭ、３０ｍＭ Ｔｒｉｓ）を含有する緩衝溶液中に溶解することができる。非イオン性洗剤（例えば、ＩＧＥＰＡＬ ＣＡ－６３０）は、溶解緩衝液中、約１％、約２％、約３％、約４％またはそれより多く、または約１％未満で存在することができる。細胞または組織は、反転および低速（自動化ピペット）などにより穏やかに混合することによって、溶解緩衝液中に溶解することができる。プロテイナーゼＫなどの酵素は、一部の場合、溶解物または溶解緩衝液中に含まれていることがある。一部の場合、溶解は、遠心分離なしに行われる。一部の場合、遠心分離は、溶解方法で使用される。溶解物は、高分子量ＤＮＡ断片などの所望の分析対象を精製するため、等速電気泳動デバイスに導入することができる。
試料中のタンパク質は、例えば、プロテアーゼによる酵素消化により消化され得る。プロテアーゼは、以下に限定されないが、プロテイナーゼＫ、プロテアーゼ、エンドプロテイナーゼ（例えば、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を含むことができる。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ができる。タンパク質の消化は、架橋化核酸から架橋タンパク質を除去して、架橋化核酸を非架橋化核酸に変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ている高温（例えば、約２５℃より高い）で行うことができる。
試料体積がレザーバーを通過してチャネルに入り、２０％未満の試料体積がレザーバーに残るよう、試料はデバイス（例えば、少なくとも１つのチャネルに接続されている少なくとも１つのレザーバーを備えた界面動電デバイスまたはシステム）で処理され得、次いで、イオン電流がチャネル中の試料体積に印加され得る。イオン電流は、実質的にチャネルを通過し得ない。一部の場合、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％未満の試料体積が、レザーバーに残る。
レザーバーを通過してチャネルに入る試料体積が、レザーバーに装入された試料体積の少なくとも５０％となるよう、試料はデバイス（例えば、少なくとも１つのチャネルに接続されている少なくとも１つのレザーバーを備えた界面動電デバイスまたはシステム）で処理され得、次いで、イオン電流がチャネル中の試料体積に印加され得る。一部の場合、試料体積の少なくとも５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、９５％、９９％またはそれより多くが、レザーバーからチャネルに移動される。一部の例では、レザーバーに装入された全体積は、レザーバーの内部体積未満であるか、またはそれに等しい。イオン電流は、実質的にチャネルを通過し得ない。一部の場合、イオン電流の印加は、等速電気泳動を行うことを含む。
等速電気泳動デバイス
等速電気泳動および／または試料調製（例えば、脱パラフィン、消化、溶解）は、流体デバイス、例えばマイクロ流体チップ中で行うことができる。例えば、図５Ａは、試料導入口５０１および終局電解質用レザーバー５０２を有する試料調製（例えば、脱パラフィン）ゾーン５００、先導電解質用レザーバー５１１を有する精製（例えば、等速電気泳動）ゾーン５１０、および溶出排出口５２０を有するチャネルの概略図を示している。キャピラリーバリアは、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に界面を設けることができる。キャピラリーバリアは、試料流体および終局電解質緩衝液の混合または圧力駆動流を制限する、低減するまたは防止するために、試料調製ゾーン５００と終局電解質用レザーバー５０２との間に設けることができる。キャピラリーバリアは、ゾーン５１０の内容物および先導電解質用レザーバー５１１の混合または圧力駆動流を制限する、低減するまたは防止するよう、精製ゾーン５１０と先導電解質用レザーバー５１１との間に設けることができる。別の例では、脱パラフィンは最初にオフチップで行うことができるか、または出発原料により不必要とすることができ、この場合、チャネルは、溶解および消化ゾーン（例えば、ｐＨ７、５６℃）ならびに架橋解除および精製（例えば、等速電気泳動）ゾーン（例えば、ｐＨ７、８０℃）を含むことができる。別の例では、脱パラフィンは最初にオフチップで行うことができるか、または出発原料により不必要とすることができ、この場合、チャネルは、溶解および消化ゾーン（例えば、ｐＨ７、温度Ｔ１）ならびに架橋解除および／または精製（例えば、等速電気泳動）ゾーン（例えば、ｐＨ７、温度Ｔ２）を含むことができる。別の例では、脱パラフィンは最初にオフチップで行うことができるか、または出発原料により不必要とすることができ、この場合、チャネルは、破壊および／または溶解ゾーン（例えば、ｐＨ７、温度Ｔ１）ならびに消化および／または精製（例えば、等速電気泳動）ゾーン（例えば、ｐＨ７、温度Ｔ２）を含むことができる。別の例では、脱パラフィンは最初にオフチップで行うことができるか、または出発原料により不必要とすることができ、この場合、チャネルは、破壊および／または溶解ゾーン（例えば、ｐＨ７、温度Ｔ１）および等温酵素増幅ゾーン（例えば、ｐＨ７、温度Ｔ２）を含むことができる。別の例では、脱パラフィンは最初にオフチップで行うことができるか、または出発原料により不必要とすることができ、この場合、チャネルは、破壊および／または溶解ゾーン（例えば、ｐＨ７、温度Ｔ１）ならびに等温酵素消化ゾーン（例えば、ｐＨ７、温度Ｔ２）を含むことができる。一部の場合、チャネルは、３つのゾーン、例えば、破壊および／または溶解ゾーン（例えば、ｐＨ７および温度Ｔ１）、等温酵素増幅ゾーン（例えば、ｐＨ７、温度Ｔ２）および精製（例えば、等速電気泳動）ゾーン（例えば、ｐＨ７および温度Ｔ３）を含むことができる。図５Ｂは、図５Ａ中に示されている、８つの並列なチャネルをそれぞれ含む例示的な流体デバイスカートリッジを示している。図５Ｃは、図５Ｂ中で示されている流体デバイスの上部概略図を示す一方、図５Ｄおよび図５Ｅは、それぞれ、側面図および端面図を示している。デバイスは、試料導入口またはレザーバー５３０、ＩＴＰ電解質緩衝液用レザーバー５３１、および試料溶出排出口またはレザーバー５３２を含むことができる。チャネルおよび／またはレザーバーは、１つまたは複数の空圧式ポートに連結されていてもよい。流体デバイスの８つの並列なチャネルはそれぞれ、他のチャネルのそれぞれとは、独立して操作され得る。一部の場合、各チャネルは、ＩＴＰを駆動するための一式の専用の電極および電気回路を有する。電極は、電極が試料物質に直接接触しないよう、例えば、終局電解質用レザーバー５０２および先導電解質用レザーバー５１１に配置してもよい。
一部の例では、並列チャネル間に、流体またはイオン流はほとんど、または全く存在しない。一部の場合、並列チャネルは、互いに、流体連通していなくてもよい。並列チャネル間の流体リーク速度は、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未満とすることができる。
一部の例では、並列チャネルは互いに電気的に隔離されているよう、並列チャネル間の電気的連通はほとんど、または全く存在しない。並列チャネルはそれぞれ、チャネルの各々に独立した電場を印加するよう、独立して電気的に制御することができる。一部の例では、チャネル間のリーク電流は、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。一部の例では、チャネル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より大きいものとなり得る。
一部の例では、等速流体デバイス（ｉｓｏｔａｃｈｏｆｌｕｉｄｉｃ ｄｅｖｉｃｅ）における各ゾーンは加熱され得る。一部の例では、ゾーンは同一温度に加熱される。一部の例では、個々のゾーンは異なる温度に加熱される。一部の例では、第１のゾーンは、３７℃よりも高い温度、例えば約６０℃～約１００℃の範囲内に加熱され得る。一部の例では、第２のゾーンは、３７℃よりも高い温度、例えば約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、以下に限定されないが、緩衝液装入用レザーバー、試料装入用レザーバー（固体、多相液体もしくは他の不均質液体、または組織、全血液もしくは非溶解細胞懸濁液などの溶液を収容するレザーバーを含む）、先導電解質用レザーバー、終局電解質用レザーバー、試薬用レザーバー、溶出用レザーバー（例えば、処理済み試料を取り出すため）およびガスまたは空気用レザーバーを含めた、１つまたは複数のレザーバーを含むことができる。一部の場合、緩衝液の装入および試料の装入などの多目的用に、１つの物理的レザーバーを使用することができる。液体または空気用レザーバーを使用して、液体を装入するために、外部圧を適用することができる（例えば、液体ウェルに陽圧、またはガス専用レザーバーに真空）。
レザーバーは、熱源または冷却源と熱的連通することができ、これにより、レザーバーおよび内部の任意の物質（例えば、試薬、試料、生成物）の温度の制御が可能になる。例えば、溶出用レザーバーは、溶出した生成物の温度を、流体デバイス内にある間、制御するよう（構造、完全性を保存するため）、熱的に制御することができる。
試薬用レザーバーを使用して、等速電気泳動前、その間またはその後に、試料を処理するための１種または複数の試薬を装入することができる。試薬は、サイズを基準に分離するための、消化試薬、増幅試薬、逆転写試薬、線状ポリマー溶液、ハイブリダイゼーション反応用のプローブ、ライゲーション試薬、色素、トレーサー、標識および他の試薬を含むことができる。試薬用レザーバーは、反応が行われ得る、反応チャネル、または別のチャネルの反応区域に接続することができる。加熱または冷却を適用して（例えば、本明細書において議論されている熱制御装置を用いて）、反応（核酸またはタンパク質を用いる酵素反応など）を触媒すること、核酸をハイブリダイズもしくは溶解すること、または核酸からインタカレート色素を除去する（例えば、溶出前）ことができる。加熱および冷却をやはり使用して、ＩＴＰを行うために、固定した操作温度を制御する（例えば、ジュール加熱の作用を低減するために冷却を適用することができる）、または精製済み核酸の安定な保管のためなどの固定温度（例えば、室温より冷たい）にレザーバー（例えば、溶出用レザーバー）を維持することができる。光学的インターロゲーション（ｉｎｔｅｒｒｏｇａｔｉｏｎ）、蛍光励起および反応エネルギーまたは触媒作用を含めた目的のために、光を適用することができる（例えば、本明細書において議論されている光源を用いる）。
ガスもしくは空気用レザーバー、またはガスもしくは空気排出口は、ガス用チャネルを介して、流体デバイス内部の液体用チャネルに接続して、流体デバイスから空気または他のガスをパージすることが可能になる（例えば、流体デバイスに液体を充填中）。ガスもしくは空気用レザーバー、または空圧式ポートは、ガス用チャネルを介して、液体用チャネルに接続して、流体デバイス上またはその内部の流体をポンプ注入することが可能になる（例えば、レザーバーからチャネルに流体をポンプ注入するため）。
デバイスは、互いに接続された複数の精製（例えば、等速電気泳動）ゾーンを含むことができる。例えば、第２の等速電気泳動ゾーンは、第１の等速電気泳動ゾーンから分かれる、およびそれと並行してつながることができ、これにより、並行処理するため、特定の比（例えば、２つのゾーン間の電流比に基づく）で、試料バンドを分けることが可能になる。
流体デバイスは、並行した（例えば、図５Ｃを参照されたい）複数の精製ゾーンを含むことができる。例えば、流体デバイスは、関連レザーバー、導入口、排出口、チャネル、および本明細書に記載されている任意の他の構成要素（例えば、試料調製ゾーン、電極、ヒータ、検出器）をそれぞれ並行して、互いに個別に備えた、一組を超える精製ゾーンを含むことができ、それぞれが、試料を独立して処理することができる。流体デバイスは、並列して、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またはそれより多い精製ゾーンを含むことができる。流体デバイスは、並列した多重チャネルを含むことができる。流体デバイスは、並列して、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またはそれより多いチャネルを含むことができる。並列に配置されている精製ゾーンまたはチャネルなどの構成要素は、様々なデバイス層（例えば、水平層または垂直層）に並べて配置され得るか、または異なる配列に置くことができる。並列構成要素は、同一とすることができるか、または異なって設計され得るが、等価またはほぼ等価に機能することができる。例えば、並列チャネルは、様々な形状を有して、より小さな総合的な流体デバイスフットプリントを可能にするが、依然として同様に機能する。代替として、並列構成要素は、異なって機能するよう設計されて、例えば、様々なタイプの試料を並行して処理する、または試料に様々な操作を施すことができる。一部の場合、並列構成要素は、異なる試料タイプに様々な操作を並行して施すよう設計することができる。一部の場合、並列構成要素は、同一試料タイプに様々な操作を並行して施すよう設計することができる。一部の場合、並列構成要素は、異なる試料タイプに同一操作を並行して施すよう設計することができる。一部の場合、並列構成要素は、同一試料タイプに同一操作を並行して施すよう設計することができる。一部の場合、並列構成要素は、２つまたはそれより多い試料に、並行して１つまたは複数の操作を、同時におよび／または独立して施すよう設計することができる。一部の場合、２つまたはそれより多いチャネル間のリーク速度（または、２つもしくはそれより多い精製ゾーン間の）は、０．５μｌ／時未満、１μｌ／時未満、５μｌ／時未満、１０μｌ／時未満である。一部の実施形態では、２つまたはそれより多いチャネル間のリーク電流量（または、２つもしくはそれより多い精製ゾーン間の）は、０．５μＡ未満、１μＡ未満、５μＡ未満または１０μＡ未満である。一部の実施形態では、チャネルまたはゾーン間のインピーダンスは、０．５メガオームより大きい、１メガオームより大きい、５メガオームより大きい、または１０メガオームより大きい。
本明細書において議論されている通り、流体デバイスは、異なる試料体積を処理するよう設計され得る。例えば、図６Ａ、図６Ｂ、図６Ｃおよび図６Ｄは、約２００μＬより多いまたはそれに等しい試料体積の場合の、迅速精製ＩＴＰ流体デバイス６００の、それぞれ、上部、側面、底部および上部からの斜め図を示している。デバイスは、試料投入用ウェル６０１、ＩＴＰ緩衝液用ウェル６０２および試料排出（溶出）用ウェル６０３に接続されているチャネル６００を含む。ＩＴＰ緩衝液用ウェル６０２は、溶出緩衝液用レザーバー６０５、先導電解質用レザーバー６０６、先導電解質緩衝液用レザーバー６０７および終局電解質用レザーバー６０８を含むことができる。溶出用レザーバー６０３は、溶出緩衝液用チャネル６０９によって、溶出緩衝液用レザーバー６０５に接続されてもよい。キャピラリーバリアは、溶出緩衝液用レザーバー６０５の内容物と溶出用レザーバー６０３の内容物との間の混合または圧力駆動流を低減または防止するため、溶出緩衝液用チャネル６０９に設けられてもよい。先導電解質用レザーバー６０６は、先導電解質緩衝液用チャネル６１０によって、先導電解質緩衝液用レザーバー６０７に接続されてもよい。キャピラリーバリアは、先導電解質緩衝液用レザーバー６０７の内容物と先導電解質用レザーバー６０６の内容物との間の混合または圧力駆動流を低減または防止するため、先導電解質緩衝液用チャネル６１０に設けられてもよい。緩衝液用レザーバー６０５は、溶出用レザーバー６０３中のものよりも高いイオン強度の溶出用緩衝液電解質を含有することができる一方、緩衝液用レザーバー６０７は、先導電解質用レザーバー６０６中のものよりも高いイオン強度の先導電解質を含有することができる。デバイスは、例えば、卓上機器の真空源である、空圧式デバイスに連結するよう構成されている、その縁に沿って、空圧式ポート６０４をさらに含んでもよい。空圧式ポート６０４は、本明細書に記載されているガス用チャネルによって、チャネル６００およびレザーバーに連結されてもよい。空圧式ポート６０４に吸引を適用すると、試料、先導電解質および溶出用緩衝液をチャネル６００に装入することができる。一部の場合、終局電解質緩衝液流体は、終局電解質用レザーバー６０８に留まる。吸引は、チャネル６００に、それぞれ、同時にまたは段階的に装入するよう、同時にまたは逐次に空圧式ポート６０４に適用することができる。試料は、チャネル６００において、第１のゾーン、または１８０°という小さな分散曲がり角で、終局電解質用レザーバー６０８からキャピラリーバリア６１１まで延在しているチャネル６００のサブチャネルに装入することができる。混合または圧力駆動流を制限する、低減するまたは防止するよう、装入している間、試料と先導電解質緩衝液との間の界面にキャピラリーバリア６１１を設けてもよい。終局電解質用レザーバー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、低減するまたは防止するよう、終局電解質用レザーバー６０８と第１のゾーンまたはサブチャネルとの間に、キャピラリーバリアを設けてもよい。先導電解質は、第２のゾーン、またはキャピラリーバリア６１１からキャピラリーバリア６１２まで延在するチャネル６００のサブチャネルに装入されてもよい。キャピラリーバリア６１２は、先導電解質緩衝液と溶出用緩衝液との間の界面に設けられてもよい。溶出用緩衝液は、第３のゾーン、またはキャピラリーバリア６１２から溶出用レザーバー６０３まで延在するチャネル６００のサブチャネルに装入されてもよい。一部の実施形態では、ＩＴＰ緩衝液用ウェル６０２は、終局電解質用レザーバー６０８中のものよりも高いイオン強度の終局電解質を含有している終局電解質緩衝液用レザーバー（図示せず）をさらに含んでもよい。終局電解質緩衝液用レザーバーは、終局電解質緩衝液用チャネル（図示せず）によって、終局電解質用レザーバー６０８に接続されてもよい。終局電解質緩衝液用チャネルは、終局電解質緩衝液用レザーバーの内容物と終局電解質用レザーバー６０８の内容物との間の混合または圧力駆動流を制限、低減または防止するために、キャピラリーバリアを含んでもよい。
電極は、電極が試料物質に直接接触しないよう、例えば、終局電解質用レザーバー６０８、終局電解質緩衝液用レザーバー（図示せず）、先導電解質用レザーバー６０６および／または先導電解質緩衝液用レザーバー６０７に配置してもよい。電極は、センサー、例えば本明細書に記載されている、電圧、電流、導電度または温度センサーからのフィードバックに応答して、印加された電場を変更または制御するよう作動され得る。例えば、ＩＴＰゾーン内の核酸の、チャネル６００の第２のゾーンからチャネル６００の第３のゾーンまでの経路が検出され得、検出器からのフィードバックが、印加電流を変化させるよう作動することができる。電流は、機器のプロトコルに従って、例えば、増大されてもよく、低下されてもよく、または終了されてもよい。電流は、核酸のオンチップ定量を可能にするため、例えば、休止してもよい（例えば、一時的に零まで低下させる）。代替として、または組み合わせて、第３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用緩衝液（または、第２の先導電解質緩衝液）の時間に移ると、分散することができる核酸が、溶出用ウェル６０３に到達する前にさらに濃縮することを可能にするため、電流を低下させてもよい。
本明細書において提供されている方法および処理は、本明細書において提供されているデバイスのいずれかを使用する方法および処理を含む。複数の試料を並行して処理するための多重チャネルを備えた、本明細書において提供されているデバイスは、様々な状況で使用されてもよい。一部の場合、方法は、ある種の特徴（例えば、固形組織溶解物、細胞溶解物、固形組織、固定化組織）を共有する複数の試料を処理する（例えば、このような試料に等速電気泳動を行うことにより）ためのデバイスの使用を含むことができる。一部の場合、複数の試料は異なる試料であってもよい。例えば、本方法は、デバイスの１つのゾーン中で、組織試料に等速電気泳動を行い、同時にではあるが、独立して、細胞試料、または架橋核酸を含む試料などの様々な試料に等速電気泳動を行うことを含むことができる。
一部の場合、本明細書において提供されている方法または多重処理は、同一または類似の先導電解質および／または終局電解質緩衝液を使用して、チャネル中での試料への等速電気泳動を、第２のチャネルにおける第２の試料への等速電気泳動の実施と並行して行うことを含むことができる。一部の場合、チャネルの１つにおける試料は、第１の先導電解質緩衝液を使用して処理され、様々なチャネル中の試料は、第１の先導電解質緩衝液とは異なる第２の先導電解質緩衝液を使用して処理される。例えば、第１の先導電解質緩衝液は、第２の先導電解質緩衝液に含有されているものとは異なる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。別の例では、第１の先導電解質緩衝液は、第２の先導電解質緩衝液に含有されているものと同じ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１の先導電解質緩衝液中のこのような先導電解質イオンの濃度は、第２の先導電解質緩衝液中のこのようなイオンの濃度とは異なる。一部の場合、本明細書において提供されている方法または処理は、同一または類似の終局電解質または終局電解質緩衝液を使用して、チャネル中での試料への等速電気泳動を、第２のチャネルにおける第２の試料への等速電気泳動の実施と並行して行うことを含むことができる。一部の場合、チャネルの１つにおける試料は、第１の終局電解質緩衝液を使用して処理され、様々なチャネル中の試料は、第１の終局電解質緩衝液とは異なる第２の終局電解質緩衝液を使用して処理される。例えば、第１の終局電解質緩衝液は、第２の終局電解質緩衝液に含有されているものとは異なる１つまたは複数の終局電解質イオンを含有することができる。別の例では、第１の終局電解質緩衝液は、第２の終局電解質緩衝液に含有されているものと同じ１つまたは複数の終局電解質イオンを含有することができ、第１の終局電解質緩衝液中のこのような終局電解質イオンの濃度は、第２の終局電解質緩衝液中の濃度とは異なる。
一部の実施形態では、１つまたは複数のレザーバーは、２つのチャネルまたはサブチャネルに接続されていてもよい。例えば、溶出用レザーバー６０３は、チャネル６００と溶出緩衝液用チャネル６０９の両方に接続されていてもよい。代替として、または組み合わせて、先導電解質用レザーバー６０６は、チャネル６００と先導電解質緩衝液用チャネル６１０の両方に接続されていてもよい。代替として、または組み合わせて、終局電解質用レザーバー６０８は、６００と終局電解質緩衝液用チャネルの両方に接続されていてもよい。代替として、または組み合わせて、試料投入用ウェル６０１は、チャネル６００が投入用ウェル６０１の左側（第１のサブチャネルとして）および右側（第２のサブチャネルとして）に延在するよう、チャネル６００の中間点に接続されていてもよい。２つのチャネルまたはサブチャネルは、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°となる２つのチャネル（流体デバイスの主要面に伸びている）間の角度で、１つまたは複数のレザーバーに接続されていてもよい。２つのチャネルまたはサブチャネルは、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となる２つのチャネル（流体デバイスの主要面に伸びている）間の角度で、１つまたは複数のレザーバーに接続されていてもよい。
本デバイスは、例えば、示されているように、８つのチャネルを含むことができる。各チャネルは、約５０μＬ～約２７５μＬの試料体積、および全体積約５００μＬを保持することができる。各チャネルにおいて、１８０°という分散曲がり角が小さいために、標準ＳＬＡＳフットプリントによる８チャネルという多重チャネルプレートにおいて、このような多量の試料体積を容易にすることができる。
図７Ａ、図７Ｂ、図７Ｃおよび図７Ｄは、約１００μＬより少ないまたはそれに等しい試料体積の場合の、迅速精製ＩＴＰ流体デバイス７００の、それぞれ、上部、側面、底部、および底部からの斜め図を示している。デバイスは、試料投入用ウェル７０１、ＩＴＰ緩衝液用ウェル７０２および試料排出（溶出）用ウェル７０３を含む。デバイス７００は、チャネルにおける１８０°の曲がり角を含まない、様々なチャネル形状（および対応するレザーバー形状）を有するが、デバイス６００と実質的に類似することができる。
本デバイスは、例えば、示されている通り、８つのチャネルを含むことができる。各チャネルは、約１０μＬ～約１００μＬの試料体積を保持することができる。より少ない試料体積を有するデバイスは、ＰＣＲクリーンアップもしくは他の反応のクリーンアップ用途にとって、またはより少ない試料サイズ（例えば、細胞数の少ない試料または少量の組織を有する試料）にとって有用となり得る。
図８Ａ、図８Ｂ、図８Ｃおよび図８Ｄは、約１００μＬより少ないまたはそれに等しい試料体積の場合の、別の迅速精製ＩＴＰ流体デバイス８００の、それぞれ、上部、側面、底部、および底面からの斜め図を示している。デバイスは、試料投入用ウェル８０１、ＩＴＰ緩衝液用ウェル８０２および試料排出（溶出）用ウェル８０３を含む。デバイス８００は、単一チップに複数の様々なチャネル形状を含むが、デバイス６００および７００と実質的に類似することができる。
流体デバイスは、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つまたは複数の電極を含むことができる。印加電場は、等速電気泳動を行うために使用することができる。流体デバイスは、流体デバイスのチャネルすべてに単一の電場を印加する１つまたは複数の電極を含むことができる。流体デバイスは、流体デバイスに１つより多い電場、例えば、デバイスのチャネルあたり１つの電場を印加する、１つまたは複数の電極を含むことができる。一部の例では、第１および第２の電場は、単一の電極対から発生する。一部の例では、第１および第２の電場は、異なる電極対から発生する。電場は、同時に、逐次に、および／または独立してもしくは相互に印加することができる。電極は、レザーバーに入れられるワイヤなど、外部とすることができる。電極は、マイクロ製造された、印刷された、または流体デバイスの製造に含まれる他の埋め込まれた素子など、内部とすることができる。電極材料は、以下に限定されないが、金属（例えば、白金、チタン）および炭素を含むことができる。
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、流体デバイスのすべてのチャネルまたはそのゾーンの等速電気泳動（ｉｓｏｔａｃｈｏｐｏｒｅｓｉｓ）領域に単一電場を印加する１つまたは複数の電気回路を含むことができる。流体デバイスは、流体デバイスに１つより多い電場、例えば、デバイスのチャネルあたり１つの電場を印加する、１つまたは複数の電気回路を含むことができる。一部の例では、第１および第２の電場は、単一電気回路から発生することができる。一部の例では、第１および第２の電場は、異なる電気回路から発生することができる。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／または独立してもしくは相互に印加することができる。一部の例では、デバイス（または卓上機器）は、第２の電気回路と同時におよび独立して、第１の電気回路を制御するよう構成され得る。
電極は、緩衝液用チャネルによって、試料用レザーバーから離され得る、終局電解質用レザーバーおよび先導電解質用レザーバーなどのレザーバー中に配置することができる。一部の場合、電極は、緩衝液用チャネルまたは緩衝液用レザーバーに位置する。電解質用レザーバーまたは電解質緩衝液用レザーバー中の電極の位置は、試料物質による電極の汚染を低減または排除するために、核酸などの分析対象から電極を隔離することができる。この手法により、試料間の交差汚染を伴わないで、電極の再使用が可能になる。一例では、終局電解質用レザーバーまたは終局電解質用チャネルは、緩衝液用チャネルによって、終局電解質イオンおよび電極を含む緩衝液用レザーバーに接続されており、終局電解質用レザーバーは、試料用レザーバーまたは試料用チャネルにやはり接続されており、次に、試料用レザーバーまたは試料用チャネルは、先導電解質用チャネルにより先導電解質用レザーバーに接続されている。先導電解質用レザーバーもまた、緩衝液用チャネルによって、先導電解質および電極をやはり含む、緩衝液用レザーバーに接続されている。別の例では、または先の例の続きとして、溶出用緩衝液を含む溶出用レザーバーは、溶出用チャネルによって先導電解質用レザーバーに接続されており、溶出用緩衝液電解質および電極を含む緩衝液用レザーバーにやはり接続されている。緩衝液用レザーバーとその対応するレザーバーとの間の緩衝液用チャネルは、本明細書に記載されている通り、混合および圧力駆動流を制限、低減または防止するために、キャピラリーバリアおよび／または小さな断面積を含むことができる。緩衝液用レザーバーは、その対応するレザーバーと同じイオン強度、またはそれより高いイオン強度の電解質を含有することができる。例えば、溶出用レザーバーは、溶出用レザーバーと同じイオン強度もしくは濃度、またはそれより高いイオン強度もしくは濃度の溶出用緩衝液電解質を含有する緩衝液用レザーバーに接続され得る。終局電解質用レザーバーは、終局電解質用レザーバーと同じイオン強度もしくは濃度、またはそれより高いイオン強度もしくは濃度の終局電解質を含有する緩衝液用レザーバーに接続され得る。先導電解質用レザーバーは、先導電解質用レザーバーと同じイオン強度もしくは濃度、またはそれより高いイオン強度もしくは濃度の先導電解質を含有する緩衝液用レザーバーに接続され得る。緩衝液用レザーバーが専用で溶出用レザーバーに接続されている場合、終局電解質用レザーバーおよび／またはより高いイオン強度を有する先導電解質用レザーバーは、試料がチャネルを通って移動するにつれて、チャネル中のｐＨおよび導電度を維持するために、追加のイオンだめを設けることができる。
流体デバイスは、１つまたは複数の熱制御装置と共に使用することができる。例えば、図９Ａは、図５Ａに示されている設計の、８つの並列なチャネル９００を含む、８重の試料調製および等速電気泳動デバイスの概略図を示している。図９Ｂは、第１および第２の熱制御装置９０１、９０２の概略図を示している。温度Ｔ１（例えば、８０℃）の第１の熱制御装置９０１は、チャネルの試料調製ゾーンと一列に並んでおり、温度Ｔ２（例えば、５０℃）の第２の熱制御装置９０２は、チャネルの等速電気泳動ゾーンと一列に並んでいる。一部の場合、追加の熱制御装置が、チャネルの追加ゾーンと一列に並んでもよく（図示せず）、例えば、温度Ｔ３の第３の熱制御装置は、温度Ｔ３の第３のゾーンと一列に並んでもよい。一部の場合、各チャネルの各ゾーンは、他のチャネルの個々のゾーンと共通の熱制御装置を共有するというよりも、それ自体の個別の熱制御装置を有することができる。他の場合では、ゾーンまたはチャネルはすべて、１つの熱制御装置を共有することができる。他の場合では、１つより多いが、合計より少ないゾーンまたはチャネルが、１つの熱制御装置を共有することができる。熱制御装置は、以下に限定されないが、抵抗ヒータ、流体をベースとする加熱または冷却システム、およびペリティエデバイスを含む構成要素を含むことができる。熱制御装置は、以下に限定されないが、金属（例えば、白金、チタン、銅、金）、炭素、および酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）を含む物質から製造することができる。熱制御装置は、制御されている温度をモニタリングして、熱制御のために温度フィードバックを供給するために使用することができる、温度センサーを含むことができる。熱制御装置は、本開示においてさらに議論されている、コンピュータ制御システムと共に使用することができる。一部の場合、熱制御装置は、温度フィードバックなしに操作される。熱制御装置は、流体デバイスに統合され得るか、または卓上システム内などの外部に配置することができる。
流体デバイスは、１つまたは複数の光源と共に使用することができる。光源は、流体デバイスに統合され得るか、または卓上システム内もしくは個別のデバイス中など、流体デバイスの外部に配置することができる。光源は、光学的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に光を供給することができる。
流体デバイスは、それらの最も外側の骨格または寸法がマイクロタイタープレート標準（例えば、ＳＬＡＳマイクロタイタープレート標準）を満たすよう、設計することができる。流体デバイスは、液体用レザーバーとして、マイクロタイタープレート（例えば、ＳＬＡＳ標準マイクロタイタープレート）の規定されたポートを使用するよう設計することができ、空圧式駆動ポートは、液体レザーバーの外側の未使用表面に配置されている。空圧式ポートは、液体用レザーバーにかかる空圧式駆動による公差汚染を回避するよう、および上記のポートが空圧式ハードウェアに容易に接近できるよう、マイクロタイタープレート適合可能レイアウトを有する流体デバイスの縁部に配列することができる。それらの他の機能に加えて、空圧式駆動のために、規定された副ポートをやはり使用することができる。一部の場合、流体デバイスは、流体デバイスを卓上システムに整列するための配列機構および以下の第１の部分と相互連動するかみ合い機構を含めた、２つの相互連動部分：チャネルユニット（例えば、容易なフィルム接合を可能にする平坦な表面を有する層）、ウェルおよび空圧式ポートを含む第１の挿入口、およびマイクロタイタープレート標準（例えば、ＳＬＡＳマイクロタイタープレート寸法標準）に適合する第２の外輪に設計されて、製造することができる。ウェルは、射出成形により適合し得る、突起部を形成するよう接続され得る。
流体デバイスは、以下に限定されないが、ガラス（例えば、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含めた、様々な材料から作製することができる。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。
流体デバイスの製造に使用される材料は、それらの光学特性を理由に選択することができる。例えば、低い自家蛍光、低散乱、および目的とする波長（例えば、核酸の標識または色素に対する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。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。例えば、検出領域は、有用な光学特性を示す材料を用いて製造することができる一方、デバイスの他の領域は、他の材料を含むことができる。
流体デバイスの製造に使用するための材料は、それらの熱的特性を理由に選択することができる。例えば、高い熱伝導度を理由に材料を選択することができる。代替として、低い熱伝導度を理由に（例えば、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）材料を選択することができる。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。例えば、加熱領域は、熱制御装置との熱的連通を改善するために、高い熱伝導度を有する材料を有することができるが、この加熱領域は、デバイスの他の領域からの熱的な隔離のために、低い熱伝導度を有する物質により取り囲まれている。
流体デバイスまたはその内部のマイクロチャネルの製造に使用される材料は、それらのエラストマー特性または変形特性を理由に選択することができる。例えば、材料は、本明細書に記載されている通り、可塑によるチャネル閉鎖を可能にするよう、低い弾性を理由に選択することができる。代替として、高い弾性を理由に材料を選択することができる。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。例えば、ポリ（メタクリル酸メチル）（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）などが、単一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の弾性率を有することができる。材料は、多くとも１ＧＰａ、１．５ＧＰａ、２ＧＰａ、２．５ＧＰａ、３ＧＰａ、３．５ＧＰａ、４ＧＰａ、４．５ＧＰａまたは５ＧＰａの弾性率を有することができる。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の引張強度を有することができる。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の引張強度を有することができる。
一部の場合、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に使用することができる。他の場合では、流体デバイスの表面は、疎水的処理、親水的処理、または選択的結合剤（例えば、抗体）などの表面コーティングと共に使用することができる。流体デバイスの異なる領域は、異なる表面処理（または、それがない）を含むことができる。例えば、一部のチャネル、レザーバーまたはその一部は、疎水性であり得る一方、他は親水性である。
流体デバイスは、以下に限定されないが、キャピラリーバリア、空気排出用レザーバー、ガス／空気ライン、充填レベルモニター（例えば、電極測定によって）、特定のレザーバー形状、チャネルの特定の流体抵抗および流体の装入順序を含めた、幅広い流量制御ユニットおよび技法を含むことができる。
キャピラリーバリアは、空気をパージする（例えば、気泡防止のため）ための空気排出用レザーバーと一対とすることができ、これにより、（ｉ）等速電気泳動に必要な先導電解質溶液と終局電解質溶液との間、ならびに（ｉｉ）緩衝液用レザーバーと先導電解質溶液もしくは終局電解質溶液および／または試料溶液との間の液－液界面が位置決めされて、首尾良く確立される。キャピラリーバリアは、好ましい順序で、チャネルの充填を自動化するためのチャネル形状と組み合わされて設計され得る。チャネル抵抗は、チャネル寸法の設計などによって選択され、流体抵抗に差異をもたらすことができる。液体の装入順序によって、界面動電学的プロセスを行うために、気泡なしに、液－液界面の正確な形成が可能になる。一例では、終局イオン用レザーバーは、分析対象または試料用チャネルに直接、接続されている。
ガス（例えば、空気）用チャネルまたはラインは、流体デバイスのキャピラリーバリアまたは他の領域への空圧式駆動をもたらすために使用することができる。ガス用チャネルは、空圧式ポートを介して、外部のガス圧力源に接続することができる。ガス用チャネルは、例えば、ガス用チャネルへの液体の流入を低減または防止するため、それらが圧力を供給する液体用チャネルより高い流体抵抗を有することができる。例えば、ガス用チャネルは、等速電気泳動チャネル本体の断面積の半分未満を有することができる。複数のガス用チャネルを単一ガスレザーバーまたはポート（例えば、分岐用チャネルを有する）に接続することができる。上流の液体の移動を防止するために、分岐した空気ラインを有するキャピラリー弁を使用することができる。図１０Ａは、試料１００４と先導電解質緩衝液１００５サブチャネルとの間の液体用チャネルの界面１００３に接続されているキャピラリーバリア１００２を含むことができる、例示的なガス用チャネル１００１を示している。図１０Ｂは、空圧式ポート１００６の方向に上流の液体が移動するのを防止するキャピラリーバリア１００２を強調した、ガス用チャネル１００１の拡大概略図である。
流体用チャネルに装入するため、ガスポートを介して、陰圧または真空をガス用チャネルに適用することができる。マイクロ流体デバイスの流体用チャネルはそれぞれ、同時に、または相互に独立して（例えば、逐次に）、装入することができる。チャネル内部では、流体は、同時に、または相互に独立して、装入することができる。例えば、試料を装入する前、それと同時に、または装入した後に、先導電解質緩衝液、高濃度先導電解質緩衝液、終局電解質緩衝液、高濃度終局電解質緩衝液、溶出用緩衝液、高濃度溶出用緩衝液またはそれらの任意の組合せを装入することができる。例えば、陰圧をチップの一端のガスポートに適用して、１つまたは複数の流体（例えば終局電解質緩衝液、溶出用緩衝液など）を装入することができる。続いて、陰圧をチップのもう一方の端のガスポートに適用して、さらなる流体（例えば、先導電解質緩衝液）を装入することができる。代替として、陰圧は、チャネルに接続されているガスポートのすべてに、同時に適用されてもよい。試料は、等速電気泳動緩衝液を装入する前、その間またはその後に、陰圧または真空を適用することにより装入することができる。試料は、例えば、湿らせることにより、または重力により、陰圧または真空を適用することなく、装入することができる。
センサー（例えば、電極）を使用して、液体の充填レベルまたは気泡を検出し（例えば、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。幾何学的な特徴（例えば、閉塞、膨張またはねじれ）を、チャネルのインピーダンス、およびこれにより等速電気泳動の時間進行をモニタリングするための電極と組み合わせて使用することができる。例えば、ＩＴＰの間、核酸が集まり、電圧を使用して、開始から終了までのチャネルにおける集約したバンドの位置を追跡することができる。一例では、より小さな断面積を有する接続チャネルからレザーバー（溶出用レザーバーなど）に流体が膨張するのをモニタリングすることを使用して、分析対象が溶出させる時間を決定することができ、これにより、自動化溶出およびプロセスの終了という制御が可能になる。別の例では、チャネルの閉塞は、反応が起こるまたは光学的検出事象が起こるチャネルゾーンに、着目分析対象が進入した時などの、界面動電学的プロセスにおける、ステップのタイミング（または、作動）の検出が可能となるよう設計することができ、これにより、反応のタイミングまたは検出作動の制御が可能になる。
レザーバーおよびチャネル機構は、圧力駆動流を制御または防止するよう設計することができる。例えば、レザーバー（例えば、試料および溶出用レザーバー）は、液体の高さの大きな変化により、図１１に示されている所期のヘッド高さにある内部体積のわずかに小さな変動が生じるよう設計された内部形状を有することができる。これにより、レザーバーに含まれている液体の体積のより正確な制御を実現することができる。他のレザーバーの場合、液体の体積は、分離プロセスに不具合をもたらすことなく、様々とすることができる。このようなレザーバーは、小さな液体高さの変化に応答して、大きな体積変化を有するよう設計することができ、流体デバイス全体の液体の高さを安定化する一助となり得る。レザーバー間の低い流体抵抗を使用して、ヘッド圧の平衡時間の迅速性を可能にし、界面動電学的プロセスの前、その間またはその後の、チャネルにおける液体の流れを最小限にすることができる。
レザーバーは、一定体積または固定体積を維持するため、例えば、レザーバー内の表面積を制御することにより、蒸発を最小限にするよう設計することができる。レザーバーは、例えば、デッドゾーンを最小限にするよう立案された角度壁設計の使用により、レザーバーからの液体の回収を最大限にするよう設計することができる。レザーバーは、抜き取りの間、チャネルをレザーバーに接続する際に、液体の流れを防止するよう設計することができ、これにより、取り出し中の物質（例えば、核酸）の純度または分離を維持する一助とすることができる。レザーバーは、例えば、ピペット先端を収容するよう適した寸法を持たせることにより、または典型的なピペット操作の範囲内の体積を持たせることにより、ピペット操作によって、容易な装入または抜き取りができるよう設計することができる。例えば、溶出用レザーバーは、核酸の抽出用のピペット先端を収容するよう構成されてもよい。レザーバーは、マルチチャネルピペッターを収容するよう設計する、または間隔を設けることができる（例えば、約９ｍｍピッチを有する）。
レザーバー（例えば、試料用レザーバー）は、充填されるチャネルより上に直接位置することができ、これにより、レザーバーとそれらを満たすチャネルとの間の接続チャネルにおける、液体の損失を最小化することができる。レザーバー（例えば、試料用レザーバー）は、円錐形状の底部および円筒状のスルー－ホールを有することができる。このようなレザーバーの上部の大きな内径により、レザーバーの底部の液体メニスカスがより小さな内径を有しながらも、大きな体積を維持することが可能になり、分注後に後に残る液体の量が低減される。このような設計はまた、凹面の角に湿潤性流体のウイッキングを低減または防止することができる。一部の場合、レザーバー（例えば、試料用レザーバー）からチャネルへのスルー－ホールは、約２ミリメートル（ｍｍ）未満であるか、またはそれに等しい。
図１１は、連結チャネル１１０１まで試料を移動させた後、レザーバー１１００に残る（または失われる）試料の量を低減するよう構成されている試料用レザーバー１１００を示している。低損失試料用レザーバー１１００は、接続されているチャネル１１０１に試料を送達した後または送達中に、試料用レザーバー１１００に、追加体積分（試料または他の流体）を添加またはポンプ注入することなく、接続されているチャネル１１０１に試料を移動させた後にレザーバー１１００に残る試料の量を低減することができる。低損失試料用レザーバー１１００は、チャネル１１０１に試料を装入する前に試料体積を含むよう構成されている、水力内径Ｄ１を有する上側または上部１１０２、チャネル１１０１に試料を装入した後に、試料体積を含有するよう構成されている、水力内径またはスルー－ホールＤ２および高さＨ１を有する、下側または底部１１０３、ならびにそれらの間に先端が細いまたは円錐部分１１０４を含むことができる。一部の場合、上側部分１１０２および／または下側部分１１０３は非対称であり、この場合、寸法Ｄ１からＤ２は、それぞれ、上側部分および／または下側部分１１０２、１１０３にわたる最大寸法となり得る。
試料用レザーバー１１００は、チャネル１１０１での圧力駆動流および混合を制限、防止または低減するため、チャネル１１０１に接続されている他のレザーバー１１１０中の緩衝液のヘッド高さＨ３に等しい、またはほぼ等しい、後に残る試料のヘッド高さＨ２を生じるよう構成され得る。標準的な緩衝液レザーバー１１１０は、水力内径Ｄ３を有する上側部分１１１２および水力内径Ｄ４を有する下側部分１１１３を含むことができる。試料ウェル中とは異なり、Ｄ３は、ヘッド高さ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と比較して、流体のより大きな体積が緩衝液用ウェル１１１０内に維持されるよう、Ｄ４と実質的に同様であってもよい。
試料用レザーバー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の試料体積（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。一部の場合、試料用レザーバー１１００は、約１ｎＬ～約１０ｎＬの範囲内の試料体積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より大きくてもよい。上側部分の水力内径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とすることができる。上側部分の水力内径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とすることができる。下側部分の水力内径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とすることができる。下側部分の水力内径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とすることができる。
Ｄ１とＤ２との比により、試料がチャネルに移動した後、試料用レザーバーに残る試料の量が決まり得る。一部の場合、Ｄ１とＤ２との比は、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。一部の場合、Ｄ１とＤ２との比は、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とＤ２との比は、低損失試料用レザーバー１１００からチャネル１１０１に試料体積の少なくとも５０％を移動させるのを促進するため、２：１より大きくすることができる。
上側部分の断面積は、少なくとも、約３ｍｍ２、５ｍｍ２、１０ｍｍ２、１５ｍｍ２、２０ｍｍ２、２５ｍｍ２、３０ｍｍ２、３５ｍｍ２、４０ｍｍ２、４５ｍｍ２、５０ｍｍ２、５５ｍｍ２、６０ｍｍ２、６５ｍｍ２、７０ｍｍ２、７５ｍｍ２とすることができる。上側部分の断面積は、多くとも、約３ｍｍ２、５ｍｍ２、１０ｍｍ２、１５ｍｍ２、２０ｍｍ２、２５ｍｍ２、３０ｍｍ２、３５ｍｍ２、４０ｍｍ２、４５ｍｍ２、５０ｍｍ２、５５ｍｍ２、６０ｍｍ２、６５ｍｍ２、７０ｍｍ２、７５ｍｍ２とすることができる。下側部分の断面積は、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とすることができる。下側部分の断面積は、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とすることができる。
上側部分の断面積と下側部分の断面積との比により、試料がチャネルに移動した後、試料用レザーバーに残る試料の量が決まり得る。一部の場合、上側部分の断面積と下側部分の断面積との比は、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。一部の場合、上側部分の断面積と下側部分の断面積との比は、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。
上側部分と下側部分との間にある先端が細い部分は、下側部分への試料の湿潤、および低損失試料用ウェルからチャネルへの試料の移動を促進するような角度を含むことができる。一部の場合、低損失試料用レザーバーの先端が細い部分は、約１０°、２０°、３０°、４０°、４５°、５０°、６０°、７０°、８０°または９０°未満となる、上側部分と下側部分との間の半分の角度を含むことができる。一部の場合、低損失試料用レザーバーの先端が細い部分は、約１０°、２０°、３０°、４０°、４５°、５０°、６０°、７０°、８０°または９０°より大きな、上側部分と下側部分との間の半分の角度を含むことができる。
一部の場合、下側部分の高さＨ１は、チャネル中の圧力駆動流および混合を制限、防止または低減するために、チャネルに接続している他のレザーバー中の緩衝液のヘッド高さに等しいまたはほぼ等しい、後に残る試料のヘッド高さを生じるよう構成することができる。下側部分の高さＨ１は、少なくとも、約１ｍｍ、２ｍｍ、３ｍｍ、４ｍｍ、５ｍｍ、６ｍｍ、７ｍｍ、８ｍｍ、９ｍｍまたは１０ｍｍとすることができる。下側部分の高さＨ２は、多くとも、約１ｍｍ、２ｍｍ、３ｍｍ、４ｍｍ、５ｍｍ、６ｍｍ、７ｍｍ、８ｍｍ、９ｍｍまたは１０ｍｍとすることができる。
レザーバー（例えば、溶出用レザーバー）は、レザーバーから分析対象が拡散するのを低減するため、分析対象（例えば、核酸）の拡散長さ規模と比較して、大きな直径を有することができる。一部の場合、レザーバー直径の長さ規模は、ミリメートルの程度とすることができ、レザーバーからの分析対象の得られた拡散時間は、数時間程度とすることができる。チャネルとレザーバー（例えば、溶出用レザーバー）との間の接続は、鋭角なしに設計することができ、これにより、これらの接続部において高い電場領域が発生するのを低減してレザーバー内の分析対象の滞留時間を増大させる。一部の場合、電場に垂直なレザーバー（例えば、溶出用レザーバー）の断面は、電場に垂直なチャネルの断面よりもかなり大きくすることができ、これにより、レザーバーにおける電場強度を低下させて、レザーバー内の分析対象の滞留時間を増大させる。
一部の場合、溶出用チャネルおよび／または溶出用レザーバーは、チャネル本体に使用される第１の先導電解質緩衝液とは異なるタイプまたは濃度の第２の先導電解質緩衝液を含むことができる。これにより、第２の先導電解質緩衝液（例えば、溶出用緩衝液または排出溶液）中に精製された物質を溶出させることが可能になる。第２の先導電解質緩衝液内の第２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することができる。第２の先導電解質緩衝液は、低いイオン強度、例えば、下流でのアッセイ（例えば、ｑＰＣＲ、次世代シークエンシング）に適合可能なイオン強度を有することができる。一部の場合、第２の先導電解質緩衝液は、第１の先導電解質緩衝液と同一であるが、異なる濃度またはイオン強度で存在する（例えば、第１の先導電解質緩衝液のそれよりも小さなイオン強度）。例えば、第１の先導電解質緩衝液は、７０～１００ｍＭ（例えば、７０～１００ｍＭ Ｔｒｉｓ ＨＣｌ）の電解質イオン濃度を有することができる一方、第２の先導電解質緩衝液は、７０ｍＭ未満、６０ｍＭ未満、または５０ｍＭ未満（例えば、５０ｍＭ Ｔｒｉｓ ＨＣｌ未満）の電解質イオン濃度を有することができる。
流体デバイスのチャネルは閉鎖することができる。例えば、機械部材に連結された機械的作動装置を使用して圧力を適用し、チャネルを完全にまたは部分的に閉鎖することができる（例えば、チャネルの変形による）。溶出用レザーバーは、固定した溶出体積を規定するため、ＩＴＰチャネルから遮断することができる。チャネルの閉鎖により、流れが低減され得るか、または流れが完全に遮断され得る。チャネル閉鎖により、流体流動に対して抵抗が高まり得る。一部の例では、チャネル閉鎖は、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、流体抵抗を高めることができる。
図１２Ａは、流体デバイス１２１０のチャネル１２０１を閉鎖または少なくとも部分的に閉鎖するために圧力を適用するために使用することができる例示的な機械部材１２００を示しており、流体デバイス１２１０は、並列した多重チャネルを含む（例えば、図６Ｃのデバイスは、独立した８つの並列チャネルを含む）。機械部材１２００は、図１２Ｂに示されているチップの８つのチャネルのそれぞれにおいて、２つの場所１２０４、１２０５と一直線に並んだ歯１２０２を有する櫛のような構造を含むことができる。溶出用レザーバー１２０３への液体の流れの出入りを制限、低減または防止して、溶出体積を制御するため、歯１２０２によって機械的圧力を適用して、恒久的にもしくは可塑的に閉鎖、または少なくとも部分閉鎖することができる。チャネル１２０１を少なくとも部分的に閉鎖すると、チャネル１２０１と溶出用レザーバー１２０３との間の流体流動に対する抵抗を高めることができる。機械部材１２００は、機械部材１２００の歯１２０２によって、チャネル１２０１に適用される力を生じる機械的駆動装置に連結され得る。機械部材１２００は、チャネル１２０１のヤング弾性率よりも高いヤング弾性率を有する材料を含むことができる。機械部材１２００の１つまたは複数の歯１２０２は、チャネル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、ヒータまたは加熱素子に熱的に連結され得る。機械部材１２００は、ヒータまたは加熱素子を場合により含むことができる。熱は、歯１２０２により任意選択で適用されて、チャネル１２０１を恒久的または可塑的に閉鎖することができる。１つまたは複数の歯１２０２は、１つまたは複数のチャネル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まで加熱されてもよい。図１２Ｃは、機械部材１２００の１６個の歯１２０２がどのようにチップ１２１０（チャネルあたり２つ）上の１６個の位置１２０４、１２０５と一直線に並んでいるかを示している。歯１２０２はそれぞれ、チャネル１２０１の少なくとも１つの壁を可塑的に変形させるために、チャネル１２０１に機械的圧力をもたらすよう構成することができる。各チャネル１２０１は、機械部材１２００によって接触しており、第１の閉鎖位置１２０４および第２の閉鎖位置１２０５において可塑的に変形し、溶出用レザーバー体積を隔離して、チャネル１２０１とレザーバー１２０３との間の流体抵抗を高める。一部の例では、歯１２０２は、レザーバー１２０３の上流のチャネル位置１２０４に機械的圧力を適用することができる。一部の例では、歯１２０２は、レザーバー１２０３とチャネル１２０１が出くわす合流点に機械的圧力を適用することができる。一部の例では、歯１２０２は、レザーバー１２０３と緩衝液用レザーバーとの間の流体連通を防止するため、レザーバーと緩衝液用チャネルが出くわす合流点１２０５に機械的圧力を適用することができる。
一部の場合、機械部材１２００は、第１の閉鎖位置１２０４と一列に並んでいる、チャネルあたり１つの歯１２０２を含むことができる。例えば、図５Ａ中に示されているチャネルは、溶出用レザーバーに接続されている緩衝液チャネルまたはレザーバーを含んでおらず、したがって、溶出用レザーバーの後に第２の閉鎖位置１２０５を必要とし得ない。一部の場合、機械部材１２００は、１つまたは複数の位置で、チップ１２１０上のチャネル１２０１のそれぞれを閉鎖するように構成されている。一部の場合、機械部材１２００は、チップ１２１０上の１つまたは複数のチャネル１２０１を開口状態にして、チップ１２１０上のチャネル１２０１のほんの一部のみが閉鎖されるように構成されている。
機械部材１２００は、歯１２０２により、チャネルあたり少なくとも０．２５ｌｂの力を適用することができる。機械部材１２００の歯１２０２はそれぞれ、チャネル１２０１に対して、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ポンドの力を適用することができる。
流体デバイスのチャネル（例えば、試料調製ゾーン、等速電気泳動ゾーン）は、包埋材などの汚染物質（例えば、パラフィン）が、流体流動のために適切な余地をチャネル内に依然として残しながらも、チャネル壁上に堆積することができるほど、十分に大きな幅、高さまたは直径を有することができる。一部の場合、流体デバイスのチャネルは、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未満またはこれらに等しい、幅、高さまたは直径を有する。一部の場合、流体デバイスのチャネルは、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。一部の場合、流体デバイスのチャネルは、約１ｍｍ～約３．８ｍｍの範囲内の幅を有する。一部の場合、流体デバイスのチャネルは、約０．１ｍｍ～約１．２ｍｍの範囲内の高さを有する。
一部の場合、流体デバイスのチャネルは、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。一部の場合、流体デバイスのチャネルは、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もしくは１ｍｍ未満、またはそれらに等しい長さを有する。
流体デバイスのチャネルは、大量の試料体積を収容するよう、十分に大きな幅、高さまたは直径を有することができる。一部の場合、流体デバイスのチャネルは、チャネル中のジュール加熱による昇温を低減するよう、その高さよりも大きな幅を有する。一部の場合、流体デバイスのチャネルは、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の幅対高さ比を有する。一部の場合、流体デバイスのチャネルは、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の幅対高さ比を有する。一部の場合、流体デバイスのチャネルは、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。一部の場合、流体デバイスのチャネルは、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より大きな断面積を有する。一部の場合、流体デバイスのチャネルは、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、放熱用の最小長さ規模を有する。一部の場合、流体デバイスのチャネルは、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超の、放熱用の最小長さ規模を有する。
一部の場合、流体デバイスのチャネルは、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の全体積を有する。一部の場合、流体デバイスのチャネルは、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の全体積を有する。
一部の場合、流体デバイスは、１つより多いチャネルを含む。チャネルは、所与の密度で流体デバイス内に、間隔を設けて配置され得る。一部の場合、チャネル間の縁と縁の距離は、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。一部の場合、チャネル間の縁と縁の距離は、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。チャネルの密度は、チャネルの幅とチャネル間の空間（または距離）との比として定義することができる。一部の場合、チャネル幅とチャネル間の距離との比は、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。
一部の場合、マイクロ流体デバイス内のすべてのチャネル（例えば、チップ）の全体積は、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。一部の場合、マイクロ流体デバイス内のすべてのチャネル（例えば、チップ）の全体積は、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。
流体デバイスの導入口および／または排出口は、それらが、標準の流体取り扱いフォーマットと適合するよう、配列して間隔を設けることができる。例えば、導入口および／または排出口は、５”×３．３３”のタイタープレート上のウェルと一直線に並ぶよう、間隔を設けることができる。デバイスは、標準的な８先端ピペッターならびに／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つのウェルに相当するよう間隔を設けられた８つの導入口および／または排出口を含むことができる。デバイスは、標準的な１２先端ピペッターならびに／または標準的な９６ウェルプレートの寸法における１２のウェルに相当するよう間隔を設けられた１２の導入口および／または排出口を含むことができる。デバイスは、標準的な１６先端ピペッターならびに／または標準的な３８４ウェルプレートの寸法における１６のウェルに相当するよう間隔を設けられた１６の導入口および／または排出口を含むことができる。デバイスは、標準的な２４先端ピペッターならびに／または標準的な３８４ウェルプレートの寸法における２４のウェルに相当するよう間隔を設けられた２４の導入口および／または排出口を含むことができる。これにより、例えば、ロボットピペットシステムまたは他の多重ピペットにより、このようなプレートからデバイス上への流体の取り扱いを容易にすることが可能になり得る。
等速電気泳動は、卓上システムまたはベースステーションを使用して行うことができる。例えば、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行うための卓上システム１３００を示している。流体デバイスカートリッジは、示されている卓上システムに装入されて、適合カバーおよび制御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。この卓上システムはまた、システムの操作のために、ユーザーインターフェース（例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。
この卓上システムは、流体デバイス上で流体（例えば、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供給する圧力制御を含むことができる。この卓上システムは、流体の取り扱いを調節または制御するために、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、流体デバイスに流体（例えば、試薬、緩衝液、試料）を装入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、流体デバイスの乾燥チャネルに流体（例えば、試薬溶液）を注入することができる。圧力は、例えば、ソレノイド弁を使用して、調節することができる。
この卓上システムは、電極または電気接触点を含むことができる。電極は、電気回路の一部とすることができ、流体デバイスのレザーバーまたは他の開口部に挿入されて、完成回路により、流体デバイス内の電場の印加が可能になる。電気接触点は、流体デバイス、例えば、一体型電極を有する流体デバイスへの対応する接触点に連結することができる。
この卓上システムは、本開示においてさらに記載されている検出器を含めた、光学検出器、反射センサー、赤外（ＩＲ）検出器、電気検出器、熱センサー、流量センサーおよび圧力センサーなどの、１つまたは複数の検出器またはセンサーを含むことができる。光学検出器は、以下に限定されないが、３軸点検出器（ｔｈｒｅｅ－ａｘｉｓ ｐｏｉｎｔ ｄｅｔｅｃｔｏｒ）、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ー、フォトレジスタ、光電子増倍管および光トランジスタを含むことができる。電気検出器は、電極、または電圧、電圧差、電流、電荷もしくは他の電気特性を検出することが可能な他の検出器を含むことができる。例えば、終局電解質と先導電解質との間の界面における導電度の変化を検出することによる電気検出器を使用して、抽出または精製済み核酸のバンドの経路を検出することができる。熱センサーは、赤外（ＩＲ）センサー、プローブ温度センサー、サーミスター、負温度係数（ＮＴＣ）サーミスター、抵抗温度検出器（ＲＴＤ）、熱電対、半導体をベースとするセンサー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ーを、同時にまたは独立して、操作または制御することができる。一部の例では、単一チャネルが、専用センサー、例えば熱または電圧センサーを有しており、これらは、マイクロ流体デバイスの他のチャネル専用の他のセンサーとは独立して操作する。独立センサーからのフィードバックを使用して、デバイスの１つまたは複数の電場を独立して制御することができる。例えば、センサーは、本明細書に記載されている通り、ウェル内の経時的な電圧変化を検出することができ、そのセンサーからのフィードバックを使用して、チャネル内の電流を制御することができる。第２のセンサーが、同様に、しかし独立して、第２のチャネルに作用することができる。一部の場合、センサーは、ウェル内の経時的な電流変化を検出することができ、そのセンサーからのフィードバックを使用して、チャネル内の電圧を制御することができる。
卓上システムは、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つまたは複数の熱制御装置を含むことができる。熱制御装置は、以下に限定されないが、抵抗ヒータ、流体をベースとする加熱または冷却システム、およびペルティエ素子を含む構成要素を含むことができる。熱制御装置は、以下に限定されないが、金属（例えば、白金、チタン、銅、金）、炭素、および酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）を含む材料から製造することができる。熱制御装置は、制御されている温度をモニタリングして、熱制御のために温度フィードバックを供給するために使用され得る、温度センサーを含むことができる。熱制御装置は、本開示においてさらに議論されている、コンピュータ制御システムと共に使用することができる。例えば、温度センサー（例えば、赤外センサー）を使用して、チップのチャネルにおける温度変化をモニタリングすることができる。このような温度変化は、ＩＴＰプロセスの間の、ＩＴＰバンド（例えば、核酸のバンド）の位置の指標となり得、その温度差異は、先導電解質と終局電解質との間の導電度変化によるものとすることができる。一部の場合、熱制御装置は、温度フィードバックなしに操作される。
本開示の技法（例えば、本明細書において議論されている流体デバイスおよび／または卓上システムの使用を含む）は、迅速な処理時間を実現することができる。例えば、核酸を含む試料を調製することができ（例えば、包埋材の除去、組織破壊、細胞溶解、核酸の脱架橋）、この試料は、後の分析、使用または保管のために、抽出または精製された核酸を有する。
検出および定量
本開示の技法は、１つまたは複数の検出器を使用することができる。検出器は、流体デバイスに統合され得るか、または流体デバイスの外部に配置することができる。検出器は、例えば、蛍光測定または紫外線（ＵＶ）照射（例えば、Ａ２６０／Ａ２８０の測定などによる量または純度の測定の場合）によって、試料中の核酸の定量のため、または試料中の核酸の品質測定のために使用することができる。核酸は、流体デバイス上に位置している間、例えば、精製ゾーン（例えば、ＩＴＰチャネル）またはレザーバー（例えば、溶出用レザーバー）内にある間に、検出することができる。核酸の濃度を検出することができる（または、本明細書に記載されている通り、溶出用ウェル中などの、既知の体積中での測定量に基づいて算出する）。核酸は、色素を用いるなどにより標識することができ、核酸の蛍光強度は、検出器によって測定することができ、存在する核酸を定量するために使用することができる（例えば、図１４を参照されたい）。核酸は、流体デバイスに装入する前、流体デバイス中にある間、または流体デバイスから回収した後に標識することができる。
検出器の使用により、高感度または検出の下限値で、試料からの核酸の定量が可能となり得る。例えば、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もしくは０．１ｐｇ／μＬ未満、またはこれらに等しい検出限界で検出（例えば、等速電気泳動チャネルにおいてインラインで）することができる。核酸は、約１０００ピコグラム（ｐｇ）、１００ｐｇ、１０ｐｇ、１ｐｇまたは０．１ｐｇ未満、またはこれらに等しい検出限界で検出（例えば、等速電気泳動チャネルにおいてインラインで）することができる。
検出器の使用により、試料中の核酸の同定または定量が可能になり得る。例えば、核酸増幅（例えば、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（例えば、蛍光インシチュハイブリダイゼーション（ＦＩＳＨ）およびＱ－ＦＩＳＨを含む）およびシークエンシングなどの技法を使用して、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することができ、任意選択で、定量することができる。
検出器は、核酸抽出または精製操作の制御に使用することができる。例えば、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ある位置に到着すると、このプロセスは終了し（例えば、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。
検出器は、以下に限定されないが、光学検出器および電気検出器、熱センサー、および圧力センサー（例えば、圧力変換器）を含むことができる。光学検出器は、以下に限定されないが、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ー、フォトレジスタ、光電子増倍管および光トランジスタを含むことができる。光学的検出は、光ダイオード検出と一対になったＬＥＤ照射によって達成することができる。電気検出器は、電極、または電圧、電圧差、電流、電荷または他の電気特性を検出することが可能な他の検出器を含むことができる。例えば、電気検出器は、抽出または精製済み核酸のバンドの経路を検出するために使用することができる。
実行作動の終了
ＩＴＰを使用して試料を精製する場合、試料ＩＴＰゾーンが溶出場所（例えば、チャネルまたはレザーバー）にある場合、電流の印加を正確に停止することが重要となり得る。本開示は、ＩＴＰゾーンの位置を評価するための技法を提供し、これを使用して、精製実行の終了を作動することができる。これらの技法は、駆動電圧の測定、導電度の測定、および温度の測定を含むことができる。
図１５は、緩衝用溶出電極（ＥＨ）レザーバー１５０１および緩衝用先導電解質（ＬＥＨ）レザーバー１５０２に置かれた駆動電極、ならびに緩衝用終局電解質（ＴＥＨ）レザーバー１５０３に置かれている接地電極を有する、ＩＴＰチャネル１５００の概略図を示している。図の左側に示されている通り、導電度検出器（例えば、容量結合非接触型電気伝導度検出器（Ｃ４Ｄ））電極１５０４は、溶出用レザーバー１５０５の近傍などのチップの外側に配置することができる。チャネルはまた、先導電解質用レザーバー１５０６および試料用レザーバーまたは注入点１５０７を含むことができる。ガスポートは、チャネルからかなり離れた左側および右側の縁に小さな円により表示されている。ガスポートを使用して、自動的に装入するか、または例えば真空もしくは適用した圧力を使用して、取り付けられているレザーバーからチャネルに流体を注入することができる。
ＩＴＰバンドの位置を測定するための方法の１つは、駆動電極と接地電極との間などの、チャネルの電圧または抵抗を測定することである。２つより多い電極を備えたシステムでは、この測定は、任意の一対の電極間で行うことができる。電圧が駆動する電気泳動もやはり測定電圧であるので、この測定は容易に行うことができる。精製プロセス全体にわたり、終局イオンがチャネルを満たすにつれて、電圧は増加し得る。しかし、溶出用レザーバーは、大きな断面積を有することができ、したがって、全体の抵抗への寄与は小さい。したがって、この領域における緩衝液の導電度の変化は、チャネル全体の抵抗に強力に影響を及ぼすことはなく、電圧は、ＩＴＰゾーンが溶出用レザーバーに入ると、上昇が止まり得る。これを、電流印加を停止して実行を停止す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、例えば、図１６に示されている通り、電圧の導関数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。閾値は、導関数用に設定することができ、微分値が閾値を超えると、作動が実施される。一部の場合、追加の作動を導入すると、制御のロバスト性を改善することができる。例えば、図１６は、４つの作動点を示している。一部の場合、これらの作動のわずか２つしか、駆動電流を変化させるのに使用されていない（例えば、作動１および４）一方、その他（例えば、作動２および３）は、実行時における時間点に印を付けるために使用され、これにより、作動４のタイミングを改善することができる。図１７は、図１６中の電圧の微分解析を示しており、矢印は、作動点を選択するために使用される微分閾値を表している。
図１６は、駆動電圧の測定からのデータ例を示している。垂線はそれぞれ、作動点を表す。２本の線は、接地電極に対する、２つの電極、すなわちＥＨおよびＬＥＨレザーバーにおける電極を表している。点Ａ、Ｂ、ＣおよびＤは、ＩＴＰゾーンが、図１５において印が付けられている対応する位置における時間を示している（Ａ、Ｂ、ＣおよびＤ；それぞれ、１５０８、１５０９、１５１０および１５１１と標識が付けられている）。一部の場合、チャネルにおけるどの場所の導電度も、全駆動電圧に影響を及ぼす可能性があり、これにより、溶出用レザーバー近傍で発生していることを評価することを一層困難にし得る。
ＩＴＰバンドの位置を検出するための第２の方法は、導電度の局所測定を行うことである。これは、容量結合非接触型電気伝導度検出器（Ｃ４Ｄ）を使用して行うことができる。この方法は、高周波数交流電流を使用して、チャネル壁に流し、電解質を結合させることができる。この局所測定は、溶出用レザーバーそれ自体で行うことができる。この技法は、チャネル全体に行われる測定に関連する曖昧さを低減またはなくすことができる。この技法では、実行作動の終了は、例えば、図１８に示されている通り、溶出用レザーバー導電度検出器における導電度に変化が観察されると直ちに選択することができる。
Ｃ４Ｄ検出は、溶出用チャネルより下に置かれている電極を用いて行うことができる。電極面積を最大化すると、必要な駆動周波数を低下させることができる。例えば、約１００ｋＨｚ～約１０ＭＨｚとなる駆動周波数を使用することができ、電極接触パッドは、約０．２ｍｍ２～約５０ｍｍ２の間となる。Ｃ４Ｄセンサーは、レジスタ、キャパシタ、ダイオードブリッジおよび高周波オペアンプを含めた、電気構成要素を用いて行うことができ、高周波数信号源は、ダイレクトデジタルシンセサイザなどからである。図１９は、Ｃ４Ｄセンサー実装の例示的な概略図を示している。
ＩＴＰバンドの位置を検出するための第３の方法は、溶出用レザーバー近傍の温度の局所測定を行うことである。この測定は、熱電対または赤外温度センサーを含めた、温度センサーを用いて行うことができる。このセンサーは、溶出用レザーバー近傍のチャネルの下に置くことができ、経時的に温度をモニタリングすることができる。移動度がより低い終局イオンが、移動度がより高い先導イオンに置き換わると（例えば、ＩＴＰゾーンのＬＥ－ＴＥ界面）、チャネルにおける電場が増大し得、温度は上昇し得る。等速電気泳動中、移動度がより低い終局電解質イオンおよび移動度がより高い先導電解質イオンが、等速電気泳動の界面で出会うことができる。ＩＴＰ界面は、先導電解質イオンと終局電解質イオンとの間で、濃縮された試料核酸を含むことができる。昇温により、移動度がより高い先導イオンと移動度がより低い終局イオンとの間の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やはり示す。この昇温は、１～１０℃とすることができる。
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している。これらの画像は、終局イオンがチャネルに入ると、温度が明確に上昇することを示している。図２０Ａは、熱探知カメラを使用して撮影した、ＩＴＰチャネルの温度マップを示している。チャネルの配向は、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している。約４５０秒では、ＩＴＰ界面および終局イオンはこの領域に入り、昇温を引き起こしている。この昇温が検出されて、チャネルに印加される電流を変更するための作動信号として使用することができる。
温度は、溶出用レザーバーまたはその近傍の検出場所で測定することができる（例えば、図２１に示されているように）。一部の例では、検出場所は、溶出用レザーバーから少なくとも約５ｍｍのところに位置し得る。一部の例では、検出場所は、溶出用レザーバーから、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。一部の例では、検出場所は、溶出用レザーバーから、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。一部の例では、温度センサーは、溶出用レザーバーから、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。一部の例では、温度センサーは、溶出用レザーバーから、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。
温度センサーは、温度変化が感知されると、電流変化を作動させることができる。一部の例では、温度の検出変化は、約０．２℃～約５℃の範囲内である。一部の例では、温度の検出変化は、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。一部の例では、温度の検出変化は、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。
一部の場合、１つまたは複数の作動点における、例えば、電圧モニタリング、導電度測定または温度感知によるＩＴＰゾーンの検出により、卓上型制御装置が、マイクロ流体チップに印加される電流を変更することができる。この変更は、検出時、または所定の遅延後、直ちに適用され得る。ＩＴＰゾーンの検出により、電流の低下、増大または除去が作動し得る。例えば、点Ｃ１５１０においてＩＴＰゾーンを検出すると、溶出用レザーバーに続くチャネルにおける、ＩＴＰゾーンの滞留時間を増大するため、電流の低下が作動され得る。代替として、または組み合わせて、溶出用レザーバー、ウェル、またはチャネルもしくはチップの領域内のＩＴＰゾーン（および核酸）またはその一部を位置決めするため、溶出用レザーバーまたはその近傍に配置されている点Ｄ１５１１においてＩＴＰゾーンを検出すると、電流の除去が作動され得る。一部の例では、ＩＴＰゾーンの検出により、所定量の時間後に、電流の変化が作動し得る。例えば、検出場所（例えば、１５０４またはカーソル１の位置）は、ＩＴＰゾーンが検出場所と溶出用レザーバーとの間を移動するのに必要な時間が、所与の電流に対して算出することができるよう、既知の距離にある溶出用レザーバーまたはその近傍に位置され得る。制御装置は、移動時間を事前に決定することができ、検出場所においてＩＴＰゾーンが検出されると、所定量の時間後に電流除去の遅延が作動し得る。一部の例では、特定の検出場所におけるＩＴＰゾーンの検出は、他の感知方法以外の一層正確な作動をもたらし得る、ＩＴＰゾーンの空間－時間関係をもたらすことができる。
一部の場合、作動点における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の方向または経路を変化させることができる。例えば、ＩＴＰゾーンが、チャネル内の進行方向を反転させるよう、電流の反転を作動することができる。別の例では、本システムは、一対の第１の電極間への電流の印加を停止して、一対の第２の電極への電流の印加を開始して、異なる経路に沿って、イオン流を推進させるよう作動され得る。例えば、チャネルは、「ｙ形状」とすることができ、第１のチャネルは、異なる方向で第１のチャネルから分かれる２つのサイドチャネルに導かれる。電流は、それぞれ、第１のチャネルおよび第１のサイドチャネルに接続されている、第１および第２の電極間に最初に駆動することができる。ＩＴＰゾーンは、電流の中断なしに、第１のチャネルから第１のサイドチャネルまで移動することができる。第１のチャネルと２つのサイドチャネルとの間の接続点においてＩＴＰゾーンが検出されると、それぞれ、第１および第２の電極は駆動電流を停止するよう作動し、第１のチャネルおよび第２のサイドチャネルに接続している第３および第４の電極は駆動電流を開始するよう作動することができる。次に、ＩＴＰゾーンは、第１のチャネルから第２のサイドチャネルまで移動する。一部の場合、第１および第３の電極は、同一電極である。このように、この作動は、ＩＴＰゾーンの経路がチャネルに沿って変化するよう、電流を変化させることができる。
精製された試料のさらなる処理および使用
抽出または精製した核酸は、シークエンシング、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、細胞診断学的分類、起源もしくは家系解析、または示唆される処置モダリティの適応に使用することができる。
抽出または精製した核酸は、以下に限定されないが、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を含めた、増幅反応に使用することができる。
抽出または精製した核酸は、Ｍａｘａｍ－Ｇｉｌｂｅｒｔシークエンシング、鎖停止シークエンシング（例えば、Ｓａｎｇｅｒシークエンシング），ショットガンシークエンシング、パイロシークエンシング、架橋ＰＣＲ、コロニーシークエンシング、ポロニーシークエンシング、合成によるシークエンシング、イオン半導体シークエンシング、ナノポアシークエンシング，ナノボールシークエンシング、ライゲーションによるシークエンシング、ハイブリダイゼーションによるシークエンシングおよび一分子リアルタイムシークエンシングを含めたシークエンシング反応に使用することができる。
抽出または精製した核酸は、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。例えば、ＤＮアーゼ（例えば、ＤＮアーゼＩ）は、目的とするＤＮＡ分子を無差別に切断するために使用することができる。本開示の技法は、ＤＮアーゼ酵素から消化されたＤＮＡを分離し、さらなる消化を防止するために使用することができる。一部の場合、ＤＮアーゼ消化は、流体デバイス外で行うことができ、次に、精製のため、試料を流体デバイスに装入することができる。他の場合では、ＤＮアーゼ消化は、流体デバイス上で行うことができ、消化が一旦行われると、核酸は流体デバイス上で精製することができる。
固定化または包埋試料（例えば、ＦＦＰＥ試料）などの試料は、縦断検討、ゲノムワイド関連検討および集団にわたる他の大規模解析に使用することができる。
垂直型またはカラムＩＴＰ
本明細書において議論されているものなどの、平面のＩＴＰデバイス設計は、移動するＩＴＰバンドにとって水平な空間を利用することができる。９６ウェルプレートフォーマットにおけるものなどのハイスループットで試料を処理するため、９ｍｍ×９ｍｍフットプリントなどの所与のフットプリントにおいて、試料にＩＴＰ分離システム全体に適合させることが有利となり得る。これを行う方法の１つは、より多量の試料体積を収容するために、システムの高さを増大することである。これは、全試料体積をミリリットル範囲まで増加する選択肢を提供し、依然として、妥当な実行時間で試料を処理することができる。
一部の場合、このようなシステムによる、重量推進流および／または浮力流を低減または防止することが重要となり得る。電解質を混合することなく、ＩＴＰに必要な電解質ゾーンを組み立てることもまた重要となり得る。
垂直型またはカラム型ＩＴＰシステムは、いくつかのＩＴＰ段を含むことができ、この場合、各段は、底部にゲル（例えば、アガロース）または類似物質を有するカラム（例えば、プラスチック）を含む。ゲルは、高い導電度を有することができる。各段は、ゲルの上部に電解質を導入することにより調製することができる。ゲルは、液体の流れを減速または防止することができる。カラムを作製するために、段には、上部に終局電解質を、底部に先導電解質を積み重ねることができる。次に、このシステムに電流が駆動され得る。精製された分析対象は、カラムの積層を解き、ピペットにより取り出すことにより回収することができる。
図２２Ａは、垂直型（または、カラム型）ＩＴＰ設定の例示的な概略図を示している。各段中のゲルは、上に水の重量（例えば、水性電解質溶液）を支持することができる。カラムの断面積は、約９ｍｍ×９ｍｍとすることができる。このようなシステムは、約９ｍｍ×９ｍｍのカラム断面積により、試料を処理することができる。この設計は、例えば、デバイスの全寸法が標準マイクロタイタープレートに適合する、例えば、９６試料（カラム）にサイズを合わせることができる。図２２Ｂは、ＤＮＡ ＩＴＰバンドにより設定した垂直型ＩＴＰの例示的な画像を示している。段は、終局電解質（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、このシステムを通って下に移動する。この画像は、分析対象の最終目的場所にあたる、溶出段（Ｅ、図２２Ａに示されている）を示していない。
コンピュータ制御システム
本開示は、本開示の方法を実施するためにプログラム化されるコンピュータ制御システムを提供する。図１３Ｂは、プログラム化されているか、または他には試料調製、試料抽出もしくは精製、または検出を制御するよう構成されている、コンピュータシステム１３０４を示している。コンピュータシステム１３０４は、例えば、圧力または電場の適用、熱制御、検出、定量、フィードバック、およびプロセスの開始または終了などの、本開示の抽出、精製および検出プロセスの様々な態様を調節することができる。コンピュータシステム１３０４は、電子デバイスに対して遠隔に配置されている、ユーザーの電子デバイスまたはコンピュータシステムとすることができる。電子デバイスは、携帯型電子デバイスとすることができる。
コンピュータシステム１３０４は、並列処理するために、シングルコアもしくはマルチコアプロセッサ、または複数のプロセッサとすることができる、中央処理装置（ＣＰＵ、本明細書では、「プロセッサ」および「コンピュータプロセッサ」でもある）１３０５を含む。コンピュータシステム１３０４はまた、メモリまたはメモリ位置１３１０（例えば、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（例えば、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（例えば、ネットワークアダプタ）、ならびにキャッシュ、他のメモリ、データ記憶および／または電子ディスプレイアダプタなどの周辺デバイス１３２５を含む。メモリ１３１０、記憶ユニット１３１５、インターフェース１３２０および周辺デバイス１３２５は、マザーボードなどのコミュニケーションバス（実線）によって、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）とすることができる。コンピュータシステム１３０４は、通信インターフェース１３２０の支援を受けて、コンピュータネットワーク（「ネットワーク」）１３３０に、操作可能に連結することができる。ネットワーク１３３０は、インターネット、インターネットおよび／もしくはエクストラネット、またはインターネットと通信するイントラネットおよび／もしくはエクストラネットとすることができる。一部の場合、ネットワーク１３３０は、テレコミュニケーションおよび／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ーを含むことができ、これは、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。コンピュータシステム１３０４の支援による一部の場合、ネットワーク１３３０は、ピアツーピアネットワークを実行することができ、これにより、コンピュータシステム１３０４に連結されているデバイスは、クライアントまたはサーバーとして挙動することが可能になり得る。
ＣＰＵ１３０５は、プログラムまたはソフトウェアに埋め込まれ得る、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。この命令は、メモリ１３１０などのメモリ場所に記憶され得る。命令は、ＣＰＵ１３０５に指示することができ、ＣＰＵは、続いて、プログラムを動かすか、またはそうでない場合、ＣＰＵ１３０５を設定して、本開示の方法を実施する。ＣＰＵ１３０５によって行われる操作の例は、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とすることができる。システム１３０４の１つまたは複数の他の構成要素は、回路に含まれ得る。一部の場合、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、ドライバ、ライブラリおよびセーブしたプログラムなどのファイルを記憶することができる。記憶ユニット１３１５は、ユーザーデータ、例えば、ユーザーのお気に入りおよびユーザープログラムを記憶することができる。一部の場合、コンピュータシステム１３０４は、イントラネットまたはインターネットによりコンピュータシステム１３０４と通信する遠隔サーバーに置かれているなどの、コンピュータシステム１３０４の外部にある１つまたは複数の追加の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により、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。例えば、コンピュータシステム１３０４は、ユーザー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（例えば、携帯型ＰＣ）、据え置き型またはタブレットＰＣ（例えば、Ａｐｐｌｅ（登録商標）ｉＰａｄ（登録商標）、Ｓａｍｓｕｎｇ（登録商標）Ｇａｌａｘｙ Ｔａｂ）、電話、スマートフォン（例えば、Ａｐｐｌｅ（登録商標）ｉＰｈｏｎｅ（登録商標）、Ａｎｄｒｏｉｄ対応デバイス、Ｂｌａｃｋｂｅｒｒｙ（登録商標））または携帯情報端末を含む。ユーザーは、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ている方法は、例えば、メモリ１３１０または電子記憶ユニット１３１５上などの、コンピュータシステム１３０４の電子記憶場所に記憶される機械（例えば、コンピュータプロセッサ）実行可能コードにより実施することができる。機械実行可能な、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することができる。使用中、コードは、プロセッサ１３０５によって実行することができる。一部の場合、コードは記憶ユニット１３１５から取り出され、プロセッサ１３０５により即時アクセスするためにメモリ１３１０に記憶される。一部の状況では、電子記憶ユニット１３１５は除外することができ、機械実行可能な命令がメモリ１３１０に記憶される。
コードは、コードを実行するようになされているプロセッサを有する機械により使用するために、あらかじめ編集して構成されるか、または実行時間中に編集され得る。コードは、事前編集されたまたは編集されたままの形式で、コードを実行することが可能となるよう選択され得る、プログラム言語で供給され得る。
コンピュータシステム１３０４などの本明細書において提供されるシステムおよび方法の態様は、プログラミング時に具体化することができる。本技術の様々な態様は、通常、機械読み取り可能な媒体のタイプで実施される、または具体化される機械（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の、「製品」または「製造物品」として考えることができる。機械実行可能なコードは、メモリ（例えば、読み取り専用メモリ、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などの、電子記憶ユニットに記憶することができる。「記憶」タイプの媒体は、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、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のいずれかまたはすべてを含むことができ、これらは、ソフトウェアプログラミングのために、任意の時に、非一過性記憶を提供することができる。ソフトウェアのすべてまたは一部は、時として、インターネット、または様々な他のテレコミュニケーションネットワークにより通信することができる。このような通信は、例えば、１つのコンピュータまたはプロセッサから別のコンピュータまたはプロセッサへの、例えば、管理サーバー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ーのコンピュータプラットホームへの、ソフトウェアの装入を可能にし得る。したがって、ソフトウェア要素を有し得る別のタイプの媒体は、有線ネットワークおよび光回線ネットワークを介して、ならびに様々なエアリンク上で、ローカルデバイス間の物理インターフェース上で使用されるような、光波、電波および電磁波を含む。有線リンクもしくは無線リンク、光リンクなどのこのような波を搬送する物理的要素もまた、ソフトウェアを有する媒体として見なされ得る。本明細書で使用する場合、非一過性の有形の「記憶」媒体に制限されない限り、コンピュータまたは機械「読み取り可能な媒体」などの用語は、実行のためにプロセッサに命令を提供すること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、以下に限定されないが、有形の記憶媒体、搬送波媒体または物理送信媒体を含めた、多数の形態を取り得る。不揮発性記憶媒体は、例えば、図面に示されているデータベースなどを実装するために使用され得るものなどの、任意のコンピュータなどにおける記憶デバイスのうちの任意のものなど光ディスクまたは磁気ディスクを含む。揮発性記憶媒体は、このようなコンピュータプラットホームのメインメモリなどの動的メモリを含む。有形送信媒体は、同軸ケーブル（コンピュータシステム内にバスを構成するワイヤを含む、銅線および光ファイバー）を含む。搬送波送信媒体は、無線周波数（ＲＦ）通信および赤外線（ＩＲ）データ通信の間に生成されるものなどの、電気信号もしくは電磁信号、または音波もしくは光波の形態を取り得る。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、例えば、フロッピーディスク（登録商標）、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、任意の他の光媒体、パンチカード紙テープ、穴パターンを有する任意の他の物理記憶媒体、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伝える搬送波、このような搬送波を送信する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／もしくはデータを読み出すことができる任意の他の媒体を含む。コンピュータ読み取り可能な媒体のこれらの形態のうちの多くは、１つまたは複数の命令の１つまたは複数のシークエンスを、実行するためにプロセッサへ搬送することに関与することができる。
コンピュータシステム１３０４は、例えば、操作パラメータ（例えば、処理時間、温度、場の強度）、核酸定量情報または他の情報を提供するための、ユーザーインターフェース（ＵＩ）１３４０を備えた電子ディスプレイ５３５を含むこと、またはこ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ーインターフェース（ＧＵＩ）およびウェブベースのユーザー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実施され得る。アルゴリズムは、中央処理装置１３０５による実行時にソフトウェアによって実施され得る。このアルゴリズムは、例えば、熱制御装置の調節、核酸定量の算出、プロセス機能の制御、およびプロセスの開始または終了を行うことができる。
キット
この開示は、等速電気泳動プロセスを行うために有用なキットを提供する。一般に、このようなキットは、本明細書において提供されてい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用緩衝液、１つまたは複数の先導電解質緩衝液、１つまたは複数の終局電解質緩衝液、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用緩衝液を任意の組合せで含むことができる。一部の場合、本キットは、１つまたは複数の酵素（例えば、ＲＮアーゼ、ＤＮＡ、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）を含むことができる。緩衝液は、個々の管で供給され得る。一部の場合、マイクロ流体デバイスには、１つまたは複数の緩衝液があらかじめ装入されている。本キットは、デバイスの操作および／または試料の処理のための一式の指示書を含むことができる。
（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。１．１×アルカリ緩衝水溶液（溶液Ａ１）は、ヌクレアーゼ不含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を用いて調製する。１０×クエンチ用溶液（溶液Ａ２）は、ヌクレアーゼ不含蒸留水または脱イオン水中で、７７６ｍＭ ＨＣｌおよび１００ｍＭ Ｔｒｉｓ塩基またはＴｒｉｚｍａ塩基を用いて調製する。市販のプロテイナーゼＫ溶液およびＲＮアーゼも供給する。代替として、０～８０ｍＭ ＮａＣｌ、５～１０ｍＭ ＤＴＴおよび０．１～０．５％ｖ／ｖ ＩＧＥＰＡＬ ＣＡ－６３０を含む、５～５０ｍＭ Ｔｒｉｓ－ＨＣｌ中性緩衝（例えば、ｐＨ約７．０～約８．０）溶液は、ヌクレアーゼ不含蒸留水または脱イオン水中で調製することができる。
ＦＦＰＥ切片またはスクロール（ｓｃｒｏｌｌ）を、１．５～２．０ｍＬマイクロ遠心管に加える。１７５μＬの溶液Ａ１をこの管に加える。管の内容物を５０～９９．９℃で１～２０分間、インキュベート（一部の場合、管の内容物を９５～９９．９℃で５～２０分間、インキュベートする）して、試料を脱パラフィンする。２０μＬの溶液Ａ２を管に加えて、溶液Ａ１をクエンチし、ｐＨ約７～８．２５を有する緩衝液を得た。代替として、ＦＦＰＥ切片またはスクロールは、クエンチした緩衝液または中性緩衝液（例えば、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することができる。使用することができる他の脱パラフィンプロトコルは、（１）試料をキシレンにより処理し、次いで、９６％～１００％エタノールを用いて、室温で１回または複数回、洗浄し、次いで、組織を乾燥する、（２）ｐＨ約７～ｐＨ約８．２５の緩衝水溶液中、１～３０分間、試料を高温（例えば、５０～１００℃）でインキュベートする、（３）アルカリ水溶液中、１～３０分間、高温（例えば、５０～１００℃）で試料をインキュベートし、次いで、ｐＨ約７～約８．２５を有する緩衝液にクエンチする、または（４）鉱物油中、１～３０分間、高温（例えば、５０～１００℃）で試料をインキュベートすることを含む。
プロテイナーゼＫ溶液５μＬを脱パラフィンした試料溶液に加えて、最終濃度４００～１０００μｇ／ｍＬ（通常、６００～７００μｇ／ｍＬ）および最終体積２００μＬにする。次に、この溶液を約５６℃で１５～６０分間、インキュベートする。任意選択で、この溶液を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Ａ ３μＬ（または約５０～２００μｇ／ｍＬのＲＮアーゼＡ）を上記の溶液に加える。等速電気泳動（ＩＴＰ）などによりさらに処理するため、次に、この溶液を室温まで冷却し、ＦＦＰＥ溶解物を流体デバイスに装入する。
（実施例２）
ＤＮＡ抽出収率の比較
（ｉ）ＰＣＲ後クリーンアップとして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、流体デバイス中で等速電気泳動を自動化する卓上型制御装置デバイスを使用して、ＤＮＡを抽出し、収率はｑＰＣＲを使用して算出した。慣用的な固相抽出カラム（ＳＰＥ；図３、菱形データ点）を使用する、公表されているＤＮＡ収率データを比較のために提示する。図３は、ＤＮＡ収率対投入ＤＮＡ質量を示している。等速電気泳動に使用した先導電解質緩衝液は、４４ｍＭ ＨＣｌを含む８８ｍＭ Ｔｒｉｓを含んだ。終局電解質は、終局電解質用レザーバーに装入し、０．３Ｍカプロン酸および０．６Ｍ ＭＯＰＳを含む１．２Ｍ Ｔｒｉｓを含んだ。細胞溶解物試料は、５．６ｍＭ ＨＣｌを含む１０ｍＭ Ｔｒｉｓを含む第２の先導電解質緩衝液（試料用緩衝液）中で調製した。ヒトＪｕｒｋａｔ細胞培養溶解物からのＤＮＡの抽出は、投入したＤＮＡ質量約１０－２ナノグラム（ｎｇ）～約１０３ｎｇに対して、収率約６０％～約９０％で行った。細胞を、４０ｍＭ ＮａＯＨを含む水溶液中で１分間、溶解し、続いて、緩衝酸性溶液を用いて１：１の体積比でクエンチし、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。細胞溶解物試料体積内での最終濃度４００μｇ／ｍｌまでプロテイナーゼＫを加え、５６℃で１０分間、インキュベートした。次に、溶解試料を室温にし、等速電気泳動用の流体デバイスに装入した。１０ｍＭ Ｔｒｉｓ－ＨＣｌ（ｐＨ８）を含む緩衝液にスパイクしたゲノムＤＮＡ（市販のＳＰＥキットを使用してヒトＪｕｒｋａｔ細胞からあらかじめ精製した）の抽出を、ＤＮＡ投入質量約１０－１ｎｇ～約１０３ｎｇに対して、約９０％～約１００％の収率で行った。
慣用的なＳＰＥカラムキットと比べて、本明細書で使用した等速電気泳動法およびデバイスは、より高い収率が可能となった。これは、示されている溶解化学による、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核酸のより効率的な回収によるものとすることができる。本明細書に記載されている等速電気泳動法およびデバイスは、標準カラムと比較して、チップの表面に、より少ない核酸試料の吸着、および／またはカラムよりも流体デバイス内に、より少ない死体積を実現することができる。本明細書に記載されている等速電気泳動法およびデバイスは、長さおよび／または配列に基づく核酸の、偏りがそれほどないまたは偏りがない回収を可能にすることができ、これにより、一層高い回収効率をやはり実現することができる。スパイクインを行ったゲノムＤＮＡ試料は、非常に高い回収率（収率）を有し、このことは、等速電気泳動は、等速電気泳動プロセスそれ自体による、試料の系統的損失が非常に少ないことを示し得る（一方、細胞溶解物試料は、使用される溶解化学などの効率の損失に起因する他の要因を有する可能性があり、これは、一層高い収率となるよう改善することができる）。
（実施例３）
架橋化核酸と非架橋化核酸の分離
架橋化核酸および非架橋化核酸を含む、脱パラフィンして溶解したマウスＦＦＰＥ組織試料（実施例１において記載されている通り処理した）を、先導電解質および終局電解質を含む等速電気泳動用の流体デバイスに装入した。試料は実施例１に記載されている通り溶解し、先導電解質溶液中で、５．６ｍＭ ＨＣｌを含む１０ｍＭ Ｔｒｉｓの最終濃度に調製した。先導電解質は、７０ｍＭ ＨＣｌを含む１４０ｍＭ Ｔｒｉｓを含んだ。終局電解質は、スペーサーイオンとして、ＨＥＰＥＳよりも実効移動度の大きさがより大きな０．５Ｍカプロン酸を含む２．１Ｍ Ｔｒｉｓ、およびイオンとして、実効移動度の大きさがより小さな０．７Ｍ ＨＥＰＥＳからなる混合物を含んだ。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化核酸は、カプロン酸ゾーンの前方、かつ先導電解質ゾーンの後に集まる。架橋化核酸および試料汚染物質は、カプロン酸ゾーンの後ろ、および架橋度およびその実効移動度の大きさに応じて、ＨＥＰＥＳゾーンの前方またはその中のどちらかに集まる。図２３は、ＤＮＡから架橋タンパク質を除去するために、２時間（上側）または一晩（下側）消化した後の、等速電気泳動チャネル中のＤＮＡ分離の２枚の画像を示している。消化するため、プロテイナーゼＫを最終濃度７００μｇ／ｍｌで脱パラフィンした溶解組織（ｐＨ８．２にクエンチ）に加えた。スペーサーイオンによって、チャネルの右端の増幅可能な非架橋化ＤＮＡから分離された架橋化ＤＮＡが、チャネルの左端に現われている。図２３のグラフは、２時間２３０１および一晩２３０２消化した場合の、チャネル中のＤＮＡ信号強度対位置を示している。
（実施例４）
肺および肝臓ＦＦＰＥ試料に由来するＤＮＡの抽出および精製
ホルマリン固定パラフィン包埋（ＦＦＰＥ）マウスの肺および肝臓試料を得た（例えば、Ｚｙａｇｅｎ）。７つの対の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り処理し、比較のために、１つの切片を異なる方法（Ｐｒｏｍｅｇａ ＲｅｌｉａＰｒｅｐ ＦＦＰＥ ＤＮＡキット）により処理した。等速電気泳動に使用した先導電解質緩衝液は、４４ｍＭ ＨＣｌを含む８８ｍＭ Ｔｒｉｓを含んだ。終局電解質は、終局電解質用レザーバーに装入し、０．３Ｍカプロン酸および０．６Ｍ ＭＯＰＳを含む１．２Ｍ Ｔｒｉｓを含んだ。８０℃で約１分間、ｐＨ８．０で、１０ｍＭ ＤＴＴ、７２ｍＭ ＮａＣｌおよび０．５％ ＩＧＥＰＡＬ ＣＡ－６３０を含む１０ｍＭ Ｔｒｉｓ－ＨＣｌ緩衝液中でインキュベートすることにより、試料を脱パラフィンし、続いて、同一溶液中、５６℃で６０分間、プロテイナーゼＫにより処理した。次に、消化した試料を９０℃で１５分間、インキュベートした。包埋組織細片およびＦＦＰＥ組織細片を含む、あらかじめ処理した試料混合物２００μＬを流体デバイスの試料導入口に分注することにより、各対の切片から１つの試料に対してＩＴＰを行った。製造業者のプロトコルに従い、ＰｒｏｍｅｇａのＲｅｌｉａＰｒｅｐ ＦＦＰＥ ｇＤＮＡキットを使用して、各対からの他の切片を抽出した。図２４Ａは、可視化するためにインタカレート色素により標識化されている、ＦＦＰＥ試料に由来するＤＮＡを含む、流体デバイス上の２つの近隣ＩＴＰチャネルの画像を示している。試料から抽出したＤＮＡは、ｑＰＣＲを用いて定量した。図２４Ｂは、７つの試料対のそれぞれの場合の、ナノグラム（ｎｇ）で定量した抽出ＤＮＡを示している。各対について、暗い方の左側の棒は、ＩＴＰの場合の結果を示しており、明るい方の右側の棒は、ＲｅｌｉａＰｒｅｐキットの場合の結果を示している。最も左端の２つの試料対はヒト肝臓試料であり、残りの５つの試料対はヒト肺試料である。７つの試料対のすべてについて、ＩＴＰにより抽出した増幅可能な核酸の量は、ＲｅｌｉａＰｒｅｐキットにより抽出された核酸の量よりもかなり多い（通常、約１．５～８倍高い増幅可能な収率）。
（実施例５）
核酸のＩＴＰに基づく定量
ＩＴＰを使用する核酸の定量を試験し、ｑＰＣＲと比較した。ＲＮアーゼＰヒト参照遺伝子アッセイ（ＡＢＩ）を使用して、試料量の全範囲にわたる比較を行った。標準品または較正曲線は、５０回のｑＰＣＲの実施（１０回の複製で、それぞれ５桁高い濃度）から生成し、ＤＮＡ量のこの範囲のｑＰＣＲ測定の不確実性を定量するために使用した。
標準キット（例えば、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 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の緩衝液にクエンチし、次に、ｐＨ８および５６℃で１０分間、プロテイナーゼＫにより処理した。
あらかじめ精製したＤＮＡをＩＴＰにより処理し、蛍光強度によってＩＴＰチャネル中で定量した。等速電気泳動に使用した先導電解質緩衝液は、４４ｍＭ ＨＣｌを含む８８ｍＭ Ｔｒｉｓを含んだ。終局電解質は、終局電解質用レザーバーに装入し、０．３Ｍカプロン酸および０．６Ｍ ＭＯＰＳを含む１．２Ｍ Ｔｒｉｓを含んだ。試料は、５．６ｍＭ ＨＣｌを含む１０ｍＭ Ｔｒｉｓを含む先導電解質緩衝液（試料用緩衝液）中で調製した。図１４は、既知のＤＮＡ試料の質量と比較した、ＤＮＡから測定された蛍光強度の滴定曲線を示しており、０．４ピコグラム（ｐｇ）から約１０６ｐｇまでの７桁の範囲にわたり、線形である。図１４の上側左の挿入図は、ＩＴＰチャネル中の２５０ｎｇのＤＮＡの画像を示している。図１４の下側右の挿入図は、２５０ｐｇ、２．５ｎｇ、２５ｎｇおよび２５０ｎｇのＤＮＡにおける、ＩＴＰチャネル中でＩＴＰにより抽出したＤＮＡに対する、対数スケールでの点検出器の蛍光信号強度を示している。
（実施例６）
ＩＴＰ抽出および精製は偏りがない
合成した１００塩基を標識したＤＮＡオリゴヌクレオチド（６３％Ａ－Ｔ含量（３７％ Ｇ－Ｃ含量、ＨＥＸ標識）を含む）とＤＮＡオリゴヌクレオチド（６８％Ｇ－Ｃ含量（ＦＡＭ標識）を含む）との混合物を、３種の濃度（１ｎｇ／μＬ、正方形のデータ点；１０ｎｇ／μＬ、菱形のデータ点；１００ｎｇ／μＬ、三角形のデータ点）、および５種の濃度比（全体のＧＣリッチ対ＡＴリッチ率は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ー測定値から算出した。図４Ａは、ＩＴＰ処理の場合の、排出物のＧＣリッチ対ＡＴリッチ比対投入物のＧＣリッチ対ＡＴリッチ比の比較を示しており、ＩＴＰプロセスに偏りがないことを実証している。
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、処理前および処理後の、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測定した。処理前および処理後の試料内のサイズ分布を、オンデバイスＩＴＰ（図４Ｂ、上部）、Ｑｉａｇｅｎ ＱｉａＡｍｐカラムキット（図４Ｂ、中央）、およびＩｎｖｉｔｒｏｇｅｎ ＰｕｒｅＬｉｎｋカラムキット（図４Ｂ、下部）について比較した。等速電気泳動に使用した先導電解質緩衝液は、４４ｍＭ ＨＣｌを含む８８ｍＭ Ｔｒｉｓを含んだ。終局電解質は、終局電解質用レザーバーに装入し、０．３Ｍカプロン酸および０．６Ｍ ＭＯＰＳを含む１．２Ｍ Ｔｒｉｓを含んだ。試料は、５．６ｍＭ ＨＣｌを含む１０ｍＭ Ｔｒｉｓを含む先導電解質緩衝液（試料用緩衝液）中で調製した。各比較については、上部列は、回収した排出物のフラクション中のサイズ分布を示しており、底部列は、試料中の初期サイズ分布を示している。
（実施例７）
細胞溶解物の核酸のオフチップまたはオンチップでのプロテイナーゼＫによる消化
図２５Ａは、可視化するために、色素を用いて染色した核酸（ヒト細胞に由来するＲＮＡ抽出およびタンパク質消化）を装入した、単一チャネルＩＴＰチップの画像を示している。左側の２５０１は、試料用緩衝液中の２００μｇ／ｍＬプロテイナーゼＫを装入する前のオフチップ処理された試料に由来するＩＴＰバンドであり、右側の２５０２は、プロテイナーゼＫにより処理しなかった試料である。等速電気泳動に使用した先導電解質緩衝液は、５０ｍＭ ＨＣｌを含む１００ｍＭ Ｔｒｉｓを含んだ。終局電解質は、終局電解質用レザーバーに装入し、１Ｍカプロン酸および１Ｍ ＭＯＰＳを含む１．８Ｍ Ｔｒｉｓを含んだ。試料は、５．６ｍＭ ＨＣｌを含む１０ｍＭ Ｔｒｉｓを含む先導電解質緩衝液（試料用緩衝液）中で調製した。図２５Ｂは、可視化するために、色素を用いて染色した核酸（ヒト細胞に由来するＲＮＡ抽出およびタンパク質消化）を装入した、単一チャネルＩＴＰチップの画像を示している。左側の２５０１は、先導電解質中、２００μｇ／ｍＬのプロテイナーゼＫでオンチップで処理された試料に由来するＩＴＰバンドである一方、右側の２５０２は、プロテイナーゼＫにより処理しなかった試料である。両方の場合で、プロテイナーゼＫにより処理された試料は、より強いＩＴＰバンドを示しており、核酸がタンパク質を伴っていない（より大きな実効移動度の大きさ）ことを示している一方、プロテイナーゼＫにより処理されなかった試料は汚れたバンドを示し、核酸が、様々な量のタンパク質（より低い実効移動度の大きさ）を伴っていることを示している。
（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、消化した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、チップチャネルにおけるＲＮＡ ＩＴＰバンド２６０１の画像を示している。図２６Ｂは、消化した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、チップチャネルにおける全核酸ＩＴＰバンド２６０２の画像を示している。等速電気泳動に使用した先導電解質緩衝液は、５０ｍＭ ＨＣｌを含む１００ｍＭ Ｔｒｉｓを含んだ。終局電解質は、終局電解質用レザーバーに装入し、１Ｍカプロン酸および１Ｍ ＭＯＰＳを含む１．８Ｍ Ｔｒｉｓを含んだ。試料は、５．６ｍＭ ＨＣｌを含む１０ｍＭ Ｔｒｉｓを含む先導電解質緩衝液（試料用緩衝液）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中で示されている試料用のＲＮＡ品質エレクトロフェログラム（ＢｉｏＲａｄ Ｅｘｐｅｒｉｏｎを使用して測定した）のグラフを示している。細胞溶解およびＤＮアーゼ消化は、本明細書において議論されている、７Ｍ尿素、２Ｍチオ尿素および非イオン性界面活性剤を含有する、ｐＨ８の緩衝溶液中で行った。これらの結果は、ＤＮＡ消化を含むまたは含まない、高品質ＲＮＡの調製を実証している。
（実施例９）
ＩＴＰおよび２００μｌチップデバイスを使用する、溶解した全血液の抽出
図２７Ａは、開始試料における全血液の体積パーセントの関数としての、マウス全血液のカラム（菱形、Ｑｉａｇｅｎ ＱｉａＡｍｐ）抽出と比較した、ＩＴＰ（正方形）の場合のＤＮＡ収量（ｎｇ）の結果を示している。図２７Ｂは、チップ上の溶解したマウスの全血液のＩＴＰ精製中のＩＴＰバンド２４０１における全核酸の画像を示している。等速電気泳動に使用した先導電解質緩衝液は、１３０ｍＭ ＨＣｌを含む２６０ｍＭ Ｔｒｉｓを含んだ。終局電解質は、終局電解質用レザーバーに装入し、０．５Ｍカプロン酸および０．７Ｍ ＭＯＰＳを含む２．１Ｍ Ｔｒｉｓを含んだ。試料は、５．６ｍＭ ＨＣｌを含む１０ｍＭ Ｔｒｉｓを含む先導電解質緩衝液（試料用緩衝液）中で調製した。
図２７Ｃおよび図２７Ｄは、５０体積％の全血液溶解物２７０２のＩＴＰ精製前およびその後の、溶出用チャネルおよびレザーバー２７０４からの、試料用チャネルおよび先導電解質（または分離）チャネル２７０３における、血液試料からのヘムの物理的分離を示すＩＴＰチップチャネルの白色光と蛍光の重ね合わせ画像を示している。精製核酸は、溶出用ウェル中で、可視化するために緑色色素により染色されている。図２７Ｃは、ＩＴＰ前（チップ中に装入した血液溶解物およびＩＴＰ緩衝液；溶出用ウェル中の純粋な緩衝液でありＤＮＡは存在しない）のチップを示している。図２７Ｄは、ＩＴＰ後（チップ中に装入した血液溶解物およびＩＴＰ緩衝液；溶出用ウェル中には純粋な緩衝液およびＤＮＡ）のチップを示している。図２７Ｅは、チップＩＴＰ後精製を示しており、チップチャネルの白色光画像は、単一チャネルチップデバイスにおける、試料ウェル２７０５中、ならびに溶出用チャネルおよびレザーバー２７０６からの先導電解質（または分離）チャネル中の血液試料からのヘムの物理的分離を示している（血液量の５０体積％）。図２７Ｆは、チップＩＴＰ後精製を示しており、チップチャネルの白色光画像は、単一チャネルチップデバイスにおける、試料ウェル２７０５中、ならびに溶出用チャネルおよびレザーバー２７０６からの先導電解質（または分離）チャネル中で血液試料からのヘムの物理的分離を示している（血液量の２５体積％）。
（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がん細胞からの高分子量ＤＮＡの抽出
図２８は、所与の長さ（Ｋｂ）よりも短い断片を有する精製試料中の、ＤＮＡ質量の百分率としての、培養ヒトＪｕｒｋａｔ細胞の固相抽出（ＳＰＥ；破線、Ｑｉａｇｅｎ ＭａｇＡｔｔｒａｃｔ）と比較した、ＩＴＰの場合の高分子量ＤＮＡ精製の結果（実線）を示している。細胞溶解は、５．６ｍＭ ＨＣｌおよび０．２％ｖ／ｖ ＩＧＥＰＡＬ ＣＡ－６３０を含む、１０ｍＭ Ｔｒｉｓを含有する緩衝化溶解溶液中、オフチップで行った。緩衝溶液は、細胞を溶解し、溶解中、ＤＮＡの機械的破壊を低減するように構成した。細胞ペレットを溶解溶液に溶解し、溶解物の均質化を補助するため、反転およびゆっくりとした速度（自動化ピペッター）のワイドボアチップのピペット操作（例えば、Ｒａｉｎｉｎ ２００μｌのワイドボアチップ）により穏やかに混合した。この溶解物に、最終濃度５００μｇ／ｍｌのプロテイナーゼＫを加え、６０℃で２０分間、インキュベートした。先導電解質として４４ｍＭ ＨＣｌを含む８８ｍＭ Ｔｒｉｓ、および終局電解質として、０．３Ｍカプロン酸および０．６Ｍ ＭＯＰＳを含む１．２Ｍ Ｔｒｉｓを含む溶解物にＩＴＰを行った。固相構成成分の欠如または抽出プロセス中の高いせん断力（例えば、遠心分離から）のため、ＳＰＥと比べると等速電気泳動中のＤＮＡの機械的せん断が小さいことが一部理由となって、ＩＴＰをベースとする精製は、ビーズをベースとするＰＳＥキットに比べて、２～３倍大きな平均ＤＮＡ断片長さとなった。ＩＴＰ精製されたＤＮＡは、約７５Ｋｂの平均長さを有するＤＮＡを与えるＳＰＥ精製と比較して、約１７５Ｋｂの平均ＤＮＡ長さ（すなわち、ＤＮＡ質量の５０％は、約１７５Ｋｂより大きなＤＮＡ断片を含有した）を有した。ＩＴＰにより抽出したＤＮＡの質量の６０％を超えるものが、１５０ｋＢより大きな平均断片長さを含有した。ＩＴＰは、ＳＰＥ法よりも、少なくとも１５０ｋＢのサイズを有するＤＮＡ断片を少なくとも約３倍、多く生成した。
（実施例１１）
機械部材を使用するチャネルの閉鎖
図２９Ａは、８つの閉鎖チャネルを含む流体デバイスを示している。各チャネルは、図１２Ａの櫛のような機械部材により、デバイスに１秒間、１５０℃の温度および３０ポンドの圧力（全部で１６の場所；すなわち１．８７５ポンド／歯）を適用することにより、図１２Ｂに示されている２つの場所２９０２、２９０２において、恒久的に閉鎖した。図２９Ｂは、各チャネルの溶出用レザーバー２９０３に隣接する第２のチャネル閉鎖位置２９０２の拡大顕微鏡図を示している。図２９Ｃは、チップに適用した力の関数として計算した、閉鎖パーセントを示している。チャネル閉鎖の程度は、チャネルに装入した流体なしに評価した。閉鎖は、一定圧力を適用して、チャネルを流れる空気流速を測定することにより測定した。５つのチップを評価した。菱形は、第１の閉鎖位置２９０１から得た閉鎖データを示しており、三角形は、第２の閉鎖位置２９０２から得られた閉鎖データを示している。力を適用することなく、チャネルは開口された、またはほとんどが開口された。デバイス全体への１０ポンドの力は、チャネルの大部分を閉鎖するのに十分であった一方、デバイス全体への３０ポンドの力により、チャネルのすべてまたはほとんどすべてが繰り返し閉鎖された。図２９Ｄは、チャネルが閉鎖されるかどうかを判定するために、導電度測定器による導電度を測定した結果を示している。チップレザーバーおよびチャネルに、図１２Ａ～１２Ｄまたは図１５（先導電解質、緩衝用の高濃度の先導電解質、終局電解質、溶出用緩衝液、緩衝用の高濃度の溶出用緩衝液、および生物学的試料を含まない試料用緩衝液）に記載されているＩＴＰ緩衝液を装入した。チャネルは機械部材を使用して閉鎖し、次に、溶出用レザーバー２９０３中の流体をレザーバーからピペット操作で取り出して収集した。溶出流体の導電度を測定し、元の（あらかじめ装入した）溶出用緩衝液（チップに最初に装入したものと同じ緩衝液）の導電度の測定値と比較した。チャネルの閉鎖が、溶出用レザーバー２９０３とチャネルとの間の第１のチャネル閉鎖位置２９０１、および溶出用レザーバー２９０３を溶出緩衝液用レザーバーに接続しているチャネル（溶出緩衝液用チャネルを介する；図示せず）内の第２のチャネル閉鎖位置２９０２において、十分な流体の抵抗がもたらされる場合、測定される流体の導電度は、元の溶出用緩衝液と同じになることが予期された。チャネルが完全に閉鎖されている場合、溶出した体積の導電度（ＩＴＰを行わない）は、溶出用緩衝液単独の導電度に等しくなり得、収集中に、流体またはイオンの移動がないことを示している。４つの状態、すなわち、閉鎖がない（完全に開口したチャネル）場合、第１の閉鎖位置２９０１が閉鎖されている（部分閉鎖）場合、両方の位置２９０１、２９０２が閉鎖（完全閉鎖）されている場合、またはどのレザーバーも閉鎖されているが、溶出用レザーバーがフィルム（「マジックヘルメット（Ｍａｇｉｃ Ｈｅｌｍｅｔ）」）により密封されている場合を試験した。マジックヘルメットの状態では、チャネルは、機械部材によって物理的に変形されてはいないが、代わりに流体流動に対する抵抗を向上させるため、作業者により適用したフィルムを用いて密閉した。部分閉鎖したチャネルからの溶出体積は、完全に閉鎖したチャネルに比べて、導電度の向上を示した。マジックヘルメットを用いた非溶出用レザーバーの密封は、やはり完全に閉鎖したチャネルと比べて向上したが、一般に溶出用緩衝液の２×の導電度未満のままであった。しかし、これらの導電度レベルは、チャネル閉鎖のない溶離液から得られたものよりはるかに低いものであった。
（実施例１２）
電圧測定および実行終了の作動
図３０は、チャネルの１つにおける、電流の低下または除去を作動させる駆動電圧の測定を使用する、例示的な例を示している。８つのチャネルを備えた流体デバイスのチャネルのそれぞれに、ＩＴＰ緩衝液（４４ｍＭ ＨＣｌを含む８８ｍＭ Ｔｒｉｓを含む先導電解質緩衝液、緩衝用の高濃度の先導電解質、０．３Ｍカプロン酸および０．６Ｍ ＭＯＰＳを含む１．２Ｍ Ｔｒｉｓを含む終局電解質緩衝液、５．６ｍＭ ＨＣｌを含む１０ｍＭ Ｔｒｉｓを含む溶出用緩衝液、緩衝用の高濃度の溶出用緩衝液）を装入した。本明細書に記載されてい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、チャネルのそれぞれに装入した。事前溶出等速電気泳動分離は、１９００秒間、チャネルに、チャネルあたり９００μＡを駆動することにより行った。１９００秒後（３００１）、電流を低下させて、各チャネルに２５０μＡを印加し、核酸を溶出用レザーバーに送り込んだ。等速電気泳動を開始して１００秒後、データ源としての駆動電極に電圧を使用する信号処理を開始した（３００２）。示されている上の線は、電圧を表し、下の線は、電圧の導関数を表す。２つの作動を使用して、駆動電流を変化させる（それぞれ、位置ＣおよびＤにおける、図１６に記載されている作動１および４に対応する）。溶出用レザーバーまたはチャネルに入る低導電性イオン（例えば試料イオンまたは終局電解質）は、電圧の導関数におけるピークまたは最大値をモニタリングすることにより検出することができる。第１の作動点（作動１）３００１に電流をオンにして、核酸を溶出用緩衝液を含むチャネルに導き、その直後に信号処理３００２を開始した。核酸が溶出用レザーバーに入ると、作動点３（３００３）において第１の増大が検出され、終局電解質が溶出用レザーバーに入り始めると、作動点４（３００４）において第２の増大が検出された。溶出用ウェル中の試料核酸を位置づけるまたは単離するよう、作動点４（３００４）における第２の増大の検出後に、電流を除去した。
（実施例１３）
温度感知および実行終了の作動
図２１は、チャネルの１つにおける、電流の低下または除去を作動させる赤外熱センサーを使用する、例示的な温度測定を示している。８つのチャネルを備えた流体デバイスのチャネルのそれぞれに、ＩＴＰ緩衝液（４４ｍＭ ＨＣｌを含む８８ｍＭ Ｔｒｉｓを含む先導電解質緩衝液、緩衝用の高濃度の先導電解質、０．３Ｍカプロン酸および０．６Ｍ ＭＯＰＳを含む１．２Ｍ Ｔｒｉｓを含む終局電解質緩衝液、５．６ｍＭ ＨＣｌを含む１０ｍＭ Ｔｒｉｓを含む溶出用緩衝液、緩衝用の高濃度の溶出用緩衝液）を装入した。本明細書に記載されてい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、チャネルのそれぞれに装入した。事前溶出等速電気泳動分離は、１９００秒間、チャネルに、チャネルあたり９００μＡを駆動することにより行った。１９００秒後、電流を低下させて、各チャネルに２５０μＡを印加し、核酸を溶出用レザーバーに送り込んだ。等速電気泳動を開始して１００秒後、温度データを使用した信号処理をＴＭＰ００７赤外温度センサーによって収集した。温度は、溶出用ウェル２１０６から約４．５ｍｍの中央にある溶出用レザーバー２１０６の近傍の溶出用チャネル中の位置２１０５で検出した。温度センサーは、流体用チャネルの底部表面より約１ｍｍ～３ｍｍ下に置いた。温度センサーは、溶出用レザーバー２１０６から、約４．５ｍｍの中央に置くことができる（溶出用レザーバーから、約３．５５ｍｍ～約５．４５ｍｍの縁部を含む）。温度センサーは、チャネルにおける、電気泳動によるジュール加熱による、温度変化を検出するよう構成した。チャネル体積あたりの電気泳動によるジュール放熱は、一定電流では、導電度に逆比例し得る。等速電気泳動中、ＩＴＰゾーンがチャネルを通って移動するにつれて、導電度の低い方のイオン（終局電解質）は、導電度の高い方のイオン（先導電解質）と置き換わることができる。温度センサーは、検出場所におけるチャネル内の温度上昇として、検出場所２１０５を通過するＩＴＰゾーン、およびＩＴＰゾーンが移動した際のイオンの置き換わりを感知することができる。
上の線は、検出場所２１０５における温度を示しており、下の線は、温度の導関数を示している。温度は、導電度がより低い緩衝液ゾーンを検出するため、高い導関数についてリアルタイムでモニタリングした。垂直線は、重要な事象がモニタリング中に発生したときを示している。左から右まで、第１の線２１０１は、電流の電源がオンになった時間を示しており、第２の線２１０２は、その直後の信号処理の開始を示している。第３の線２１０３は、温度の導関数の増大の第１の検出を示しており、第４の線２１０４は、温度の導関数の増大の第２の検出を示しており、この時点で、レザーバーにおいて電圧が低下するよう、および溶出用レザーバー中の核酸を位置づけて単離するよう、電流を停止して電圧を無効にした。
（実施例１４）
８つのチャネルの流体デバイスでの同時ＩＴＰ
図３１Ａ、図３１Ｂ、図３１Ｃおよび図３１Ｄは、流体デバイスの８つのチャネルにおいて、等速電気泳動を同時に行った結果を示している。ＤＮＡは、モノリシックな８つのチャネルの流体デバイスにおいて等速電気泳動を自動化する卓上型制御装置デバイスを使用して、細胞培養溶解物から抽出した。４４ｍＭ ＨＣｌおよび０．００２％Ｔｗｅｅｎ２０を含む８８ｍＭ Ｔｒｉｓを含有する先導電解質緩衝液を、各チャネルの先導電解質用レザーバーに装入した。０．００２％Ｔｗｅｅｎ２０を含む、０．３Ｍカプロン酸および０．６Ｍ ＭＯＰＳを含む１．２Ｍ Ｔｒｉｓを含む終局電解質を、各チャネルの終局電解質用レザーバーに装入した。各チャネルの試料は、０．００２％Ｔｗｅｅｎ２０を含む５．６ｍＭ ＨＣｌを含む１０ｍＭ Ｔｒｉｓを含む第２の先導電解質緩衝液（例えば、試料用緩衝液）中で調製した。各試料は、細胞溶解物を含んだ。試料あたりヒトＣＯＬＯ３２０細胞の総数は、１００，０００個の二倍体ゲノム等価体であることを示した。細胞をペレット化して、オフチップで、４０ｍＭ ＮａＯＨを含む溶解溶液中で２分間、溶解し、続いて、酸性緩衝溶液を用いて１：１の体積比でクエンチし、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。細胞溶解物試料体積内での最終濃度４００μｇ／ｍｌまでプロテイナーゼＫを加えた。８つの試料のうちの４つは、最終濃度２００μｇ／ｍｌでＲＮアーゼＡにより処理し、室温で２分間、静置した。次に、８つの試料のすべてを５６℃で１０分間、インキュベートした。次に、これらの溶解試料を室温にし、等速電気泳動の準備で、チャネルＡ～Ｈと表示した、マイクロ流体デバイスで個々の８つの試料用レザーバー／チャネルに装入した。ＲＮアーゼＡにより処理しなかった４つの試料を、チャネルＢ、Ｄ、ＦおよびＨに装入した。ＲＮアーゼＡにより処理した４つの試料は、チャネルＡ、Ｃ、ＥおよびＧに装入した。ＲＮアーゼＡにより処理した試料は、最適ＲＮアーゼ活性を可能にするさらなる緩衝用イオンを含有しており、したがって、固定した電流（ＩＴＰ条件）下では、ＲＮアーゼにより処理しなかった試料とは異なる電圧データトレースをもたらす、イオン強度がより高いまたは導電度がより高い試料となることを示した。チャネルＡ～Ｈの独立した電気回路の制御により、デバイスの異なるチャネルのそれぞれに対して、自動化制御および実行終了の作動のための電圧信号およびフィードバック制御が可能になった。図３１Ａは、デバイスの試料用チャネル領域中の８つの試料の各々における、集束ＤＮＡ３１０１を有するＩＴＰバンドの顕微鏡写真を示している。ＤＮＡ３１０１のＩＴＰバンドは、印加電場に応答して、チャネル内に移動する。ＩＴＰバンドは、まず、終局電解質用レザーバーから離れて、矢印３１０２によって示されている方向に移動する。次に、ＩＴＰバンド３１０１は、印加電場に応答して、１８０°の小さい分散曲がり角を通過し、反対の方向（チップに対して）３１０３の溶出用レザーバーに向かってチャネルを移動し続ける。図３１Ｂは、経時的な、８つのチャネルのそれぞれに関する、固定電流における独立電圧信号データを示している。図３１Ｃは、独立して制御された実行終了という電圧をベースとする作動により、溶出用レザーバー中に溶出された試料から集束したＤＮＡ３１０１を有する同一の８つのＩＴＰバンドの顕微鏡写真を示している（この画像は、電場の自動的な遮断による実行終了を表す）。図３１Ｄは、図３１Ｂ中に示されている作動に使用される、電圧の追跡（モニタリング）の拡大区分である。他のチャネルのそれぞれと独立して各チャネルに印加した電場の変化（この場合、終了）を作動させるため、各チャネルの電流はチャネルに独立して印加し、各チャネルの電圧は独立してモニタリングした。
本明細書で使用する場合、用語「または」は、特に明記しない限り、「および／または」を意味する。
用語「約」は、本明細書で使用する場合、特に示さない限り、この語により修飾されている値の上下１０％以内の値を指す。例えば、用語「約－２０℃」は、－２２℃～－１８℃の範囲を意味する。別の例として、「約１時間」は、５４分間～６６分間の範囲を意味する。
本発明の好ましい実施形態が本明細書に示され、記載されているが、このような実施形態は、単なる例として提示されているに過ぎないことは当業者にとって明白である。これより、多数の変形、変更および置換が、本発明から逸脱することなく、当業者に想起されよう。本明細書に記載されている本発明の実施形態に対する様々な代替が、本発明を実施する際に使用され得ることを理解することができる。以下の特許請求の範囲が、本発明の範囲を定義すること、ならびにこれらの特許請求の範囲の方法および構造、およびそれらの均等物がこれにより包含されていることが意図される。

Claims (32)

  1. （ａ）マイクロ流体チップの第１のチャネルに、（ｉ）第１の核酸および第１の汚染物質を含む第１の試料、（ｉｉ）第１の終局イオンを含む第１の終局電解質緩衝液であって、前記第１の終局イオンの実効移動度の大きさが、前記第１の核酸の実効移動度の大きさよりも小さい、第１の終局電解質緩衝液、ならびに（ｉｉｉ）第１の先導イオンを含む第１の先導電解質緩衝液であって、前記第１の先導イオンの実効移動度の大きさが、前記第１の核酸の前記実効移動度の前記大きさよりも大きい、第１の先導電解質緩衝液を装入するステップ、
    （ｂ）前記マイクロ流体チップの第２のチャネルに、（ｉ）第２の核酸および第２の汚染物質を含む第２の試料、（ｉｉ）第２の終局イオンを含む第２の終局電解質緩衝液であって、前記第２の終局イオンの実効移動度の大きさが、前記第２の核酸の実効移動度の大きさよりも小さい、第２の終局電解質緩衝液、および（ｉｉｉ）第２の先導イオンを含む第２の先導電解質緩衝液であって、前記第２の先導イオンの実効移動度の大きさが、前記第２の核酸の前記実効移動度の前記大きさよりも大きい、第２の先導電解質緩衝液を装入するステップ、
    （ｃ）前記マイクロ流体チップに接続している第１の電気回路を独立して制御して、前記第１のチャネル中で、前記第１の終局イオン、前記第１の核酸および前記第１の先導イオンを用いた等速電気泳動を行い、第２の電気回路を独立して制御して、前記第２のチャネル中で、前記第２の終局イオン、前記第２の核酸および前記第２の先導イオンを用いた等速電気泳動を行い、これらにより、前記第１の汚染物質から前記第１の核酸を、および前記第２の汚染物質から前記第２の核酸を同時に精製するステップ、ならびに
    （ｄ）前記第１の電気回路の印加電流を変更して、前記第１のチャネルと流体連通している第１の溶出緩衝液用チャネル中で、ステップ（ｃ）の前記第１の終局イオン、ステップ（ｃ）の前記第１の核酸、および第１の溶出用緩衝液を用いた等速電気泳動を行い、ここで、前記第１の溶出用緩衝液が、前記第１の先導電解質緩衝液と異なるイオン強度を有し、そして、前記第１の溶出用緩衝液中に精製された核酸を溶出するステップ、および前記第２の電気回路の印加電流を変更して、前記第２のチャネルと流体連通している第２の溶出緩衝液用チャネル中で、ステップ（ｃ）の前記第２の終局イオン、ステップ（ｃ）の前記第２の核酸、および第２の溶出用緩衝液を用いた等速電気泳動を行い、ここで、前記第２の溶出用緩衝液が、前記第２の先導電解質緩衝液と異なるイオン強度を有し、そして
    、前記第２の溶出用緩衝液中に精製された核酸を溶出するステップ
    を含む、少なくとも２つの異なる試料から核酸を同時に精製するための方法。
  2. 前記第１の試料および前記第２の試料が、異なる試料タイプである、請求項１に記載の方法。
  3. 前記第１の核酸および前記第２の核酸が、異なるタイプまたは長さの核酸である、請求項１に記載の方法。
  4. 前記第１の終局電解質緩衝液または前記第１の先導電解質緩衝液が、溶解剤または組織破壊剤をさらに含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
  5. 前記溶解剤または前記組織破壊剤が、約１２よりも大きな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から選択される１種または複数の作用剤を含む、請求項４に記載の方法。
  6. 前記第１の試料または前記第２の試料が溶解した固形組織、溶解した細胞、固定化細胞、固定化組織または包埋組織を含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
  7. 前記第１の試料が、前記等速電気泳動を行うステップ中に、前記第２の試料と接触しない、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
  8. （ｅ）前記マイクロ流体チップの第３のチャネルに、（ｉ）第３の核酸および第３の汚染物質を含む第３の試料、（ｉｉ）第３の終局イオンを含む第３の終局電解質緩衝液であって、前記第３の終局イオンの実効移動度の大きさが、前記第３の核酸の実効移動度の大きさよりも小さい、第３の終局電解質緩衝液、ならびに（ｉｉｉ）第３の先導イオンを含む第３の先導電解質緩衝液であって、前記第３の先導イオンの実効移動度の大きさが、前記第３の核酸の前記実効移動度の前記大きさよりも大きい第３の先導電解質緩衝液を装入するステップ、ならびに
    （ｆ）前記マイクロ流体チップに接続している第３の電気回路を独立して制御して、前記第３のチャネル中、前記第３の終局イオン、前記第３の核酸および前記第３の先導イオンを用いた等速電気泳動を行い、これにより、前記第１の汚染物質から前記第１の核酸、前記第２の汚染物質から前記第２の核酸、および前記第３の汚染物質から前記第３の核酸を同時に精製するステップ、
    をさらに含む、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
  9. 前記第１および第２の電気回路が、異なる一式の電極から発生する、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
  10. 前記第１および第２のチャネルが、独立したセンサーに連結されている、請求項９に記載の方法。
  11. 前記独立したセンサーからのフィードバック信号を使用して、前記第１および第２の電気回路を独立して制御する、請求項１０に記載の方法。
  12. 前記独立したセンサーが電圧を検出し、前記フィードバック信号を使用して、前記第１および第２のチャネル内の電流を制御するか、または前記独立したセンサーが電流を検出し、前記フィードバック信号を使用して、前記第１および第２のチャネル内の電圧を制御する、請求項１１に記載の方法。
  13. 前記フィートバック信号が、前記第１のチャネルまたは第２のチャネルの電圧、導電度、または温度を含み、前記方法が、測定された前記電圧、導電度、または温度に少なくとも部分的に基づいて、前記第１の電気回路または第２の電気回路を独立して調節するステップをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
  14. 前記センサーが温度センサーであり、前記第１のチャネルまたは前記第２のチャネルの溶出用レザーバーから約５ミリメートル（ｍｍ）以内に位置する、請求項１３に記載の方法。
  15. 前記第１のチャネルと前記第２のチャネルとの間のリーク速度が、１マイクロリットル（μＬ）／時未満である、請求項１から１４のいずれか一項に記載の方法。
  16. 前記第１のチャネルが前記第２のチャネルから電気的に隔離されている、請求項１から１５のいずれか一項に記載の方法。
  17. 前記第１のチャネルと第２のチャネルとの間のリーク電流が、１マイクロアンペア（μＡ）未満である、請求項１６に記載の方法。
  18. 前記第１のチャネルと第２のチャネルとの間のインピーダンスが、１メガオーム（ＭΩ）より大きい、請求項１６に記載の方法。
  19. 前記第１のチャネルおよび第２のチャネルの各々は、等速電気泳動を行うための一式の専用の電極および電気回路を含む、請求項１から１８のいずれか一項に記載の方法。
  20. 前記核酸がＤＮＡまたはＲＮＡを含む、請求項１から１９のいずれか一項に記載の方法。
  21. マイクロ流体システムであって、
    （ａ）ｉ．第１の流体チャネル、
    ｉｉ．第１の試料レザーバー、
    ｉｉｉ．第１の緩衝液用レザーバー、および
    ｉｖ．第２の緩衝液用レザーバー
    を含むマイクロ流体チップ中の第１の等速電気泳動領域であって、前記第１の流体チャネル、前記第１の試料レザーバー、前記第１の緩衝液用レザーバーおよび前記第２の緩衝液用レザーバーが互いに流体連通している、第１の等速電気泳動領域；
    （ｂ）ｉ．第２の流体チャネル、
    ｉｉ．第２の試料レザーバー、
    ｉｉｉ．前記第２の流体チャネルに流体連通している第３の緩衝液用レザーバー、および
    ｉｖ．第４の緩衝液用レザーバー
    を含む前記マイクロ流体チップ中の第２の等速電気泳動領域であって、前記第２の流体チャネル、前記第２の試料レザーバー、前記第３の緩衝液用レザーバーおよび前記第４の緩衝液用レザーバーが互いに流体連通している、第２の等速電気泳動領域であって；
    ここで、前記第１の等速電気泳動領域が、前記第２の等速電気泳動領域と流体連通しておらず、前記マイクロ流体システムが、前記第１の等速電気泳動領域に電流を印加する第１の電気回路と前記第２の等速電気泳動領域に電流を印加する第２の電気回路とを独立して制御するよう構成されており、
    （ｃ）前記第１の流体チャネルと流体連通している第１の溶出緩衝液用チャネルであって、ここで、等速電気泳動を行うために前記第１の電気回路の印加電流が変更され、前記第１の溶出緩衝液用チャネルは第１の溶出用緩衝液を含み、前記第１の溶出用緩衝液中で等速電気泳動を行うように構成されている、第１の溶出緩衝液用チャネル；ならびに
    （ｄ）前記第２の流体チャネルと流体連通している第２の溶出緩衝液用チャネルであって、ここで、等速電気泳動を行うために前記第２の電気回路の印加電流が変更され、前記第２の溶出緩衝液用チャネルは第２の溶出用緩衝液を含み、前記第２の溶出用緩衝液中で等速電気泳動を行うように構成されている、第２の溶出緩衝液用チャネル
    を含む、マイクロ流体システム。
  22. 前記第１の等速電気泳動領域と前記第２の等速電気泳動領域との間のリーク速度が、１マイクロリットル／時未満であるか、または前記第１の等速電気泳動領域と前記第２の等速電気泳動領域との間のリーク電流が１マイクロアンペア未満である、請求項２１に記載のマイクロ流体システム。
  23. 前記第１の流体チャネルと前記第２の流体チャネルとの間の電気インピーダンスが、０．１メガオームより大きい、請求項２１または２２に記載のマイクロ流体システム。
  24. 前記第１の流体チャネルが、１００マイクロリットルより多い液体体積を保持する、請求項２１から２３のいずれか一項に記載のマイクロ流体システム。
  25. 前記第１の流体チャネルが、前記第１の流体チャネルの幅の多くとも５分の１である距離の分、前記第２の流体チャネルから離されている、請求項２１から２４のいずれか一項に記載のマイクロ流体システム。
  26. 前記マイクロ流体システムが、前記第２の電気回路と同時に、かつ前記第２の電気回路と独立して、前記第１の電気回路を制御するよう構成されている、請求項２１から２５のいずれか一項に記載のマイクロ流体システム。
  27. 前記第１および第２の流体チャネルとそれぞれ流体連通している第１および第２の溶出用レザーバーをさらに含み、温度センサーが前記第１および第２の溶出用レザーバーのそれぞれから最大約１０ｍｍ以内に配置されている、請求項２１から２６のいずれか一項に記載のマイクロ流体システム。
  28. 請求項１から２０のいずれか一項に記載の方法であって、前記第１の溶出緩衝液用チャネルの第１の排出レザーバーから精製済みの前記第１の核酸を含む第１の排出溶液を溶出させ、前記第２の溶出緩衝液用チャネルの第２の排出レザーバーから精製済みの前記第２の核酸を含む第２の排出溶液を溶出させるステップをさらに含む、方法。
  29. 前記マイクロ流体システムが、前記第１の緩衝液用レザーバーと前記第２の緩衝液用レザーバーとの間で電流を印加する前記第１の電気回路、および前記第３の緩衝液用レザーバーと前記第４の緩衝液用レザーバーとの間で電流を印加する前記第２の電気回路のそれぞれを独立して制御するよう構成される、請求項２７に記載のマイクロ流体システム。
  30. 前記第１の流体チャネルが第１の独立したセンサーに連結されており、前記第２の流体チャネルが第２の独立したセンサーに連結されている、請求項２１から２７および２９のいずれか一項に記載のマイクロ流体システム。
  31. 前記第１の独立したセンサーからの第１のフィードバック信号が、前記第１の電気回路を独立して制御するよう構成され、前記第２の独立したセンサーからの第２のフィードバック信号が、前記第２の電気回路を独立して制御するよう使用されている、請求項３０に記載のマイクロ流体システム。
  32. （ａ）前記第１のフィードバック信号を使用して前記第１の流体チャネル内の電流を独立して制御し、前記第２のフィードバック信号を使用して前記第２の流体チャネル内の電流を独立して制御するか、または（ｂ）前記第１のフィードバック信号を使用して前記第１の流体チャネル内の電圧を独立して制御し、前記第２のフィードバック信号が、前記第２の流体チャネル内の電圧を独立して制御するように構成されている、請求項３１に記載のマイクロ流体システム。
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