特表 2023-524441 サンプル霧化のためのガスチャネルを伴うマイクロ流体デバイス

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2023-06-12

(54)【発明の名称】サンプル霧化のためのガスチャネルを伴うマイクロ流体デバイス

(51)【国際特許分類】

   B05B 7/08 20060101AFI20230605BHJP

   H01J 49/04 20060101ALI20230605BHJP

   H01J 49/16 20060101ALI20230605BHJP

   G01N 27/62 20210101ALI20230605BHJP

【ＦＩ】

B05B7/08 ZNM

B05B7/08 ZNA

B05B7/08 ZBP

H01J49/04 450

H01J49/16 500

G01N27/62 F

G01N27/62 G

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2022565797

(86)(22)【出願日】2021-04-27

(85)【翻訳文提出日】2022-12-15

(86)【国際出願番号】 US2021029292

(87)【国際公開番号】W WO2021222171

(87)【国際公開日】2021-11-04

(31)【優先権主張番号】63/016,880

(32)【優先日】2020-04-28

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】518187374

【氏名又は名称】インタバイオ， エルエルシー

(74)【代理人】

【識別番号】100078282

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 秀策

(74)【代理人】

【識別番号】100113413

【弁理士】

【氏名又は名称】森下 夏樹

(74)【代理人】

【識別番号】100181674

【弁理士】

【氏名又は名称】飯田 貴敏

(74)【代理人】

【識別番号】100181641

【弁理士】

【氏名又は名称】石川 大輔

(74)【代理人】

【識別番号】230113332

【弁護士】

【氏名又は名称】山本 健策

(72)【発明者】

【氏名】マック， スコット

(72)【発明者】

【氏名】チャン， ウェスリー

(72)【発明者】

【氏名】グヴェルダー， エリック

(72)【発明者】

【氏名】ウォルトン， イアン

(72)【発明者】

【氏名】アーノルド， ドナルド ウェスリー

【テーマコード（参考）】

2G041

4F033

【Ｆターム（参考）】

2G041CA01

2G041DA05

2G041EA03

2G041GA19

2G041GA20

2G041GA23

2G041GA25

4F033QB02Y

4F033QB03X

4F033QD18

4F033QD25

4F033QE06

4F033QF01X

(57)【要約】

マイクロ流体デバイスの流体チャネルからのサンプルの霧化を実施するための方法、デバイス、およびシステムが、説明される。本明細書に開示されるシステムまたはデバイスは、マイクロ流体デバイスの流体出口におけるサンプルの霧化のために使用される、ガスチャネルを備える、マイクロ流体デバイスを備えてもよい。いくつかの事例では、開示されるデバイスは等電点電気泳動を実施し、その後、霧化と結合される、エレクトロスプレーイオン化を使用して、分離された被分析物のさらなる特性評価が続き、サンプルを質量分析計の中に導入するように設計されてもよい。開示される方法、デバイス、およびシステムは、等電点によって、タンパク質被分析物混合物または他の生物学的分子の高速かつ正確な分離および特性評価を提供する。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

マイクロ流体チップであって、
ａ）基材であって、前記基材は、
ｉ）エレクトロスプレーイオン化オリフィスと流体連通する遠位端を備える流体チャネルと、
ｉｉ）前記エレクトロスプレーイオン化オリフィスに隣接して配置されるガス出口オリフィスと流体連通する遠位端を備えるガスチャネルと
を備える、基材
を備え、
前記流体チャネルの遠位端と前記ガスチャネルの遠位端との間の角度は、約０度～約３０度に及ぶ、マイクロ流体チップ。

【請求項2】

前記エレクトロスプレーイオン化オリフィスは、前記基材の縁または角または先端上に配置される、請求項１に記載のマイクロ流体チップ。

【請求項3】

前記ガス出口オリフィスは、前記エレクトロスプレーイオン化オリフィスに隣接する前記基材の縁上に配置される、請求項２に記載のマイクロ流体チップ。

【請求項4】

前記基材は、２つまたはそれを上回るガスチャネルを備え、これらのそれぞれは、ガス出口オリフィスと流体連通する遠位端を備える、請求項１－３のいずれか１項に記載のマイクロ流体チップ。

【請求項5】

前記２つまたはそれを上回るガス出口オリフィスは、前記エレクトロスプレーイオン化オリフィスに隣接して、かつそれを中心として対称的に配置される、請求項４に記載のマイクロ流体チップ。

【請求項6】

前記角度は、約１０度～約２０度に及ぶ、請求項１－５のいずれか１項に記載のマイクロ流体チップ。

【請求項7】

前記角度は、約１５±５度である、請求項１－５のいずれか１項に記載のマイクロ流体チップ。

【請求項8】

前記ガス出口オリフィスは、前記エレクトロスプレーイオン化オリフィスから排出される溶液の霧化を実施するように構成される、請求項１－７のいずれか１項に記載のマイクロ流体チップ。

【請求項9】

前記マイクロ流体デバイスは、それぞれが前記エレクトロスプレーイオン化オリフィスに隣接して配置されるガス出口オリフィスを備える３つまたはそれを上回るガスチャネルを備える、請求項１－８のいずれか１項に記載のマイクロ流体チップ。

【請求項10】

前記３つまたはそれを上回るガスチャネルのうちの少なくとも１つは、前記基材内に配置され、前記３つまたはそれを上回るガスチャネルのうちの少なくとも１つは、前記少なくとも１つのガスチャネルが前記基材と同一平面内に位置しないように、前記基材に隣接して位置付けられる前記マイクロ流体チップの補助構成要素内に配置される、請求項９に記載のマイクロ流体チップ。

【請求項11】

前記補助構成要素内に配置される前記３つまたはそれを上回るガスチャネルのうちの少なくとも１つは、そのガス出口オリフィスが、前記基材のものと略垂直な平面内にあり、前記エレクトロスプレーイオン化オリフィスを中心として対称的に、かつそれに隣接して位置付けられるように位置付けられる、請求項１０に記載のマイクロ流体チップ。

【請求項12】

前記補助構成要素内に配置される前記３つまたはそれを上回るガスチャネルのうちの少なくとも１つは、そのガス出口オリフィスが、前記基材のものに対して回転され、前記エレクトロスプレーイオン化オリフィスを中心として、かつそれに隣接して、半径方向対称対様式において位置付けられる１つまたはそれを上回る平面内にあるように位置付けられる、請求項１１に記載のマイクロ流体チップ。

【請求項13】

前記流体チャネルは、分離チャネルを備える、請求項１－１２のいずれか１項に記載のマイクロ流体チップ。

【請求項14】

前記マイクロ流体チップは、前記流体チャネル内において、被分析物の混合物を備えるサンプルの等電点電気泳動または電気泳動分離を実施するように構成される、請求項１－１３のいずれか１項に記載のマイクロ流体チップ。

【請求項15】

前記流体チャネルは、約２０μｍ～約６００μｍに及ぶ幅を有する、請求項１－１４のいずれか１項に記載のマイクロ流体チップ。

【請求項16】

前記流体チャネルは、約１０μｍ～約１００μｍに及ぶ深度を有する、請求項１－１５のいずれか１項に記載のマイクロ流体チップ。

【請求項17】

前記流体チャネルは、約０．２５ｃｍ～約３０ｃｍに及ぶ長さを有する、請求項１－１６のいずれか１項に記載のマイクロ流体チップ。

【請求項18】

前記エレクトロスプレーイオン化オリフィスは、略正方形、長方形、円形、長円形、または菱形形状断面を有する、請求項１－１７のいずれか１項に記載のマイクロ流体チップ。

【請求項19】

前記エレクトロスプレーイオン化オリフィスは、約１０μｍ～約１００μｍに及ぶ最大断面寸法を有する、請求項１－１８のいずれか１項に記載のマイクロ流体チップ。

【請求項20】

前記ガスチャネルは、約２０μｍ～約２００μｍに及ぶ幅を有する、請求項１－１９のいずれか１項に記載のマイクロ流体チップ。

【請求項21】

前記ガスチャネルは、約１０μｍ～約１００μｍに及ぶ深度を有する、請求項１－２０のいずれか１項に記載のマイクロ流体チップ。

【請求項22】

前記ガスチャネルは、約０．２ｃｍ～約２０ｃｍに及ぶ長さを有する、請求項１－２１のいずれか１項に記載のマイクロ流体チップ。

【請求項23】

前記ガス出口オリフィスは、略正方形、長方形、円形、長円形、または菱形形状断面を有する、請求項１－２２のいずれか１項に記載のマイクロ流体チップ。

【請求項24】

前記ガス出口オリフィスは、約１０μｍ～約５０μｍに及ぶ最大断面寸法を有する、請求項１－２３のいずれか１項に記載のマイクロ流体チップ。

【請求項25】

前記ガス出口オリフィスは、前記エレクトロスプレーイオン化オリフィスの１００μｍ以内に配置される、請求項１－２４のいずれか１項に記載のマイクロ流体チップ。

【請求項26】

前記ガス出口オリフィスは、前記エレクトロスプレーイオン化オリフィスの５０μｍ以内に配置される、請求項１－２５のいずれか１項に記載のマイクロ流体チップ。

【請求項27】

前記ガス出口オリフィスは、前記エレクトロスプレーイオン化オリフィスの１５μｍ以内に配置される、請求項１－２６のいずれか１項に記載のマイクロ流体チップ。

【請求項28】

前記基材は、ガラス、シリコン、ポリマー、またはそれらの任意の組み合わせから加工される、請求項１－２７のいずれか１項に記載のマイクロ流体チップ。

【請求項29】

マイクロ流体チップであって、
ａ）基材であって、前記基材は、
ｉ）それぞれがガスをガス出口オリフィスに送達するように構成される異なる長さの２つまたはそれを上回るガスチャネル
を備える、基材
を備え、
前記２つまたはそれを上回るガスチャネルのうちの少なくとも１つの寸法は、前記２つまたはそれを上回るガスチャネルのそれぞれが略同一流体力学的流動抵抗を有するように、その長さの一部に沿って調節される、マイクロ流体チップ。

【請求項30】

前記２つまたはそれを上回るガスチャネルのうちの少なくとも１つの断面積は、その長さの一部に沿って調節される、請求項２９に記載のマイクロ流体チップ。

【請求項31】

前記２つまたはそれを上回るガスチャネルの長さにおける最小差異は、約１ｃｍ～約１０ｃｍに及ぶ、請求項２９または請求項３０に記載のマイクロ流体チップ。

【請求項32】

前記２つまたはそれを上回るガスチャネルの長さにおける最大差異は、約１ｃｍ～約１０ｃｍに及ぶ、請求項２９－３１のいずれか１項に記載のマイクロ流体チップ。

【請求項33】

前記基材はさらに、エレクトロスプレーイオン化オリフィスと流体連通する遠位端を備える流体チャネルを備える、請求項２９－３２のいずれか１項に記載のマイクロ流体チップ。

【請求項34】

前記２つまたはそれを上回るガス出口オリフィスは、前記エレクトロスプレーイオン化オリフィスを中心として対称的に、かつそれに隣接して配置され、前記エレクトロスプレーイオン化オリフィスから排出される溶液の霧化を実施するように構成される、請求項３３に記載のマイクロ流体チップ。

【請求項35】

前記エレクトロスプレーイオン化オリフィスは、前記基材の縁または角上に配置される、請求項３３－３４のいずれか１項に記載のマイクロ流体チップ。

【請求項36】

前記２つまたはそれを上回るガス出口オリフィスは、前記エレクトロスプレーイオン化オリフィスに隣接する前記基材の縁上に配置される、請求項３５に記載のマイクロ流体チップ。

【請求項37】

前記流体チャネルは、分離チャネルを備える、請求項２９－３６のいずれか１項に記載のマイクロ流体チップ。

【請求項38】

前記マイクロ流体チップは、等電点電気泳動または電気泳動分離を実施するように構成される、請求項２９－３７のいずれか１項に記載のマイクロ流体チップ。

【請求項39】

前記ガスは、霧化装置ガスである、請求項２９－３８のいずれか１項に記載のマイクロ流体チップ。

【請求項40】

前記霧化装置ガスは、空気、窒素、酸素、亜酸化窒素、フルオロウレタン、ヘリウム、アルゴン、メタノール、またはそれらの任意の組み合わせを備える、請求項３９に記載のマイクロ流体チップ。

【請求項41】

前記エレクトロスプレーイオン化オリフィスがその上に配置される前記基材の縁または前記基材の角の少なくとも一部上に、疎水性コーティングをさらに備える、請求項３５－４０のいずれか１項に記載のマイクロ流体チップ。

【請求項42】

マイクロ流体チップであって、
ａ）基材であって、前記基材は、
ｉ）流体入口ポートと流体連通する近位端と、エレクトロスプレーイオン化オリフィスと流体連通する遠位端を備える流体チャネルと、
ｉｉ）それぞれがガス入口ポートと流体連通する近位端と、ガス出口オリフィスと流体連通する遠位端とを備える少なくとも２つのガスチャネルと
を備える、基材
を備え、
前記少なくとも１つの流体入口ポートおよび前記少なくとも２つのガス入口ポートは、前記基材の第１の縁に沿って配置される、マイクロ流体チップ。

【請求項43】

前記エレクトロスプレーイオン化オリフィスは、前記基材の第２の縁上に位置付けられる、請求項４２に記載のマイクロ流体チップ。

【請求項44】

前記エレクトロスプレーイオン化オリフィスは、前記第１の縁を備えない前記基材の角上に位置付けられる、請求項４３に記載のマイクロ流体チップ。

【請求項45】

前記基材は、約２．０ｍｍ厚未満である、請求項４２－４４のいずれか１項に記載のマイクロ流体チップ。

【請求項46】

前記流体チャネルは、電気泳動分離を実施するように構成される分離チャネルを備える、請求項４２－４５のいずれか１項に記載のマイクロ流体チップ。

【請求項47】

前記流体チャネルは、等電点電気泳動分離を実施するように構成される分離チャネルを備える、請求項４２－４５のいずれか１項に記載のマイクロ流体チップ。

【請求項48】

前記基材は、第１の分離チャネルと、第２の分離チャネルとを備え、前記第１の分離チャネルの遠位端は、前記第２の分離チャネルの近位端と流体連通し、前記第２の分離チャネルの遠位端は、前記エレクトロスプレーイオン化オリフィスと流体連通する、請求項４６－４７のいずれか１項に記載のマイクロ流体チップ。

【請求項49】

前記第１の分離チャネルは、クロマトグラフ分離を実施するように構成され、前記第２の分離チャネルは、電気泳動分離を実施するように構成される、請求項４８に記載のマイクロ流体チップ。

【請求項50】

前記第１の分離チャネルは、クロマトグラフ分離を実施するように構成され、前記第２の分離チャネルは、等電点電気泳動分離を実施するように構成される、請求項４８に記載のマイクロ流体チップ。

【請求項51】

前記流体チャネルは、被分析物の混合物を備えるサンプルの等電点電気泳動分離を実施するように構成される分離チャネルを備え、前記基材はさらに、前記分離チャネルの遠位端と流体連通し、動員電解質の電気泳動導入を前記分離チャネルの遠位端に提供するように構成される動員電解質チャネルを備える、請求項４２－５０のいずれか１項に記載のマイクロ流体チップ。

【請求項52】

マイクロ流体チップからエレクトロスプレーイオン化を実施するための方法であって、
ａ）基材を備えるマイクロ流体チップを提供することであって、前記基材は、
ｉ）エレクトロスプレーイオン化オリフィスと流体連通する遠位端を備える少なくとも１つの流体チャネルと、
ｉｉ）前記エレクトロスプレーイオン化オリフィスに隣接するガス出口オリフィスにガスを送達するように構成される少なくとも１つのガスチャネルと
を備える、ことと、
ｂ）溶液が前記エレクトロスプレーイオン化オリフィスから排出されるように、前記溶液を前記少なくとも１つの流体チャネルを通して流動させることと、
ｃ）ガスが前記ガス出口オリフィスから排出されるように、前記ガスを前記少なくとも１つのガスチャネルを通して流動させることと
を含み、
前記基材の温度は、前記少なくとも１つのガスチャネルを通して流動する前記ガスの温度によって制御される、方法。

【請求項53】

前記ガスの温度は、約４℃～約１００℃に及ぶ、請求項５２に記載の方法。

【請求項54】

前記基材の温度は、約１０℃～約５０℃に及ぶ、請求項５２または請求項５３に記載の方法。

【請求項55】

前記基材の平均温度は、３０±５℃に保持される、請求項５２－５４のいずれか１項に記載の方法。

【請求項56】

前記少なくとも１つの流体チャネルは、分離チャネルを備える、請求項５２－５５のいずれか１項に記載の方法。

【請求項57】

前記分離チャネルは、被分析物の混合物を備えるサンプルの等電点電気泳動分離を実施するように構成される、請求項５６に記載の方法。

【請求項58】

前記分離チャネルは、被分析物の混合物を備えるサンプルの電気泳動分離を実施するように構成される、請求項５６に記載の方法。

【請求項59】

前記マイクロ流体チップがサンプルを質量分析計の中に導入するように構成されるときに達成されるエレクトロスプレーイオン化性能は、総質量質量分析信号強度における１．０％標準誤差未満の変動によって特徴付けられる、請求項５２－５８のいずれか１項に記載の方法。

【請求項60】

前記マイクロ流体チップがサンプルを質量分析計の中に導入するように構成されるときのエレクトロスプレーイオン化性能は、総質量質量分析信号強度における０．１％標準誤差未満の変動によって特徴付けられる、請求項５２－５９のいずれか１項に記載の方法。

【請求項61】

安定エレクトロスプレーイオン化性能を提供するための方法であって、
ａ）基材を備えるマイクロ流体チップを提供することであって、前記基材は、（ｉ）エレクトロスプレーイオン化オリフィスと流体連通する遠位端を有する流体チャネルと、（ｉｉ）ガス出口オリフィスと流体連通する遠位端を有するガスチャネルとを備える、ことと、
ｂ）溶液を前記流体チャネルを通して流動させることと、
ｃ）ガスを前記ガスチャネルを通して流動させることと、
ｄ）前記ガスおよび溶液に関する体積流率の比が１０００：１～１，０００，０００：１に及ぶように、前記ガスの流率および前記溶液の流率を制御することと
を含む、方法。

【請求項62】

前記ガスおよび溶液に関する体積流率の比は、１０，０００：１～５００，０００：１に及ぶ、請求項６１に記載の方法。

【請求項63】

前記溶液の流動は、圧力、重力、動電力、またはそれらの任意の組み合わせによって制御される、請求項６１または請求項６２に記載の方法。

【請求項64】

前記ガスの流動は、圧縮ガス源によって提供される、請求項６１－６３のいずれか１項に記載の方法。

【請求項65】

前記溶液に関する体積流率は、２５μＬ／分未満である、請求項６１－６４のいずれか１項に記載の方法。

【請求項66】

前記マイクロ流体チップは、２つまたはそれを上回るガスチャネルを備え、それぞれがガス出口オリフィスと流体連通する遠位端を備え、前記２つまたはそれを上回るガス出口オリフィスは、前記エレクトロスプレーイオン化オリフィスを中心として対称的に、かつそれに隣接して配置される、請求項６１－６５のいずれか１項に記載の方法。

【請求項67】

前記エレクトロスプレーイオン化オリフィスは、前記基材の縁または角上に配置される、請求項６１－６６のいずれか１項に記載の方法。

【請求項68】

前記１つまたはそれを上回るガス出口オリフィスは、前記基材の縁上の前記エレクトロスプレーイオン化オリフィスに隣接して配置される、請求項６７に記載の方法。

【請求項69】

前記マイクロ流体チップがサンプルを質量分析計の中に導入するように構成されるときに達成されるエレクトロスプレーイオン化性能は、総質量質量分析信号強度における１．０％標準誤差未満の変動によって特徴付けられる、請求項６１－６８のいずれか１項に記載の方法。

【請求項70】

前記マイクロ流体チップがサンプルを質量分析計の中に導入するように構成されるときのエレクトロスプレーイオン化性能は、総質量質量分析信号強度における０．１％標準誤差未満の変動によって特徴付けられる、請求項６１－６９のいずれか１項に記載の方法。

【請求項71】

安定エレクトロスプレーイオン化性能を提供するための方法であって、
ａ）基材を備えるマイクロ流体チップを提供することであって、前記基材は、（ｉ）エレクトロスプレーイオン化オリフィスと流体連通する遠位端を有する流体チャネルと、（ｉｉ）ガス出口オリフィスと流体連通する遠位端を有するガスチャネルとを備える、ことと、
ｂ）溶液を前記流体チャネルを通して流動させることと、
ｃ）ガスを前記ガスチャネルを通して流動させることと、
ｄ）前記ガス出口オリフィスにおける前記ガスに関する流速および前記エレクトロスプレーイオン化オリフィスにおける前記溶液に関する流速の比が、１００：１～１，０００，０００：１に及ぶように、前記ガスの流率および前記溶液の流率を制御することと
を含む、方法。

【請求項72】

前記ガス出口オリフィスにおける前記ガスに関する流速および前記エレクトロスプレーイオン化オリフィスにおける前記溶液に関する流速の比は、５００：１～５，０００：１に及ぶ、請求項７１に記載の方法。

【請求項73】

前記ガス出口オリフィスにおける前記ガスに関する流速および前記エレクトロスプレーイオン化オリフィスにおける前記溶液に関する流速の比は、１，０００：１～３，０００：１に及ぶ、請求項７１または請求項７２に記載の方法。

【請求項74】

マイクロ流体カートリッジであって、
ａ）マイクロ流体チップの縁上に配置される少なくとも１つの流体ポートおよび少なくとも２つのガスポートを備えるマイクロ流体チップと、
ｂ）前記マイクロ流体チップと流体連通し、前記マイクロ流体チップの少なくとも一部を包含するように構成されるマイクロ流体カートリッジ構成要素であって、前記マイクロ流体カートリッジ構成要素は、前記マイクロ流体チップの前記少なくとも１つの流体ポートおよび少なくとも２つのガスポートと整合する少なくとも１つの流体ポートおよび少なくとも２つのガスポートを備える、マイクロ流体カートリッジ構成要素と
を備える、マイクロ流体カートリッジ。

【請求項75】

前記マイクロ流体チップの縁と前記カートリッジの表面との間に配置される１つまたはそれを上回るエラストマ構成要素をさらに備え、前記１つまたはそれを上回るエラストマ構成要素は、力の印加に応じて、前記マイクロ流体チップの前記少なくとも１つの流体ポートおよび少なくとも２つのガスポートと前記マイクロ流体カートリッジ構成要素の前記少なくとも１つの流体ポートおよび少なくとも２つのガスポートとの間に実質的無漏出シールを形成する、請求項７４に記載のマイクロ流体カートリッジ。

【請求項76】

前記マイクロ流体チップの縁は、約２．０ｍｍ厚未満である、請求項７４または請求項７５に記載のマイクロ流体カートリッジ。

【請求項77】

前記マイクロ流体チップの縁は、約１±０．４ｍｍ厚である、請求項７４－７６のいずれか１項に記載のマイクロ流体カートリッジ。

【請求項78】

システムであって、
ａ）２つまたはそれを上回る流体ポートを備え、前記システムから除去可能であるように構成されるマイクロ流体カートリッジと、
ｂ）２つまたはそれを上回る流体相互接続を備える器具と
を備え、
前記２つまたはそれを上回る流体相互接続のそれぞれは、前記２つまたはそれを上回る流体相互接続および前記マイクロ流体カートリッジの前記２つまたはそれを上回る流体ポートを備えるアセンブリへの力の印加に応じて、前記器具の流体ラインと前記マイクロ流体カートリッジの流体ポートとの間に実質的無漏出流体継手を提供するように構成され、
前記実質的無漏出流体継手は、２つまたはそれを上回る流体ラインのうちの２つ内の相対的流体圧力が少なくとも１０倍変動するときに維持される、
システム。

【請求項79】

前記実質的無漏出流体継手は、前記２つまたはそれを上回る流体ラインのうちの２つ内の相対的流体圧力が少なくとも１００倍変動するときに維持される、請求項７８に記載のシステム。

【請求項80】

前記２つまたはそれを上回る流体相互接続のそれぞれは、独立してばね荷重された継手を備える、請求項７８または請求項７９に記載のシステム。

【請求項81】

前記独立してばね荷重された継手は、前記マイクロ流体カートリッジ内に孔を備える流体ポートと噛合する平坦面シール継手を備える、請求項８０に記載のシステム。

【請求項82】

前記マイクロ流体デバイスは、それぞれが前記エレクトロスプレーイオン化オリフィスに直接隣接して配置されるガス出口オリフィスを備える３つまたはそれを上回るガスチャネルを備える、請求項１－８のいずれか１項に記載のマイクロ流体チップ。

【請求項83】

前記３つまたはそれを上回るガスチャネルのうちの少なくとも１つは、前記基材内に配置され、前記３つまたはそれを上回るガスチャネルのうちの少なくとも１つは、前記少なくとも１つのガスチャネルが前記基材と同一平面内に位置しないように、前記基材に直接隣接して位置付けられる前記マイクロ流体チップの補助構成要素内に配置される、請求項８２に記載のマイクロ流体チップ。

【請求項84】

前記補助構成要素内に配置される前記３つまたはそれを上回るガスチャネルのうちの少なくとも１つは、そのガス出口オリフィスが、前記基材のものと略垂直な平面にあり、前記エレクトロスプレーイオン化オリフィスを中心として対称的に、かつそれに直接隣接して位置付けられるように位置付けられる、請求項８３に記載のマイクロ流体チップ。

【請求項85】

前記補助構成要素内に配置される前記３つまたはそれを上回るガスチャネルのうちの少なくとも１つは、そのガス出口オリフィスが、前記基材のものに対して回転され、前記エレクトロスプレーイオン化オリフィスを中心として半径方向対称対様式において、かつそれに直接隣接して位置付けられる１つまたはそれを上回る平面にあるように位置付けられる、請求項８４に記載のマイクロ流体チップ。

【請求項86】

等電点電気泳動が、流体を前記流体入口ポートから前記分離チャネルを通して流動させながら実施される、請求項４７に記載のマイクロ流体チップ。

【請求項87】

エレクトロスプレーイオン化が、流体を前記流体入口ポートから前記第１および第２の分離チャネルを通して流動させながら実施される、請求項４８に記載のマイクロ流体チップ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本願は、２０２０年４月２８日に出願され、「Ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ Ｄｅｖｉｃｅｓ ｗｉｔｈ Ｇａｓ Ｃｈａｎｎｅｌｓ ｆｏｒ Ｓａｍｐｌｅ Ｎｅｂｕｌｉｚａｔｉｏｎ」と題された、米国特許出願第６３／０１６，８８０号の優先権を主張する。第‘８８０号出願は、参照することによってその全体として本明細書に組み込まれる。

【背景技術】

【0002】

被分析物の本質的な品質に基づくより複雑な被分析物混合物からの被分析物成分の分離およびその品質の状態に関して濃縮される分画のセットの提供は、分析化学の重要な部分である。このように複雑な混合物を簡略化することは、下流分析の複雑性を低減させる。しかしながら、質量分析法等の公知の濃縮方法および／またはデバイスを分析機器ならびに／もしくは技法と界面接触させることを試みるとき、複雑な問題が、生じ得る。例えば、サンプルを質量分析計の中に導入するための方法は、エレクトロスプレーイオン化（ＥＳＩ）である。しかしながら、ＥＳＩでは、大液滴の形成は、汚染物質を導入し、質量分析法の分析性能に悪影響を及ぼし得る。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0003】

本明細書に認識されるものは、質量分析計の中へのサンプルの導入に先立って、およびその間、液滴サイズおよび汚染を低減させるための方法、デバイス、およびシステムの必要性である。本明細書に開示されるものは、サンプル処理および特性評価のための方法、デバイス、ならびにシステム、およびその種々の使用である。第１の側面では、本開示は、被分析物の混合物内の被分析物の分離および特性評価を実施するための方法、デバイス、ならびにシステムに関し、より具体的には、エレクトスプレーイオン化に先立って、またはその間、サンプルを霧化するためのデバイス（および関連方法ならびにシステム）に関する。第２の側面では、本開示は、１回またはそれを上回る分離反応（例えば、等電点電気泳動）を実施するように設計され、その後、質量分析による特性評価のための分離された被分析物の動員、霧化、およびエレクトスプレーイオン化が続く、マイクロ流体デバイス（および関連方法ならびにシステム）に関する。

【0004】

本明細書に提供されるものは、生物医学研究、臨床診断、および医薬品製造における潜在的用途を伴って、被分析物混合物内の被分析物の分離および分析のための改良された定量的性能を可能にする、方法、デバイス、ならびにシステムである。例えば、生物学的薬物および薬物候補（例えば、タンパク質）の厳格な特性評価が、規制機関によって要求される。本明細書に説明される方法およびデバイスは、タンパク質および／または他の被分析物を特性評価するために好適であり得る。いくつかの事例では、本明細書に説明される方法およびデバイスは、１つまたはそれを上回る濃縮ステップが、被分析物混合物を濃縮被分析物分画に分離するように実施される、被分析物混合物を特性評価することに関し得る。いくつかの事例では、本明細書に説明される方法およびデバイスは、１つまたはそれを上回る濃縮ステップを実施し、サンプルの高スループット特性評価のために多重化形式で被分析物混合物を濃縮被分析物分画に分離することに関し得る。いくつかの事例では、本明細書に説明される方法およびデバイスは、１つまたはそれを上回る濃縮ステップが、被分析物混合物を、続いて、エレクトスプレーイオン化界面を介して質量分析計の中に導入される、濃縮被分析物分画に分離するように実施される、被分析物混合物を特性評価することに関する。いくつかの事例では、本明細書に説明される方法およびデバイスは、エレクトロスプレーイオン化の間、サンプルを霧化し、それによって、分析器具（例えば、質量分析計）の中に導入されるサンプルの液滴サイズを減少させるための１つまたはそれを上回るガスチャネルの使用を含む。いくつかの事例では、本明細書に説明される方法およびデバイスは、エレクトロスプレーイオン化の間、サンプルを霧化するための１つまたはそれを上回るガスチャネルを含む、１つまたはそれを上回るマイクロ流体デバイスの使用を含む。開示される方法およびデバイスは、被分析物分離ならびに特性評価の便宜性、再現性、および／または分析性能の改良を提供し得る。

【0005】

ある側面では、本明細書に開示されるものは、マイクロ流体チップであって、ａ）基材であって、ｉ）エレクトロスプレーイオン化オリフィスと流体連通する、遠位端を備える、流体チャネルと、ｉｉ）エレクトロスプレーイオン化オリフィスに隣接して配置される、ガス出口オリフィスと流体連通する、遠位端を備える、ガスチャネルとを備える、基材を備え、流体チャネルの遠位端とガスチャネルの遠位端との間の角度は、約０度～約３０度に及ぶ、マイクロ流体チップである。

【0006】

いくつかの実施形態では、エレクトロスプレーイオン化オリフィスは、基材の縁または角もしくは先端上に配置される。いくつかの実施形態では、ガス出口オリフィスは、エレクトロスプレーイオン化オリフィスに隣接する基材の縁上に配置される。いくつかの実施形態では、基材は、２つまたはそれを上回るガスチャネルを備え、それぞれ、ガス出口オリフィスと流体連通する、遠位端を備える。いくつかの実施形態では、２つまたはそれを上回るガス出口オリフィスは、エレクトロスプレーイオン化オリフィスに隣接して、かつそれを中心として対称的に配置される。いくつかの実施形態では、角度は、約１０度～約２０度に及ぶ。いくつかの実施形態では、角度は、約１５±５度である。いくつかの実施形態では、ガス出口オリフィスは、エレクトロスプレーイオン化オリフィスから排出される、溶液の霧化を実施するように構成される。いくつかの実施形態では、マイクロ流体デバイスは、それぞれ、エレクトロスプレーイオン化オリフィスに隣接して配置される、ガス出口オリフィスを備える、３つまたはそれを上回るガスチャネルを備える。いくつかの実施形態では、３つまたはそれを上回るガスチャネルのうちの少なくとも１つは、基材内に配置され、３つまたはそれを上回るガスチャネルのうちの少なくとも１つは、少なくとも１つのガスチャネルが基材と同一平面内に位置しないように、基材に隣接して位置付けられる、マイクロ流体チップの補助構成要素内に配置される。いくつかの実施形態では、補助構成要素内に配置される、３つまたはそれを上回るガスチャネルのうちの少なくとも１つは、そのガス出口オリフィスが、基材のものと略垂直な平面内にあって、エレクトロスプレーイオン化オリフィスを中心として対称的に、かつそれに隣接して位置付けられるように位置付けられる。いくつかの実施形態では、補助構成要素内に配置される、３つまたはそれを上回るガスチャネルのうちの少なくとも１つは、そのガス出口オリフィスが、基材のものに対して回転され、エレクトロスプレーイオン化オリフィスを中心として、かつそれに隣接して、半径方向対称対様式において位置付けられる、１つまたはそれを上回る平面内にあるように位置付けられる。いくつかの実施形態では、流体チャネルは、分離チャネルを備える。いくつかの実施形態では、マイクロ流体チップは、流体チャネル内において、被分析物の混合物を備えるサンプルの等電点電気泳動または電気泳動分離を実施するように構成される。いくつかの実施形態では、流体チャネルは、約２０μｍ～約６００μｍに及ぶ幅を有する。いくつかの実施形態では、流体チャネルは、約１０μｍ～約１００μｍに及ぶ深度を有する。いくつかの実施形態では、流体チャネルは、約０．２５ｃｍ～約３０ｃｍに及ぶ長さを有する。いくつかの実施形態では、エレクトロスプレーイオン化オリフィスは、略正方形、長方形、円形、長円形、または菱形形状断面を有する。いくつかの実施形態では、エレクトロスプレーイオン化オリフィスは、約１０μｍ～約１００μｍに及ぶ最大断面寸法を有する。いくつかの実施形態では、ガスチャネルは、約２０μｍ～約２００μｍに及ぶ幅を有する。いくつかの実施形態では、ガスチャネルは、約１０μｍ～約１００μｍに及ぶ深度を有する。いくつかの実施形態では、ガスチャネルは、約０．２ｃｍ～約２０ｃｍに及ぶ長さを有する。いくつかの実施形態では、ガス出口オリフィスは、略正方形、長方形、円形、長円形、または菱形形状断面を有する。いくつかの実施形態では、ガス出口オリフィスは、約１０μｍ～約５０μｍに及ぶ最大断面寸法を有する。いくつかの実施形態では、ガス出口オリフィスは、エレクトロスプレーイオン化オリフィスの１００μｍ以内に配置される。いくつかの実施形態では、ガス出口オリフィスは、エレクトロスプレーイオン化オリフィスの５０μｍ以内に配置される。いくつかの実施形態では、ガス出口オリフィスは、エレクトロスプレーイオン化オリフィスの１０μｍ以内に配置される。いくつかの実施形態では、基材は、ガラス、シリコン、ポリマー、またはそれらの任意の組み合わせから加工される。

【0007】

本開示の別の側面では、本明細書に提供されるものは、マイクロ流体チップであって、ａ）基材であって、ｉ）それぞれ、ガスをガス出口オリフィスに送達するように構成される、異なる長さの２つまたはそれを上回るガスチャネルを備える、基材を備え、２つまたはそれを上回るガスチャネルのうちの少なくとも１つの寸法は、２つまたはそれを上回るガスチャネルのそれぞれが略同一流体力学的流動抵抗を有するように、その長さの一部に沿って調節される、マイクロ流体チップである。

【0008】

いくつかの実施形態では、２つまたはそれを上回るガスチャネルのうちの少なくとも１つの断面積は、その長さの一部に沿って調節される。いくつかの実施形態では、２つまたはそれを上回るガスチャネルの長さにおける最小差異は、約１ｃｍ～約１０ｃｍに及ぶ。いくつかの実施形態では、２つまたはそれを上回るガスチャネルの長さにおける最大差異は、約１ｃｍ～約１０ｃｍに及ぶ。いくつかの実施形態では、基材はさらに、エレクトロスプレーイオン化オリフィスと流体連通する、遠位端を備える、流体チャネルを備える。いくつかの実施形態では、２つまたはそれを上回るガス出口オリフィスは、エレクトロスプレーイオン化オリフィスを中心として対称的に、かつそれに隣接して配置され、エレクトロスプレーイオン化オリフィスから排出される、溶液の霧化を実施するように構成される。いくつかの実施形態では、エレクトロスプレーイオン化オリフィスは、基材の縁または角上に配置される。いくつかの実施形態では、２つまたはそれを上回るガス出口オリフィスは、エレクトロスプレーイオン化オリフィスに隣接する基材の縁上に配置される。いくつかの実施形態では、流体チャネルは、分離チャネルを備える。いくつかの実施形態では、マイクロ流体チップは等電点電気泳動または電気泳動分離を実施するように構成される。いくつかの実施形態では、ガスは、霧化装置ガスである。いくつかの実施形態では、霧化装置ガスは、空気、窒素、酸素、亜酸化窒素、フルオロウレタン、ヘリウム、アルゴン、メタノール、またはそれらの任意の組み合わせを備える。いくつかの実施形態では、マイクロ流体チップはさらに、その上にエレクトロスプレーイオン化オリフィスが配置される、基材の縁または基材の角の少なくとも一部上に、疎水性コーティングを備える。

【0009】

別の側面では、本明細書に開示されるものは、マイクロ流体チップであって、基材であって、ｉ）流体入口ポートと流体連通する、近位端と、エレクトロスプレーイオン化オリフィスと流体連通する、遠位端を備える、流体チャネルと、ｉｉ）それぞれ、ガス入口ポートと流体連通する、近位端と、ガス出口オリフィスと流体連通する、遠位端とを備える、少なくとも２つのガスチャネルとを備える、基材を備え、少なくとも１つの流体入口ポートおよび少なくとも２つのガス入口ポートは、基材の第１の縁に沿って配置される、マイクロ流体チップである。

【0010】

いくつかの実施形態では、エレクトロスプレーイオン化オリフィスは、基材の第２の縁上に位置付けられる。いくつかの実施形態では、エレクトロスプレーイオン化オリフィスは、第１の縁を備えない、基材の角上に位置付けられる。いくつかの実施形態では、基材は、約２．０ｍｍ厚未満である。いくつかの実施形態では、流体チャネルは、電気泳動分離を実施するように構成される、分離チャネルを備える。いくつかの実施形態では、流体チャネルは等電点電気泳動分離を実施するように構成される、分離チャネルを備える。いくつかの実施形態では、基材は、第１の分離チャネルと、第２の分離チャネルとを備え、第１の分離チャネルの遠位端は、第２の分離チャネルの近位端と流体連通し、第２の分離チャネルの遠位端は、エレクトロスプレーイオン化オリフィスと流体連通する。いくつかの実施形態では、第１の分離チャネルは、クロマトグラフ分離を実施するように構成され、第２の分離チャネルは、電気泳動分離を実施するように構成される。いくつかの実施形態では、第１の分離チャネルは、クロマトグラフ分離を実施するように構成され、第２の分離チャネルは、等電点電気泳動分離を実施するように構成される。いくつかの実施形態では、流体チャネルは、被分析物の混合物を備えるサンプルの等電点電気泳動分離を実施するように構成される、分離チャネルを備え、基材はさらに、分離チャネルの遠位端と流体連通し、動員電解質の電気泳動導入を分離チャネルの遠位端に提供するように構成される、動員電解質チャネルを備える。

【0011】

本明細書に開示されるものは、別の側面では、マイクロ流体チップからエレクトロスプレーイオン化を実施するための方法であって、ａ）基材を備える、マイクロ流体チップを提供するステップであって、基材は、ｉ）エレクトロスプレーイオン化オリフィスと流体連通する遠位端を備える少なくとも１つの流体チャネルと、ｉｉ）ガスを、エレクトロスプレーイオン化オリフィスに隣接する、ガス出口オリフィスに送達するように構成される、少なくとも１つのガスチャネルとを備える、ステップと、ｂ）溶液がエレクトロスプレーイオン化オリフィスから排出されるように、溶液を少なくとも１つの流体チャネルを通して流動させるステップと、ｃ）ガスがガス出口オリフィスから排出されるように、ガスを少なくとも１つのガスチャネルを通して流動させるステップとを含み、基材の温度は、少なくとも１つのガスチャネルを通して流動するガスの温度によって制御される、方法である。

【0012】

いくつかの実施形態では、ガスの温度は、約４℃～約１００℃に及ぶ。いくつかの実施形態では、基材の温度は、約１０℃～約５０℃に及ぶ。いくつかの実施形態では、基材の平均温度は、３０±５℃に保持される。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの流体チャネルは、分離チャネルを備える。いくつかの実施形態では、分離チャネルは、被分析物の混合物を備えるサンプルの等電点電気泳動分離を実施するように構成される。いくつかの実施形態では、分離チャネルは、被分析物の混合物を備えるサンプルの電気泳動分離を実施するように構成される。いくつかの実施形態では、マイクロ流体チップがサンプルを質量分析計の中に導入するように構成されるときに達成される、エレクトロスプレーイオン化性能は、総質量質量分析信号強度における１．０％標準誤差未満の変動によって特徴付けられる。いくつかの実施形態では、マイクロ流体チップがサンプルを質量分析計の中に導入するように構成されるときのエレクトロスプレーイオン化性能は、総質量質量分析信号強度における０．１％標準誤差未満の変動によって特徴付けられる。

【0013】

さらに別の側面では、本明細書に開示されるものは、安定エレクトロスプレーイオン化性能を提供するための方法であって、ａ）基材を備える、マイクロ流体チップを提供するステップであって、基材は、（ｉ）エレクトロスプレーイオン化オリフィスと流体連通する、遠位端を有する、流体チャネルと、（ｉｉ）ガス出口オリフィスと流体連通する、遠位端を有する、ガスチャネルとを備える、ステップと、ｂ）溶液を流体チャネルを通して流動させるステップと、ｃ）ガスをガスチャネルを通して流動させるステップと、ｄ）ガスおよび溶液に関する体積流率の比が１０００：１～１，０００，０００：１に及ぶように、ガスの流率および溶液の流率を制御するステップとを含む、方法である。いくつかの実施形態では、ガスおよび溶液に関する体積流率の比は、１０，０００：１～１，０００，０００：１に及ぶ。いくつかの実施形態では、ガスおよび溶液に関する体積流率の比は、１０，０００：１～５００，０００：１、より具体的には、１０，０００：１～３００，０００：１に及ぶ。

【0014】

いくつかの実施形態では、溶液の流動は、圧力、重力、動電力、またはそれらの任意の組み合わせによって制御される。いくつかの実施形態では、ガスの流動は、圧縮ガス源によって提供される。いくつかの実施形態では、溶液に関する体積流率は、２５μＬ／分未満である。いくつかの実施形態では、マイクロ流体チップは、２つまたはそれを上回るガスチャネルを備え、各ガス出口オリフィスと流体連通する、遠位端を備え、２つまたはそれを上回るガス出口オリフィスは、エレクトロスプレーイオン化オリフィスを中心として対称的に、かつそれに隣接して配置される。いくつかの実施形態では、エレクトロスプレーイオン化オリフィスは、基材の縁または角上に配置される。いくつかの実施形態では、１つまたはそれを上回るガス出口オリフィスは、基材の縁上のエレクトロスプレーイオン化オリフィスに隣接して配置される。いくつかの実施形態では、マイクロ流体チップがサンプルを質量分析計の中に導入するように構成されるときに達成される、エレクトロスプレーイオン化性能は、総質量質量分析信号強度における１．０％標準誤差未満の変動によって特徴付けられる。いくつかの実施形態では、マイクロ流体チップがサンプルを質量分析計の中に導入するように構成されるときのエレクトロスプレーイオン化性能は、総質量質量分析信号強度における０．１％標準誤差未満の変動によって特徴付けられる。

【0015】

別の側面では、本明細書に開示されるものは、安定エレクトロスプレーイオン化性能を提供するための方法であって、ａ）基材を備える、マイクロ流体チップを提供するステップであって、基材は、（ｉ）エレクトロスプレーイオン化オリフィスと流体連通する、遠位端を有する、流体チャネルと、（ｉｉ）ガス出口オリフィスと流体連通する、遠位端を有する、ガスチャネルとを備える、ステップと、ｂ）溶液を流体チャネルを通して流動させるステップと、ｃ）ガスをガスチャネルを通して流動させるステップと、ｄ）ガス出口オリフィスにおけるガスに関する流速およびエレクトロスプレーイオン化オリフィスにおける溶液に関する流速の比が、１００：１～１，０００，０００：１に及ぶように、ガスの流率および溶液の流率を制御するステップとを含む、方法である。いくつかの実施形態では、ガス出口オリフィスにおけるガスに関する流速およびエレクトロスプレーイオン化オリフィスにおける溶液に関する流速の比は、５００：１～５，０００：１に及ぶ。

【0016】

いくつかの実施形態では、ガス出口オリフィスにおけるガスに関する流速およびエレクトロスプレーイオン化オリフィスにおける溶液に関する流速の比は、１，０００：１～３，０００：１に及ぶ。

【0017】

さらに別の側面では、本明細書に提供されるものは、マイクロ流体カートリッジであって、ａ）マイクロ流体チップの縁上に配置される、少なくとも１つの流体ポートおよび少なくとも２つのガスポートを備える、マイクロ流体チップと、ｂ）マイクロ流体チップと流体連通し、マイクロ流体チップの少なくとも一部を包含するように構成される、マイクロ流体カートリッジ構成要素であって、マイクロ流体チップの少なくとも１つの流体ポートおよび少なくとも２つのガスポートと整合する、少なくとも１つの流体ポートおよび少なくとも２つのガスポートを備える、マイクロ流体カートリッジ構成要素とを備える、マイクロ流体カートリッジである。

【0018】

いくつかの実施形態では、マイクロ流体カートリッジはさらに、マイクロ流体チップの縁とカートリッジの表面との間に配置される、１つまたはそれを上回るエラストマ構成要素を備え、１つまたはそれを上回るエラストマ構成要素は、力の印加に応じて、マイクロ流体チップの少なくとも１つの流体ポートおよび少なくとも２つのガスポートとマイクロ流体カートリッジ構成要素の少なくとも１つの流体ポートおよび少なくとも２つのガスポートとの間に実質的無漏出シールを形成する。いくつかの実施形態では、マイクロ流体チップの縁は、約２．０ｍｍ厚未満である。いくつかの実施形態では、マイクロ流体チップの縁は、約１±０．１ｍｍ厚である。

【0019】

別の側面では、本明細書に開示されるは、システムであって、ａ）２つまたはそれを上回る流体ポートを備え、システムから除去可能であるように構成される、マイクロ流体カートリッジと、ｂ）２つまたはそれを上回る流体相互接続を備える、器具とを備え、２つまたはそれを上回る流体相互接続はそれぞれ、２つまたはそれを上回る流体相互接続およびマイクロ流体カートリッジの２つまたはそれを上回る流体ポートを備える、アセンブリへの力の印加に応じて、器具の流体ラインとマイクロ流体カートリッジの流体ポートとの間に実質的無漏出流体継手を提供するように構成され、実質的無漏出流体継手は、２つまたはそれを上回る流体ラインのうちの２つ内の相対的流体圧力が少なくとも１０倍変動するときに維持される、システムである。

【0020】

いくつかの実施形態では、実質的無漏出流体継手は、２つまたはそれを上回る流体ラインのうちの２つ内の相対的流体圧力が少なくとも１００倍変動するときに維持される。いくつかの実施形態では、２つまたはそれを上回る流体相互接続はそれぞれ、独立してばね荷重された継手を備える。いくつかの実施形態では、独立してばね荷重された継手は、マイクロ流体カートリッジ内に孔を備える流体ポートと噛合する、平坦面シール継手を備える。
（参照による組み込み）

【0021】

本明細書に述べられる全ての出版物、特許、および特許出願は、各個々の出版物、特許、または特許出願が、参照することによってその全体として組み込まれるように具体的かつ個別に示された場合と同一の程度に、参照することによってそれらの全体として本明細書に組み込まれる。本明細書の用語と組み込まれた参考文献内の用語との間の矛盾の場合、本明細書の用語が優先される。

【図面の簡単な説明】

【0022】

本発明の新規の特徴が、添付の請求項に詳細に記載される。本発明の特徴および利点のさらなる理解が、本発明の原理が利用される、例証的実施形態を記載する以下の詳細な説明、および付随する図面を参照することによって、得られるであろう。

【0023】

【図1A】図１Ａは、本開示の一側面による、複数の等電点電気泳動反応のための複数のチャネルを備える、マイクロ流体チップの非限定的概略図を提供する。

【0024】

【図1B】図１Ｂは、本開示の別の側面による、分離反応を実施するためのエレクトロスプレー先端を備える、例示的マイクロ流体チップの流体チャネルネットワークの非限定的概略図を提供する。

【0025】

【図2】図２Ａ－２Ｂは、デバイスの縁に位置付けられる、入口ポートを伴う、ガスチャネルおよび分離チャネルを備える、マイクロ流体チップの非限定的概略図を提供する。図２Ａは、マイクロ流体チップの占有面積を示す。図２Ｂは、流体チャネルおよびガス出口オリフィスの上下図を示す。

【0026】

【図3】図３Ａ－３Ｄは、本明細書に説明されるマイクロ流体チップの改変可能側面（例えば、設計パラメータ）の非限定的概略図を提供する。図３Ａは、流体チャネルの遠位端とガスチャネルの遠位端との間の角度を示す。図３Ｂは、ガス出口オリフィスの直径を示す。図３Ｃは、流体チャネルの遠位端とガスチャネルの遠位端との間の近接度を示す。図３Ｄは、マイクロ流体チップの縁とガスチャネルの遠位端との間の角度を示す。

【0027】

【図4】図４Ａ－４Ｂは、流体チャネル（例えば、分離チャネルの端部）に隣接して対称ガスチャネルを備える、基材を備える、マイクロ流体チップの１つの設計の顕微鏡写真の非限定的実施例を提供する。図４Ａは、マイクロ流体チップの１つの設計の顕微鏡写真を示す。図４Ｂは、マイクロ流体チップの別の設計の顕微鏡写真を示す。

【0028】

【図5】図５Ａ－５Ｃは、分離チャネルと、ガスチャネルとを備える、例示的マイクロ流体チップの付加的非限定的概略図を提供する。図５Ａは、マイクロ流体チップの占有面積を示す。図５Ｂは、流体チャネルおよびガス出口オリフィスの上下図を示す。図５Ｃは、流体チャネルおよびガス出口オリフィスの等角図を示す。

【0029】

【図6】図６Ａ－６Ｃは、分離チャネルと、ガスチャネルとを備える、マイクロ流体チップの別の実施例の付加的非限定的概略図を提供する。図６Ａは、マイクロ流体チップの占有面積を示す。図６Ｂは、流体チャネルおよびガス出口オリフィスの上下図を示す。図６Ｃは、流体チャネルおよびガス出口オリフィスの等角図を示す。

【0030】

【図7】図７Ａ－７Ｃは、分離チャネルと、ガスチャネルとを備える、マイクロ流体チップのさらに別の実施例の付加的非限定的概略図を提供する。図７Ａは、マイクロ流体チップの占有面積を示す。図７Ｂは、流体チャネルおよびガス出口オリフィスの上下図を示す。図７Ｃは、流体チャネルおよびガス出口オリフィスの等角図を示す。

【0031】

【図8】図８Ａ－８Ｃは、分離チャネルと、ガスチャネルとを備える、マイクロ流体チップのさらに別の実施例の付加的非限定的概略図を提供する。図８Ａは、マイクロ流体チップの占有面積を示す。図８Ｂは、流体チャネルおよびガス出口オリフィスの上下図を示す。図８Ｃは、流体チャネルおよびガス出口オリフィスの等角図を示す。

【0032】

【図9】図９Ａ－９Ｂは、本明細書に説明される基材の反対縁上に入口ポートを伴う、分離チャネルと、ガスチャネルとを備える、マイクロ流体チップのさらに別の実施例の付加的非限定的概略図を提供する。図９Ａは、マイクロ流体チップの占有面積を示す。図９Ｂは、流体チャネルおよびガス出口オリフィスの上下図を示す。

【0033】

【図10】図１０Ａ－１０Ｃは、分離チャネルと、ガスチャネルとを備える、マイクロ流体チップの別の実施例の付加的非限定的概略図を提供する。図１０Ａは、マイクロ流体チップの占有面積を示す。図１０Ｂおよび図１０Ｃは、流体チャネルおよびガス出口オリフィスの上下拡大図を示す。

【0034】

【図11】図１１Ａ－１１Ｃは、分離チャネルと、ガスチャネルとを備える、マイクロ流体チップの別の実施例の付加的非限定的概略図を提供する。図１１Ａは、マイクロ流体チップの占有面積を示す。図１１Ｂおよび図１１Ｃは、それぞれ、ガス入口部分および遠位出口部分の等角拡大図を示す。

【0035】

【図12-1】図１２Ａ－１２Ｄは、マイクロ流体チップの種々の遠位端（先端）の例示的概略図（図１２Ａ－１２Ｃ）および画像（図１２Ｄ）を提供する。図１２Ａは、ガスおよび流体オリフィスを伴う、成形されていない先端の概略図を示す。図１２Ｂは、ガスおよび流体オリフィスを伴う、ファセット加工された成形された先端の概略図を示す。図１２Ｃは、ガスおよび流体オリフィスを伴う、丸みを帯びた成形された先端の概略図を示す。図１２Ｄは、ガスおよび流体オリフィスを伴う、ファセット加工された成形された先端の画像を示す。

【図12-2】図１２Ａ－１２Ｄは、マイクロ流体チップの種々の遠位端（先端）の例示的概略図（図１２Ａ－１２Ｃ）および画像（図１２Ｄ）を提供する。図１２Ａは、ガスおよび流体オリフィスを伴う、成形されていない先端の概略図を示す。図１２Ｂは、ガスおよび流体オリフィスを伴う、ファセット加工された成形された先端の概略図を示す。図１２Ｃは、ガスおよび流体オリフィスを伴う、丸みを帯びた成形された先端の概略図を示す。図１２Ｄは、ガスおよび流体オリフィスを伴う、ファセット加工された成形された先端の画像を示す。

【0036】

【図13】図１３は、エレクトロスプレーイオン化の間の、流体出口チャネルと、対称ガスチャネルとを備える、マイクロ流体チップの流体オリフィスの例示的画像を提供する。

【0037】

【図14】図１４Ａ－１４Ｂは、エレクトロスプレーイオン化の間の、流体出口チャネルと、対称ガスチャネルとを備える、マイクロ流体チップの流体オリフィスの付加的例示的画像を提供する。図１４Ａは、エレクトロスプレーイオン化オリフィスの近傍の照明の画像を示す。図１４Ｂは、電極プレートの近傍の照明の画像を示す。

【0038】

【図15】図１５は、本明細書に説明されるデバイスの流体出口チャネルオリフィスの周囲のガス流速を図示する、数値シミュレーションからの結果の実施例を提供する。パネルＡは、本明細書に説明されるデバイスに関するシミュレーション結果を示す。パネルＢは、本明細書に説明される別のデバイスに関するシミュレーション結果を示す。パネルＣは、本明細書に説明される別のデバイスに関するシミュレーション結果を示す。パネル「同心」は、本明細書に説明される別のデバイスに関するシミュレーション結果を示す。パネルＤは、本明細書に説明される別のデバイスに関するシミュレーション結果を示す。パネルＥは、本明細書に説明される別のデバイスに関するシミュレーション結果を示す。パネルＦは、本明細書に説明される別のデバイスに関するシミュレーション結果を示す。パネルＧは、本明細書に説明される別のデバイスに関するシミュレーション結果を示す。

【0039】

【図16】図１６は、本明細書に説明されるデバイスの流体出口チャネルオリフィスの周囲のガス剪断率を図示する、数値シミュレーションからの結果の実施例を提供する。パネルＡは、本明細書に説明されるデバイスに関するシミュレーション結果を示す。パネルＢは、本明細書に説明される別のデバイスに関するシミュレーション結果を示す。パネルＣは、本明細書に説明される別のデバイスに関するシミュレーション結果を示す。パネル「同心」は、本明細書に説明される別のデバイスに関するシミュレーション結果を示す。パネルＤは、本明細書に説明される別のデバイスに関するシミュレーション結果を示す。パネルＥは、本明細書に説明される別のデバイスに関するシミュレーション結果を示す。パネルＦは、本明細書に説明される別のデバイスに関するシミュレーション結果を示す。パネルＧは、本明細書に説明される別のデバイスに関するシミュレーション結果を示す。

【0040】

【図17】図１７は、本明細書に説明されるデバイスの流体出口チャネルオリフィスの周囲の速度場を図示する、数値シミュレーションからの結果の実施例を提供する。パネルＡは、本明細書に説明されるデバイスに関するシミュレーション結果を示す。パネルＢは、本明細書に説明される別のデバイスに関するシミュレーション結果を示す。パネルＣは、本明細書に説明される別のデバイスに関するシミュレーション結果を示す。パネル「同心」は、本明細書に説明される別のデバイスに関するシミュレーション結果を示す。パネルＤは、本明細書に説明される別のデバイスに関するシミュレーション結果を示す。パネルＥは、本明細書に説明される別のデバイスに関するシミュレーション結果を示す。

【0041】

【図18】図１８は、本明細書に説明されるデバイスの流体出口チャネルオリフィスの周囲のガス圧力場を図示する、数値シミュレーションからの結果の実施例を提供する。パネルＡは、本明細書に説明されるデバイスに関するシミュレーション結果を示す。パネルＢは、本明細書に説明される別のデバイスに関するシミュレーション結果を示す。パネルＣは、本明細書に説明される別のデバイスに関するシミュレーション結果を示す。パネル「同心」は、本明細書に説明される別のデバイスに関するシミュレーション結果を示す。パネルＤは、本明細書に説明される別のデバイスに関するシミュレーション結果を示す。パネルＥは、本明細書に説明される別のデバイスに関するシミュレーション結果を示す。パネルＦは、本明細書に説明される別のデバイスに関するシミュレーション結果を示す。パネルＧは、本明細書に説明される別のデバイスに関するシミュレーション結果を示す。

【0042】

【図19】図１９は、エレクトロスプレー先端からの距離の関数として、複数のデバイス設計に関するガス圧を比較する、プロットを示す。

【0043】

【図20A】図２０Ａ－２０Ｅは、マイクロ流体カートリッジ／器具界面およびその構成要素に関する設計を図式的に図示する。図２０Ａは、分解図を示す。図２０Ｂは、組み立てられたユニットの図を示す。図２０Ｃは、装填解除された位置におけるアセンブリの断面図を示す。図２０Ｄは、接触された位置におけるアセンブリの断面図を示す。図２０Ｅは、シールされた構成におけるアセンブリの断面図を示す。

【図20B】図２０Ａ－２０Ｅは、マイクロ流体カートリッジ／器具界面およびその構成要素に関する設計を図式的に図示する。図２０Ａは、分解図を示す。図２０Ｂは、組み立てられたユニットの図を示す。図２０Ｃは、装填解除された位置におけるアセンブリの断面図を示す。図２０Ｄは、接触された位置におけるアセンブリの断面図を示す。図２０Ｅは、シールされた構成におけるアセンブリの断面図を示す。

【図20C】図２０Ａ－２０Ｅは、マイクロ流体カートリッジ／器具界面およびその構成要素に関する設計を図式的に図示する。図２０Ａは、分解図を示す。図２０Ｂは、組み立てられたユニットの図を示す。図２０Ｃは、装填解除された位置におけるアセンブリの断面図を示す。図２０Ｄは、接触された位置におけるアセンブリの断面図を示す。図２０Ｅは、シールされた構成におけるアセンブリの断面図を示す。

【図20D】図２０Ａ－２０Ｅは、マイクロ流体カートリッジ／器具界面およびその構成要素に関する設計を図式的に図示する。図２０Ａは、分解図を示す。図２０Ｂは、組み立てられたユニットの図を示す。図２０Ｃは、装填解除された位置におけるアセンブリの断面図を示す。図２０Ｄは、接触された位置におけるアセンブリの断面図を示す。図２０Ｅは、シールされた構成におけるアセンブリの断面図を示す。

【図20E】図２０Ａ－２０Ｅは、マイクロ流体カートリッジ／器具界面およびその構成要素に関する設計を図式的に図示する。図２０Ａは、分解図を示す。図２０Ｂは、組み立てられたユニットの図を示す。図２０Ｃは、装填解除された位置におけるアセンブリの断面図を示す。図２０Ｄは、接触された位置におけるアセンブリの断面図を示す。図２０Ｅは、シールされた構成におけるアセンブリの断面図を示す。

【0044】

【図21】図２１Ａ－２１Ｃは、マイクロ流体カートリッジ／器具界面の継手アセンブリの斜視図を図式的に図示する。図２１Ａは、装填解除された位置におけるアセンブリの斜視図を示す。図２１Ｂは、接触された位置におけるアセンブリの斜視図を示す。図２１Ｃは、シールされた構成におけるアセンブリの斜視図を示す。

【0045】

【図22】図２２Ａ－２２Ｃは、マイクロ流体チップおよびカートリッジ構成要素を接続し、マイクロ流体カートリッジを組み立てるための設計を図式的に図示し、その中で界面は、エラストマ構成要素を備える。図２２Ａは、カートリッジに固着される、マイクロ流体チップを図式的に示す。図２２Ｂは、エラストマ構成要素の概略図を示す。図２２Ｃは、接続されたエラストマ構成要素のセットの概略図を示す。

【0046】

【図23】図２３は、本明細書に説明されるソフトウェアアーキテクチャシステムの実施例を示す。

【0047】

【図24】図２４は、本明細書に説明される統合されたシステムの例示的ブロック図を示す。

【0048】

【図25】図２５は、本明細書に説明される別の統合されたシステムの例示的ブロック図を示す。

【発明を実施するための形態】

【0049】

詳細な説明
本明細書に開示されるものは、サンプルを分析器具（例えば、質量分析計）に導入しながら、サンプルを霧化するための方法、デバイス、およびシステムである。本明細書に開示される１つまたはそれを上回る方法、デバイス、およびシステムは、加えて、等電点電気泳動反応（または他の分離反応）を被分析物の混合物上で実施し、その後、分離された被分析物の動員および質量分析計への導入が続くことを含んでもよい。分離された被分析物の導入は、エレクトロスプレーイオン化を使用して導入されてもよく、サンプルの霧化は、下流分析アプローチ（例えば、質量分析法）のより優れた精度、制御、および改良された分析性能を提供し得る。本明細書に開示される方法、デバイス、およびシステムは、加えて、等電点（または他の物理化学性質）によって、タンパク質被分析物混合物または他の生物学的分子の高速かつ正確な分離および特性評価を可能にし得る。

【0050】

ある側面では、本明細書に開示されるものは、分離チャネルと、ガスチャネルとを有する、基材を備える、マイクロ流体チップである。いくつかの事例では、分離チャネルは、等電点電気泳動反応を実施するために使用され、流体チャネル出口と流体連通する、遠位端を備える。流体チャネル出口は、エレクトロスプレーイオン化オリフィスの一部である、またはそれを備えることができ、これは、サンプルまたは分離されたサンプルを分析器具（例えば、質量分析計）の中に界面接触させるために使用されてもよい。本明細書で使用されるマイクロ流体チップは、加えて、ガスチャネルおよび分離チャネルと流体連通する、入口ポートを備えてもよく、入口ポートは、基材の縁（すなわち、基材占有面積の最大および最小寸法（例えば、長さおよび深度）によって画定された基材の面）に沿って位置付けられてもよい。入口ポートは、１つまたはそれを上回る反応、例えば、分離反応、動員反応、エレクトロスプレーイオン化等を実施するための試薬を備える、チャネルまたはリザーバに流体的および／または電気的に結合されてもよい。いくつかの事例では、基材は、エレクトロスプレーイオン化（ＥＳＩ）先端を備え、これは、サンプル（または分離されたサンプル）を動員およびＥＳＩ介して放出するために使用される。ＥＳＩ先端は、基材の縁上に配置されてもよい。いくつかの事例では、ＥＳＩ先端およびガスチャネルの出口（例えば、ガス出口オリフィス）は、基材の縁上に相互に隣接して配置される。いくつかの事例では、サンプル（または分離されたサンプル）は、分析器具（例えば、質量分析計）の中に導入される。

【0051】

いくつかの事例では、ガスチャネルは、ＥＳＩの間、ＥＳＩ先端からのサンプル（または分離されたサンプル）を霧化するために使用される。霧化は、ガス噴射が持続液体流を小液滴に破壊することによって生成される、剪断および慣性力によって達成される。サンプルの霧化（または分離されたサンプル）は、ナノ流下でのサンプル（または分離されたサンプル）の定量的測定を改良するために使用されてもよく、サンプル（または分離されたサンプル）は、約ナノリットルスケール流率（例えば、ナノリットル／分）において、ＥＳＩ先端を通して流動される。サンプルの霧化（または分離されたサンプル）は、マイクロ流下でのサンプル（または分離されたサンプル）の定量的測定を改良するために使用されてもよく、サンプル（または分離されたサンプル）は、約マイクロリットルスケール流率（例えば、マイクロリットル／分）において、ＥＳＩ先端を通して流動される。いくつかの事例では、サンプルの霧化（または分離されたサンプル）は、イオン抑制を低減させる、イオン種を横断して、イオン化を増加させる、汚染を低減させる、より安定なエレクトロスプレー性能を提供する、液滴形成をＥＳＩ電位から結合解除する、および／またはより優れた正確度を提供する。いくつかの事例では、マイクロ流体チップの中に統合されるガスチャネルは、分離チャネルまたはＥＳＩ先端に対する霧化のためのガスの設置におけるより優れた精度、ガスの層流、より優れた寸法の制御等を可能にする。いくつかの事例では、ガスチャネルは、ＥＳＩ先端の清掃または乾燥のため、もしくは分離チャネルまたはＥＳＩ先端からの廃棄物生成物を下流分析ユニット（例えば、質量分析計）から離れるように指向するために使用されてもよい。いくつかの事例では、ガスチャネルは、基材の温度を制御する（例えば、ガスチャネルを通して流動するガスの温度を改変することによって）ために使用される。

【0052】

デバイスの基材内へのガスチャネルの統合は、特定の有用性および利点を提供し得る。例えば、流体チャネルオリフィスに関連したガス流の設置におけるより優れた精度が、デバイスに結合するように構成される、外部ユニットと比較して、達成され得る。例えば、標準的加工アプローチを使用した流体チャネルオリフィスに対するガスチャネルオリフィスの設置は、約＋／－１００μｍの設置の精度を達成する、外部ユニットと比較して、＋／－約２μｍの設置の精度を達成し得る。さらに、マイクロ流体形式へのガスチャネルの統合は、ガスの層流を達成する際に有利であり得、これは、流体チャネルオリフィスまたはその近傍における渦または乱流を排除または防止することを補助し得、これは、より安定したエレクトロスプレーを提供することができる。加えて、ガス流と液体／分離チャネル流動の近接度は、ガス流の効果を液体流動により効果的に及ぼす。

【0053】

本開示の別の側面では、本明細書に提供されるものは、分離チャネルと、ガスチャネルとを備え、その中でガスチャネルの一部が、分離チャネルの一部と略平行である、マイクロ流体チップである。いくつかの事例では、ガスチャネルおよび分離チャネルは、分離チャネルに接続される、分離チャネルの遠位端（または流体出口チャネルの遠位端（また、本明細書では、「流体チャネル」））とガスチャネルの遠位端との間の角度（また、本明細書では、「収束角度」）が約０度～約４５度に及ぶように、基材上に配置される。

【0054】

いくつかの事例では、ガスチャネルの遠位端と流体出口チャネルの遠位端との間の角度は、約０度（平行、非収束）、約５度、約１０度、約１５度、約２０度、約２５度、約３０度、約３５度、約４０度、約４５度、約５０度、約５５度、約６０度、約６５度、約７０度、約７５度、約８０度、約８５度、または約９０度である。いくつかの事例では、ガスチャネルの遠位端と流体出口チャネルの遠位端との間の角度は、少なくとも約０度、少なくとも約５度、少なくとも約１０度、少なくとも約１５度、少なくとも約２０度、少なくとも約２５度、少なくとも約３０度、少なくとも約３５度、少なくとも約４０度、少なくとも約４５度、少なくとも約５０度、少なくとも約５５度、少なくとも約６０度、少なくとも約６５度、少なくとも約７０度、少なくとも約７５度、少なくとも約８０度、少なくとも約８５度、または少なくとも約９０度である。いくつかの事例では、ガスチャネルの遠位端と流体出口チャネルの遠位端との間の角度は、最大で約９０度、最大で約８５度、最大で約８０度、最大で約７５度、最大で約７０度、最大で約６５度、最大で約６０度、最大で約５５度、最大で約５０度、最大で約４５度、最大で約４０度、最大で約３５度、最大で約３０度、最大で約２５度、最大で約２０度、最大で約１５度、最大で約１０度、最大で約５度、または最大で約０度である。角度、例えば、約１０度～３０度も、本明細書に列挙された値範囲内に該当し得る。

【0055】

別の側面では、本明細書に開示されるものは、ガスチャネルと、少なくとも１つの入口ポートであって、基材の縁に沿って位置付けられる、入口ポートとを備える、基材を備える、マイクロ流体チップである。いくつかの事例では、基材は、ガスチャネルと、分離チャネルと、ガスチャネルとを備え、分離チャネルはそれぞれ、基材の縁上に位置する、入口ポートを備える。いくつかの事例では、基材は、流体チャネルと、２つのガスチャネルと、少なくとも１つの流体入口ポート（例えば、に接続される、分離チャネル）と、少なくとも２つのガス入口ポートとを備え、その中でポートは、第１の基材の縁に沿って位置する。

【0056】

本開示の別の側面では、本明細書に提供されるものは、２つまたはそれを上回るガスチャネルを備える、マイクロ流体チップであって、ガスチャネルはそれぞれ、異なる長さを有し、ガスをガス出口オリフィス（また、本明細書では、「ガスチャネルの出口」）に送達するように構成され、そのオリフィスは、基材の縁、またはいくつかの事例では、角上に配置される。いくつかの事例では、（１つまたはそれを上回るガスチャネルの）２つのガス出口オリフィスから外に出るガス流は、（流体チャネルの）流体出口オリフィスから外の液体の流体路内で収束するように構成される。いくつかの事例では、ガスチャネルの全長は、２つまたはそれを上回るガスチャネルのそれぞれの全部または一部の断面積と異なってもよく、２つまたはそれを上回るガスチャネルはそれぞれ、略同一流体力学的流動抵抗を有するように調節されてもよい。いくつかの事例では、ガスチャネルは、出口において狭小化され、ガス流の線形流率を増加させてもよい。いくつかの事例では、ガスチャネルは、その出口において超音速（音より高速）流速を達成するように構成されてもよい。いくつかの事例では、本構成は、狭化ガスチャネル区分から成り、その後、より狭い「チョーク」区分、次いで、拡張区分が続き、超音速流速を達成してもよい。

【0057】

いくつかの事例では、マイクロ流体チップは、流体出口チャネルと流体連通する（例えば、遠位端において）、流体チャネル（例えば、分離チャネル）を備え、その流体出口チャネルは、ＥＳＩオリフィスとして機能し得る、流体出口オリフィスを備える。いくつかの事例では、流体出口オリフィスは、基材の縁または角上に配置され、ガスチャネルの出口は、基材の縁または角上に、流体出口オリフィスに隣接して配置されてもよい。いくつかの事例では、その上にＥＳＩオリフィスが位置付けられる、角は、その上に流体出口オリフィスが位置付けられる、縁を備える。他の事例では、その上にＥＳＩオリフィスが位置付けられる、角は、その上に流体出口オリフィスが位置付けられる、縁を備えない。いくつかの事例では、ガスチャネル内のガスの流率および／または流体チャネル内の液体の流率は、ガスおよび液体のための体積流率の比が１０００：１～１，０００，０００：１に及ぶように、制御または調節されることができる。いくつかの事例では、ガスチャネル内のガスの流速および／または流体チャネル内の液体の流速は、ガスおよび液体のための流速の比が１００：１～１０，０００：１に及ぶように、制御または調節されることができる。

【0058】

別の側面では、本明細書に提供されるものは、組み立てられたマイクロ流体カートリッジ内でマイクロ流体チップと界面接触するように構成される、カートリッジ構成要素である。マイクロ流体チップは、デバイスの基材の縁上に配置される、２つまたはそれを上回る流体ポートを備えてもよく、カートリッジ構成要素は、カートリッジの表面または縁上に配置される、２つまたはそれを上回る流体ポートを備えてもよく、その流体ポートは、マイクロ流体チップの流体ポートと界面接触するように構成される。いくつかの事例では、カートリッジ構成要素の流体ポートは、例えば、チップが組み立てられたマイクロ流体カートリッジ内に固着されると、マイクロ流体チップのものと整合する。組み立てられたマイクロ流体カートリッジは、マイクロ流体チップの縁とカートリッジ構成要素の表面との間に（例えば、整合された流体ポートの界面に）位置付けられる、１つまたはそれを上回るエラストマ構成要素を備えてもよい。いくつかの事例では、マイクロ流体チップと、カートリッジ構成要素とを備える、アセンブリへの力の印加が、マイクロ流体チップを組み立てられたマイクロ流体カートリッジ内に固着させ、流体連通をマイクロ流体チップのポートとカートリッジのポートとの間で確立するために使用される。いくつかの事例では、組み立てられたマイクロ流体カートリッジは、実質的無漏出流体継手をカートリッジ構成要素とマイクロ流体チップとの間に提供するように構成される。いくつかの事例では、無漏出流体継手は、マイクロ流体チップのガスチャネルの中へのガスの導入に応じて、維持される。

【0059】

別の側面では、本明細書に開示されるものは、マイクロ流体カートリッジを器具システムに除去可能に接続するための界面設計であって、これは、界面設計は、流体連通をマイクロ流体カートリッジの少なくとも１つのチャネルとマイクロ流体カートリッジの外部の流体ラインとの間に確立するように構成される。界面設計は、１つまたはそれを上回る流体相互接続を備えてもよく、その中で流体相互接続はそれぞれ、実質的無漏出流体継手を外部流体ライン（例えば、リザーバ等に接続される、器具）とマイクロ流体カートリッジの流体ポートとの間に提供するように構成される。その中でカートリッジ構成要素と、マイクロ流体チップとを備える、組み立てられたマイクロ流体カートリッジが使用される、いくつかの事例では、界面は、１つまたはそれを上回る流体相互接続を備え、その中で流体相互接続はそれぞれ、実質的無漏出流体継手を外部流体ラインと組み立てられたマイクロ流体カートリッジとの間に提供するように構成され、これは、ひいては、マイクロ流体カートリッジのカートリッジ構成要素および／またはマイクロ流体チップとの実質的無漏出流体連通を提供し得る。実質的無漏出流体継手は、２つまたはそれを上回る外部流体ラインのうちの２つ内の相対的流体圧力が、下記に説明されるであろうように、少なくとも１０倍変動するときでも維持され得る。いくつかの事例では、界面設計は、少なくとも１つの独立してばね荷重された継手を備え、これは、流体連通をマイクロ流体カートリッジと外部流体ラインとの間に確立するために使用されてもよい。いくつかの事例では、カートリッジは、同時に、ガスおよび液体をチップに送達してもよい。

【0060】

本開示のいくつかの実施形態では、マイクロ流体チップは、平面基材を備え、その平面基材は、平行かつ多重化された分離反応のための２つまたはそれを上回る分離チャネルと、随意に、下流分析（例えば、ＥＳＩ－ＭＳを介して）のための分離されたサンプルの平行かつ多重化された霧化のための２つまたはそれを上回るガスチャネルとを備える。好ましい側面では、分離反応は、等電点電気泳動反応である。別の好ましい側面では、被分析物混合物は、タンパク質被分析物混合物から成り、並行した２回またはそれを上回る等電点電気泳動反応の実施は、被分析物混合物内のタンパク質成分の高速で正確な分離およびそれらの等電点（ｐＩ）による個々のタンパク質成分の特性評価を可能にする。いくつかの事例では、撮像、例えば、全チャネル撮像の使用は、等電点電気泳動のために使用されるｐＨ勾配におけるｐＩマーカの位置を可視化するためのｐＩマーカと組み合わせて、被分析物混合物の分離されたタンパク質成分のためのｐＩのより正確な判定を可能にする。

【0061】

本開示のある側面では、マイクロ流体デバイスまたはカートリッジを動作するための方法およびシステムは、２つまたはそれを上回る高電圧電力供給源（もしくは単一の多重化高電圧電力供給源）を使用し、これは、マイクロ流体チップの各分離チャネル内の分離反応または実験条件の独立した制御を可能にする。したがって、いくつかの事例では、マイクロ流体チップは、並行して分離または実験条件の同一のセットの下で２つまたはそれを上回る異なるサンプルの分離および特性評価を実施するために使用されてもよい。いくつかの事例では、マイクロ流体チップは、並行して２つまたはそれを上回る異なる反応もしくは実験条件下で同一のサンプルの２つまたはそれを上回るアリコートの分離および特性評価を実施するために使用されてもよい。いくつかの事例では、デバイス上の分離チャネルのサブセットが、分離または実験条件の同一のセットの下で複数のサンプルの分離を実施するために使用されてもよく、代替として、もしくは加えて、デバイス上の分離チャネルの異なるサブセットが、並行して複数の異なる反応または実験条件下で同一のサンプルからの複数のアリコートの分離および特性評価を実施するために使用されてもよい。いくつかの事例では、デバイスは、分離チャネルのサブセット毎に、質量分析計の中への分離されたサンプルの導入（例えば、ＥＳＩの間、霧化を介して）のために、分離チャネルのそれぞれ内においてサンプルを霧化するために使用される、１つまたはそれを上回るガスチャネルを備える。

【0062】

条件は、同一であり得、またはマイクロ流体チップの分離チャネルを横断して異なり得、緩衝剤選択、電解質選択、ｐＨ勾配選択、電圧設定、電流設定、電場強度設定、電圧設定、電流設定、電場強度設定を変動させるための時間経過、等電点電気泳動反応時間、またはそれらの任意の組み合わせを備えてもよい。

【0063】

いくつかの事例では、システムはさらに、１つまたはそれを上回る入口ポートの中へのサンプルアリコートおよび／または（例えば、分離試薬、動員、エレクトロスプレーイオン化、霧化のためのガスのため）他の試薬の自動的な独立して制御された装填のために構成される、オートサンプラもしくは流体取扱システムを備えてもよい。いくつかの事例では、システムはさらに、（例えば、試薬を流体チャネルおよび／またはガスチャネルに送達するために）例えば、２つまたはそれを上回るチャネルを通して独立して制御された圧力駆動流を提供するように構成される、流体流コントローラを備えてもよい。いくつかの事例では、システムはさらに、分離反応（例えば、等電点電気泳動反応）に続いて、流体チャネルを洗い流す、洗浄する、すすぐ、または排出するように構成される、オートサンプラもしくは流体流コントローラを備えてもよい。いくつかの事例では、分離チャネルの洗い流し、洗浄、すすぎ、もしくは排気に続いて、オートサンプラまたは流体流コントローラは、別のサンプル（例えば、異なるサンプルもしくは同一のサンプルの別のアリコート）を２つまたはそれを上回る分離チャネルの中に自動的に導入するように構成されてもよい。いくつかの事例では、オートサンプラまたは流体流コントローラは、障害（例えば、気泡形成または導入、誤って調製されたサンプル、充填不足の試薬リザーバ、もしくはそれらの組み合わせ）が（例えば、電圧または電流監視を介して）検出される場合、サンプル、反応試薬、またはそれらの組み合わせを１つまたはそれを上回る分離チャネルの中に自動的に再導入するように構成されてもよい。そのような場合において、障害の検出に続いて、オートサンプラまたは流体流コントローラは、障害が生じた分離チャネルを洗い流し、サンプル、反応試薬、またはそれらの組み合わせを再導入してもよく、分離反応は、（例えば、独立して制御された電圧供給源のうちの１つまたはそれを上回るものによる電場の印加を介して）再開されてもよい。

【0064】

いくつかの事例では、システムはさらに、分離チャネルおよび／またはガスチャネルまたはチャネルのいずれかの出口の一連の１つまたはそれを上回る画像を入手するように構成される、撮像モジュールを備えてもよい。いくつかの事例では、画像の視野は、分離チャネルまたはガスチャネルの全部または一部を備えてもよい。いくつかの事例では、画像の視野は、流体チャネルまたは流体チャネル出口の全部または一部を備えてもよい。いくつかの事例では、撮像は、分離反応、動員反応、および／またはエレクトロスプレーイオン化が実施されている間、持続撮像を備えてもよい。いくつかの事例では、撮像は、分離反応、動員反応、および／またはエレクトロスプレーイオン化が実施される間、断続撮像を備えてもよい。

【0065】

いくつかの事例では、撮像は、エレクトロスプレーイオン化および／または霧化が実施される間、持続または断続撮像を備えてもよい。いくつかの事例では、撮像は、ＵＶ吸光度画像を入手するステップを含んでもよい。いくつかの事例では、撮像は、例えば、固有蛍光または被分析物に付着した外因性蛍光標識の存在に起因する蛍光のいずれかの蛍光画像を含んでもよい。いくつかの事例では、撮像は、ＥＳＩのパラメータまたはＥＳＩの間に形成されるテイラー円錐を判定するために使用されてもよい。いくつかの事例では、パラメータは、テイラー円錐の形状、ＥＳＩ噴射、ＥＳＩプルーム、霧化効率、流速、液滴サイズ、ガス圧、液体圧力、ＥＳＩ安定性、ＥＳＩエミッタ汚染、流体流内の泡を備える。

【0066】

本開示の別の側面では、１つまたはそれを上回る分離反応、例えば、等電点電気泳動反応を実施し、被分析物の混合物を備えるサンプルをその個々の構成要素に分離し、その後、分離された被分析物のエレクトロスプレーイオン化が続くように設計される、マイクロ流体チップを備え得る、システムが、説明され、そのエレクトロスプレーイオン化は、サンプルの霧化を備える、またはそれと並行して実施される。いくつかの事例では、マイクロ流体チップは、例えば、高電圧電極接続、試薬リザーバ、弁、固着機構、継手、チャネル等をさらに備える、カートリッジ内に格納されてもよい。いくつかの事例では、マイクロ流体チップは、略平面基材を備えてもよく、平面基材は、少なくとも１つのガスチャネルと、例えば、等電点電気泳動反応を実施するように構成される、分離チャネル分離反応とを備える。いくつかの事例では、ガスチャネルは、エレクトロスプレーイオン化の間、サンプルの霧化のために使用される。いくつかの事例では、ガスチャネルは、分離チャネル内の液体を分離チャネルから離れるように（例えば、分析器具、例えば、質量分析計から、廃棄物レセプタクル等に向かって離れるように）移動させるために使用される。いくつかの事例では、基材はさらに、エレクトロスプレーイオン化先端を分離チャネルの遠位端に備え、ガスチャネルは、エレクトロスプレー先端を清掃または乾燥させるために使用されてもよい。

【0067】

いくつかの事例では、複数の分離チャネルのうちの１つまたはそれを上回る分離チャネルの第１の端部が、固定具を使用して、電極（例えば、陽極液）リザーバに電気的および／または流体的に結合され、その固定具は、膜を備えてもよい。いくつかの事例では、１つまたはそれを上回る分離チャネルの第２の端部が、固定具を使用して、電極（例えば、陰極液リザーバ）に電気的および／または流体的に結合され、その固定具は、膜を備えてもよい。膜は、電極リザーバの表面を画定する、またはそれと平行である平面において、もしくはそれに隣接してリザーバ内に配置される、電極であってもよく、その平面は、入口流体チャネルおよび出口流体チャネルに交差してもよい。いくつかの事例では、システムはさらに、質量分析計等の分析器具を備えてもよい。開示される方法、デバイス、およびシステムは、分離データの再現性および定量的正確度の改良を可能にし、また、分離データと、下流分析特性評価データ、例えば、質量分析計または他の分析器具を使用して取得されるものとの間の改良された相関も可能にする。

【0068】

上記に示されるような開示される方法、デバイス、およびシステムの別の特徴は、被分析物ピークの存在を検出する目的のために分離チャネル内の分離反応を監視するため、および／または分離反応が完了に到達したときを判定するための画像の使用である。いくつかの事例では、画像が、分離チャネルの全てまたは一部に関して入手されてもよい。いくつかの事例では、分離チャネルの全てまたは一部の撮像は、分離ステップおよび／または動員ステップが実施されている間に実施されてもよい。いくつかの事例では、画像は、分離チャネル内の１つまたはそれを上回るマーカもしくはインジケータの存在、例えば、等電点（ｐＩ）標準を検出し、したがって、１つまたはそれを上回る被分析物のためのｐＩを判定するために使用されてもよい。いくつかの事例では、画像は、分離チャネル内の障害（例えば、気泡形成）を検出するために使用されてもよい。いくつかの事例では、そのような画像から導出されるデータは、（例えば、ピーク速度、ピーク位置、および／またはピーク幅を監視することによって）分離反応が完了したときを判定し、続いて、動員ステップをトリガするために使用されてもよい。

【0069】

いくつかの事例では、動員ステップは、分離チャネルの中への動員緩衝剤または動員電解質の導入を含んでもよい。いくつかの事例では、動員緩衝剤または動員電解質は、流体力学的圧力を使用して、導入されてもよい。いくつかの事例では、動員緩衝剤または動員電解質は、電気泳動を用いて導入されてもよい。いくつかの事例では、動員緩衝剤または動員電解質は、電気泳動および流体力学的圧力の組み合わせを用いて導入されてもよい。いくつかの事例では、一連の１つまたはそれを上回る分離された被分析物帯の動員は、分離された被分析物帯を分離チャネルの出口または遠位端に向かって遊走させるステップを含んでもよい。いくつかの事例では、一連の１つまたはそれを上回る分離された被分析物帯の動員は、分離された被分析物帯を、下流分析器具と流体連通する分離チャネルの出口または遠位端に向かって遊走させるステップを含んでもよい。いくつかの事例では、分離チャネルの出口または遠位端は、遊走する被分析物ピークが、質量分析計の中に注入されるように、エレクトスプレーイオン化（ＥＳＩ）界面と流体連通してもよい。いくつかの事例では、被分析物ピーク位置を検出し、被分析物ｐＩを判定するために使用される画像データはまた、被分析物分離データを質量分析データと相関させるために使用されてもよい。いくつかの事例では、被分析物ピーク位置を検出するために使用される画像データは、動員反応についての情報を生じさせるために、および／または動員情報を質量分析データと相関させるために使用されてもよい。

【0070】

上記に示されるような開示される方法、デバイス、およびシステムの別の重要な特徴は、サンプルの霧化を監視する（例えば、エレクトロスプレーイオン化反応の間）ための撮像の使用である。撮像は、テイラー円錐の存在を検出するために使用されてもよい。いくつかの事例では、画像は、分離チャネル、エレクトロスプレーイオン化先端、またはデバイス（例えば、マイクロ流体チップ）と分析器具（例えば、質量分析計または接地された電極プレート）との間の領域の全部または一部に関して入手されてもよい。いくつかの事例では、ＥＳＩ先端の全部または一部の撮像は、ＥＳＩが実施される間、実施されてもよい。いくつかの事例では、画像は、テイラー円錐の存在を検出するために使用されてもよい。いくつかの事例では、画像は、テイラー円錐のパラメータ、例えば、液滴サイズ、テイラー円錐の形状、テイラー円錐のサイズ、ＥＳＩ噴射の形状、ＥＳＩ噴射のサイズ、ＥＳＩプルームの形状、ＥＳＩプルームのサイズ、流速、ガス圧、液体圧力を判定するために使用されてもよい。

【0071】

好ましい側面では、開示される方法は、マイクロ流体デバイス形式で実施されてもよく、それによって、極めて小さいサンプル体積の処理および２つまたはそれを上回るサンプル処理ならびに分離ステップの統合を可能にする。別の好ましい側面では、開示されるマイクロ流体デバイスおよびカートリッジは、下流分析器具に結合するための統合界面、例えば、分離された被分析物に質量分析を実施するためのＥＳＩ界面を備える。いくつかの事例では、開示される方法は、より従来の毛細管形式で実施されてもよい。

【0072】

本明細書に説明される開示される方法、デバイス、およびシステムの種々の側面が、下記に記載される特定の用途のうちのいずれかに適用されてもよい。開示される方法、デバイス、およびシステムの異なる側面が、個別に、集合的に、または相互と組み合わせて理解され得ることを理解されたい。

【0073】

定義：別様に定義されない限り、本明細書で使用される技術用語の全ては、本開示が属する分野内の当業者によって一般的に理解されるものと同一の意味を有する。

【0074】

本明細書および添付の請求項で使用されるように、単数形「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は、文脈が別様に明確に決定付けない限り、複数の参照を含む。本明細書の「または」の任意の言及は、別様に記述されない限り、「および／または」を包含することを意図している。同様に、用語「ｃｏｍｐｒｉｓｅ（～を備える）」、「ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ」、「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」、「ｉｎｃｌｕｄｅ（～を含む）」、「ｉｎｃｌｕｄｅｓ」、および「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ」は、限定的であることを意図していない。

【0075】

本明細書で使用されるように、語句「限定ではないが、～を含む」および「１つの非限定的実施例は、～である」は、本開示が属する分野内の当業者によって一般的に理解されるように、所与の実施例の変形例および派生語を含むように意図されている。

【0076】

本明細書で使用されるように、用語「約」の数は、その数の±１０％の数を指す。範囲との関連で使用されるときの用語「約」は、その最低値の－１０％～その最大値の＋１０％の範囲を指す。

【0077】

本明細書で使用されるように、用語「特性評価」および「分析」は、同義的に使用されてもよい。「特性評価する」または「分析する」ことは、概して、サンプルを査定し、例えば、サンプルもしくはその成分の１つまたはそれを上回る性質を判定すること、またはサンプルの識別を判定することを意味し得る。

【0078】

本明細書で使用されるように、用語「チップ」および「デバイス」は、本明細書では、同義的に使用されてもよい。

【0079】

本明細書で使用されるように、用語「被分析物」および「種」は、同義的に使用されてもよい。被分析物は、概して、測定可能な性質において別の分子、生分子、化学物質、巨大分子等と異なる、分子、生分子、物質、巨大分子等を意味する。例えば、２つの種は、わずかに異なる質量、疎水性、電荷もしくは正味電荷、等電点、有効性を有してもよい、または化学修飾、タンパク質修飾等の観点から異なり得る。

【0080】

本明細書で使用されるように、「流体チャネル」は、概して、チャネル内で流体、例えば、ガスまたは液体（溶液等）を運搬するように構成される、デバイス（例えば、マイクロ流体チップ）のチャネルを指す。いくつかの事例では、流体は、チャネルの近位端からチャネルの遠位端に向かって運搬される。

【0081】

本明細書で使用されるように、「ガスチャネル」は、概して、チャネル内でガスを運搬するように構成される、流体チャネルを指す。いくつかの事例では、ガスは、チャネルの近位端からチャネルの遠位端に向かって運搬される。

【0082】

本明細書で使用されるように、「マイクロ流体デバイス」は、概して、１つまたはそれを上回る流体チャネルを備える、マイクロ流体チップ、例えば、ガラスまたはポリマー基材を指す。いくつかの事例では、「マイクロ流体デバイス」はさらに、その中にマイクロ流体チップが、搭載され、取扱の容易性を促進する、ホルダ等の付加的構成要素を備えてもよい。いくつかの事例では、「マイクロ流体デバイス」は、試薬リザーバ、弁、流体コネクタ等の付加的機能特徴を備え、「マイクロ流体カートリッジ」を生成し得る、より複雑な「カートリッジ構成要素」に取り付けられる、またはその中に搭載される、マイクロ流体チップを指し得る。いくつかの事例では、マイクロ流体チップと、カートリッジ構成要素とを備える、アセンブリは、「マイクロ流体デバイス」または「マイクロ流体カートリッジ」と称され得る。

【0083】

サンプル：開示される方法、デバイス、システム、およびソフトウェアは、種々の生物学的または非生物学的サンプルのうちのいずれかから取得される被分析物の分離および特性評価のために使用されてもよい。実施例は、限定ではないが、組織サンプル、細胞培養サンプル、全血サンプル（例えば、静脈血、動脈血、または毛細血管血サンプル）、血漿、血清、唾液、間質液、尿、汗、涙、産業用酵素または生物学的薬物製造プロセスから導出されるタンパク質サンプル、環境サンプル（例えば、空気サンプル、水サンプル、土壌サンプル、表面スワイプサンプル）、および同等物を含む。いくつかの実施形態では、サンプルは、統合化学分離および特性評価のための開示される方法およびデバイスを使用する分析に先立って、当業者に公知である種々の技法のうちのいずれかを使用して処理されてもよい。例えば、いくつかの実施形態では、サンプルは、タンパク質または核酸を抽出するように処理されてもよい。サンプルは、種々の源または対象、例えば、細菌、ウイルス、植物、動物、もしくはヒトのうちのいずれかから収集されてもよい。

【0084】

サンプル体積：開示される方法およびデバイスのいくつかの事例では、マイクロ流体デバイス形式の使用は、非常に小さいサンプル体積の処理を可能にし得る。いくつかの実施形態では、デバイスの中に装填され、分析のために使用されるサンプル体積は、約０．１μｌ～約１ｍｌに及んでもよい。いくつかの実施形態では、デバイスの中に装填され、分析のために使用されるサンプル体積は、少なくとも０．１μｌ、少なくとも１μｌ、少なくとも２．５μｌ、少なくとも５μｌ、少なくとも７．５μｌ、少なくとも１０μｌ、少なくとも２５μｌ、少なくとも５０μｌ、少なくとも７５μｌ、少なくとも１００μｌ、少なくとも２５０μｌ、少なくとも５００μｌ、少なくとも７５０μｌ、または少なくとも１ｍｌであってもよい。いくつかの実施形態では、デバイスの中に装填され、分析のために使用されるサンプル体積は、最大で１ｍｌ、最大で７５０μｌ、最大で５００μｌ、最大で２５０μｌ、最大で１００μｌ、最大で７５μｌ、最大で５０μｌ、最大で２５μｌ、最大で１０μｌ、最大で７．５μｌ、最大で５μｌ、最大で２．５μｌ、最大で１μｌ、または最大で０．１μｌであってもよい。本段落で説明される下限および上限値のうちのいずれかが、本開示内に含まれる範囲を形成するように組み合わせられてもよく、例えば、いくつかの実施形態では、デバイスの中に装填され、分析のために使用されるサンプル体積は、約５μｌ～約５００μｌに及んでもよい。当業者は、分析のために使用されるサンプル体積が、本範囲内の任意の値、例えば、約１８μｌを有し得ることを認識するであろう。

【0085】

被分析物：いくつかの事例では、サンプルは、複数の被分析物種から成ってもよい。いくつかの事例では、サンプルに存在する被分析物種の全てまたは一部は、分析に先立って、もしくはその間に、濃縮されてもよい。いくつかの事例では、これらの被分析物は、例えば、グリカン、炭水化物、核酸分子（例えば、ＤＮＡ、ＲＮＡ）、ペプチド、ポリプチド、組み換えタンパク質、無傷のタンパク質、タンパク質イソ型、消化されたタンパク質、融合タンパク質、抗体・薬物共役、タンパク質・薬物共役、代謝産物、または他の生物学的に関連性がある分子であり得る。いくつかの事例では、これらの被分析物は、小分子薬物であり得る。いくつかの事例では、これらの被分析物は、生物学的タンパク質製剤（例えば、酵素製剤もしくは抗体製剤）および／または培養もしくは生体内から単離される細胞から収集される溶解物等のタンパク質混合物内のタンパク質分子であり得る。

【0086】

マイクロ流体デバイス：本明細書に開示されるものは、デバイスの基材の流体オリフィスまたはその近傍において、サンプルまたは分離されたサンプル（例えば、等電点電気泳動を介して分離された被分析物の混合物）の霧化を実施するように設計される、デバイスである。いくつかの事例では、開示されるデバイスは、分離チャネルと、１つまたはそれを上回るガスチャネルとを有する、基材を備える、マイクロ流体デバイスであって、そのガスチャネルは、サンプル、例えば、等電点電気泳動等の分離反応を使用して分離された被分析物を備える、サンプルを霧化するために使用される。サンプルの霧化は、サンプルのナノ流動または実質的にナノスケール体積放出を達成するために、液体を流体オリフィスまたはその近傍（例えば、分離チャネルの遠位端または分離チャネルに流体結合される流体出口チャネルの遠位端またはその近傍）において小液体液滴等に破壊する（例えば、液滴の表面張力の破壊を介して）ために使用されてもよい。いくつかの事例では、流体オリフィスは、エレクトロスプレー先端を備える、またはそれであるように構成され、サンプルの霧化は、エレクトロスプレーイオン化の間、ナノ流動を達成するために使用されてもよい。

【0087】

いくつかの事例では、デバイスは、複数のガスチャネルを有する、基材を備えてもよい。基材は、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、またはそれを上回るガスチャネルを備えてもよい。基材は、少なくとも１、少なくとも２、少なくとも３、少なくとも４、少なくとも５、少なくとも６、少なくとも７、少なくとも８、少なくとも９、少なくとも１０、少なくとも１１、少なくとも１２、少なくとも１３、少なくとも１４、少なくとも１５、少なくとも１６、少なくとも１７、少なくとも１８、少なくとも１９、または少なくとも２０ガスチャネルを備えてもよい。基材は、最大で２０、最大で１９、最大で１８、最大で１７、最大で１６、最大で１５、最大で１４、最大で１３、最大で１２、最大で１１、最大で１０、最大で９、最大で８、最大で７、最大で６、最大で５、最大で４、最大で３、最大で２、または最大で１チャネルを備えてもよい。基材は、変動し、異なるガスチャネル、例えば、２～４ガスチャネルの範囲を有してもよい。

【0088】

本明細書に説明されるように、１つまたはそれを上回るガスチャネル出口（また、本明細書では、「ガス出口オリフィス」）の位置は、流体チャネルの出口オリフィス（また、本明細書では、「流体チャネルオリフィス」）に隣接して位置付けられてもよく、これは、エレクトロスプレーイオン化オリフィスを備える、またはそれとしての役割を果たすように構成されてもよい。いくつかの事例では、ガスチャネル出口は、流体チャネルオリフィスから約０μｍ、約１μｍ、約２μｍ、約３μｍ、約４μｍ、約５μｍ、約６μｍ、約７μｍ、約８μｍ、約９μｍ、約１０μｍ、約１５μｍ、約２０μｍ、約３０μｍ、約４０μｍ、約５０μｍ、約６０μｍ、約７０μｍ、約８０μｍ、約９０μｍ、約１００μｍ、約１５０μｍ、約２００μｍ、約２５０μｍ、約３００μｍ、約３５０μｍ、約４００μｍ、またはそれを上回って位置付けられる。いくつかの事例では、ガスチャネル出口は、流体チャネルオリフィスから少なくとも約０μｍ、少なくとも約１μｍ、少なくとも約２μｍ、少なくとも約３μｍ、少なくとも約４μｍ、少なくとも約５μｍ、少なくとも約６μｍ、少なくとも約７μｍ、少なくとも約８μｍ、少なくとも約９μｍ、少なくとも約１０μｍ、少なくとも約１５μｍ、少なくとも約２０μｍ、少なくとも約３０μｍ、少なくとも約４０μｍ、少なくとも約５０μｍ、少なくとも約６０μｍ、少なくとも約７０μｍ、少なくとも約８０μｍ、少なくとも約９０μｍ、少なくとも約１００μｍ、少なくとも約１５０μｍ、少なくとも約２００μｍ、少なくとも約２５０μｍ、少なくとも約３００μｍ、少なくとも約３５０μｍ、少なくとも約４００μｍ、またはそれを上回って位置付けられる。いくつかの事例では、ガスチャネル出口は、流体チャネルオリフィスから最大で約４００μｍ、最大で約３５０μｍ、最大で約３００μｍ、最大で約２５０μｍ、最大で約２００μｍ、最大で約１５０μｍ、最大で約１００μｍ、最大で約９０μｍ、最大で約８０μｍ、最大で約７０μｍ、最大で約６０μｍ、最大で約５０μｍ、最大で約４０μｍ、最大で約３０μｍ、最大で約２０μｍ、最大で約１５μｍ、最大で約１０μｍ、最大で約９μｍ、最大で約８μｍ、最大で約７μｍ、最大で約６μｍ、最大で約５μｍ、最大で約４μｍ、最大で約３μｍ、最大で約２μｍ、最大で約１μｍ、最大で約０μｍに位置付けられる。ガスチャネル出口は、流体チャネルオリフィスからある値の範囲、例えば、１０μｍ～１００μｍ内に位置付けられてもよい。

【0089】

いくつかの実施形態では、分離およびガスチャネルは、略共平面配向において、チップから退出してもよい。いくつかの実施形態では、分離およびガスチャネルは、略非共平面であってもよい。いくつかの実施形態では、分離チャネルは、ガスチャネルによって形成される平面から外に０～５００μｍの距離だけ突出してもよい。いくつかの実施形態では、流体分離チャネルとガスチャネルとの間の交点は、ガスチャネルの出口平面が分離チャネルに対してマイクロ流体デバイスの中に陥凹されるように成形されてもよい。いくつかの好ましい実施形態では、分離チャネルは、公称上、チップの角から退出し、隣接する縁に対して角を二分する。いくつかの実施形態では、隣接する基材の縁のそれぞれに沿って終端する、ガスチャネルの出口は、分離チャネルのオリフィスにおいて、分離チャネルの軸に沿って視認されるとき、必然的に（幾何学形状によって）陥凹される、平面を形成する。

【0090】

本明細書に説明されるように、ガス出口オリフィスまたは流体チャネルオリフィスはそれぞれ、基材の縁または角もしくは先端に位置付けられてもよい。基材の縁は、いくつかの事例では、最長および最短寸法を伴う、基材の面（例えば、デバイスの長さおよび厚さによって画定された基材の面、例えば、図２Ａ参照）によって画定されてもよい。基材は、台形または先端の形状における特徴を有してもよい。好ましい実施形態では、基材は、流体チャネルオリフィスと、２つのガスチャネルに流体結合される、２つのガス出口オリフィスとを備える。いくつかの事例では、２つのガス出口オリフィスは、流体チャネルオリフィスから退出する流体流経路によって画定される、流体チャネルオリフィスまたは軸から対称的に位置付けられる。他の事例では、ガス出口オリフィスは、流体チャネルオリフィスから退出する流体流経路によって画定される、流体チャネルオリフィスまたは軸から非対称的に位置付けられる。

【0091】

基材の占有面積は、例えば、長方形、円形、楕円形、三角形、正方形、菱形、五角形等、任意の有用な幾何学形状をとってもよい。好ましい側面では、基材は、略長方形占有面積を有してもよい。いくつかの事例では、略長方形占有面積の最長寸法は、約１０～約１００ｍｍに及ぶ。いくつかの事例では、略長方形占有面積の最短寸法は、約２～約５０ｍｍに及ぶ。いくつかの事例では、略長方形占有面積の厚さは、約０．５ｍｍ～約２ｍｍに及ぶ。いくつかの実施形態では、略長方形占有面積の厚さは、０．５ｍｍ、０．６ｍｍ、０．７ｍｍ、０．８ｍｍ、０．９ｍｍ、１ｍｍ、１．１ｍｍ、１．２ｍｍ、１．３ｍｍ、１．４ｍｍ、１．５ｍｍ、１．６ｍｍ、１．７ｍｍ、１．８ｍｍ、１．９ｍｍ、または２ｍｍであることができる。いくつかの実施形態では、基材出口オリフィスはさらに、楔、角錐、円錐体、または他の３次元形状に成形されてもよい。形状は、平坦特徴を含んでもよく、そこで、チャネル（ガスまたは流体）のいくつかまたは全てが、退出する。いくつかの実施形態では、基材表面は、化学的に修飾され、その表面エネルギーを改変する、またはより疎水性もしくは親水性にしてもよい。いくつかの実施形態では、表面は、流体との事前に規定された接触角度を維持してもよい。いくつかの実施形態では、表面は、修飾の一部として、レーザ処理、ナノ粒子の共堆積、疎水性または親水性を向上させることが当技術分野において公知の他の手段によって、マイクロ粗面化されるように調製されてもよい。

【0092】

本明細書に説明されるチャネルおよび／またはオリフィス（例えば、流体チャネル、ガスチャネル）のいずれかの断面は、任意の有用な幾何学形状、例えば、円形、長方形、楕円形、三角形、正方形、菱形等をとってもよい。ある好ましい実施形態では、エレクトロスプレーイオン化オリフィスの断面形状は、略正方形または長方形である。

【0093】

いくつかの事例では、霧化のための１つを上回るガスチャネルを使用することが有用であり得る。例えば、特に、流体出口オリフィスの反対側上にガス出口を伴う、霧化のための２つまたはそれを上回るガスチャネルを有することが有用であり得る。いくつかの事例では、基材は、流体出口オリフィスの側面に位置する、一対または複数の対のガスチャネルを備えてもよい。いくつかの事例では、基材は、４つまたはそれを上回るガスチャネルを備えてもよい。そのような場合、４つまたはそれを上回るガスチャネルのうちの少なくとも２つは、補助構成要素内に配置されてもよく、ガス出口オリフィスが、基材のものに対して回転される、１つまたはそれを上回る平面にあるように位置付けられてもよい。例えば、一対のガスチャネルおよびそのガス出口オリフィスは、ガスチャネルが流体チャネルおよび流体出口オリフィスから半径方向に対称にあるように、流体出口オリフィスに対して位置付けられてもよい。１つのそのような実施例では、流体チャネルオリフィスは、ガスチャネルオリフィスの２つの直交または垂直平面によって囲繞されてもよく、ガス出口はそれぞれ、流体チャネルオリフィスから半径方向に対称である。別の実施例では、流体チャネルオリフィスは、ガスチャネルオリフィスの２つの平面によって囲繞されてもよく、平面のうちの１つまたはそれを上回るものは、基材に対して回転され、エレクトロスプレーイオン化オリフィスを中心として半径方向対称対様式に、かつそれに隣接して位置付けられる。ある実施形態では、ガスチャネルは、ガスチャネルオリフィスが流体オリフィスの出口と同心であるように、環状断面を備えてもよい。

【0094】

１つまたはそれを上回るガスチャネルからのガス流は、流体オリフィスにおいて、または流体オリフィスからある距離において、サンプルを霧化するように構成されてもよい。例えば、ガスは、（例えば、その中で軸が流体オリフィスから流出する流体の方向の軸である、軸方向距離において）流体オリフィスから約１マイクロメートル（μｍ）、約５μｍ、約１０μｍ、約１５μｍ、約２０μｍ、約２５μｍ、約３０μｍ、約３５μｍ、約４０μｍ、約４５μｍ、約５０μｍ、約６０μｍ、約７０μｍ、約８０μｍ、約９０μｍ、約１００μｍ、約１５０μｍ、約２００μｍ、約２５０μｍ、約３００μｍ、約３５０μｍ、約４００μｍ、約４５０μｍ、約５００μｍ、約５５０μｍ、約６００μｍ、約６５０μｍ、約７００μｍ、約７５０μｍ、約８００μｍ、約８５０μｍ、約９００μｍ、約９５０μｍ、約１０００μｍの距離において、サンプルを霧化してもよい。ガスは、流体オリフィスから約１０００μｍ、約９５０μｍ、約９００μｍ、約８５０μｍ、約８００μｍ、約７５０μｍ、約７００μｍ、約６５０μｍ、約６００μｍ、約５５０μｍ、約５００μｍ、約４５０μｍ、約４００μｍ、約３５０μｍ、約３００μｍ、約２５０μｍ、約２００μｍ、約１５０μｍ、約１００μｍ、約９０μｍ、約８０μｍ、約７０μｍ、約６０μｍ、約５０μｍ、約４０μｍ、約３０μｍ、約２０μｍ、約１５μｍ、約１０μｍ、約５μｍ、約１μｍ未満、またはそれを下回る距離において、サンプルを霧化してもよい。ガスは、本明細書に説明される値の範囲内の距離、例えば、約５０μｍ～３００μｍにおいて、サンプルを霧化してもよい。いくつかの実施形態では、サンプルを霧化するためのガス流は、流体オリフィスに直接隣接する。

【0095】

マイクロ流体チップは、試薬をチャネルに提供するために使用され得る、複数の入口ポートを有する、基材を備えてもよい。本明細書のいずれかの場所に説明されるような試薬は、陽極液溶液、陰極液溶液、電解質溶液、緩衝剤、動員試薬、サンプルまたはサンプル試薬、空気、または（ガスチャネルへの）ガス等を備えてもよい。基材の各チャネルは、その独自の入口ポートを備えてもよい、またはいくつかの事例では、接続され得る２つまたはそれを上回るチャネルおよび接続されたチャネルは、入口ポートを共有してもよい。いくつかの事例では、入口ポートは、基材の縁に沿って位置付けられる（例えば、図２Ａ、５Ａ、６Ａ、７Ａ、および８Ａ参照）。いくつかの事例では、基材は、基材の縁に沿って位置付けられる、少なくとも４つの入口ポートを備えてもよい。基材は、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、２０、３０、４０、５０、またはそれを上回る入口ポートを備えてもよい。基材は、少なくとも１、少なくとも２、少なくとも３、少なくとも４、少なくとも５、少なくとも６、少なくとも７、少なくとも８、少なくとも９、少なくとも１０、少なくとも２０、少なくとも３０、少なくとも４０、少なくとも５０、またはそれを上回る入口ポートを備えてもよい。基材は、最大で５０、最大で４０、最大で３０、最大で２０、最大で１０、最大で９、最大で８、最大で７、最大で６、最大で５、最大で４、最大で３、最大で２、最大で１つの入口ポートを備えてもよい。基材は、ある範囲の入口ポート、例えば、約２～８つの入口ポートを備えてもよく、そのそれぞれまたはサブセットは、基材の縁に沿って位置付けられてもよい。

【0096】

ある事例では、開示されるデバイスは、複数の分離チャネルと、ガスチャネルとを備える、マイクロ流体チップである。そのような事例では、マイクロ流体チップは、複数の被分析物分離反応を、並行して、すなわち、デバイス内の複数の分離チャネルの中で実施し、その後、（ｉ）動員および（ｉｉ）霧化と組み合わせられたエレクトロスプレーイオン化が続くように設計される。

【0097】

図１Ａは、下記の実施例１により詳細に議論されるであろうような、本開示の一側面による、４チャネル等電点電気泳動設計を備える、マイクロ流体チップの非限定的概略図を提供する。

【0098】

図１Ｂは、下記の実施例３により詳細に説明されるであろうような、本開示の第２の側面による、エレクトスプレー先端を備える、分離反応を実施するための例示的マイクロ流体チップの流体チャネルネットワークの非限定的概略図を提供する。

【0099】

図２Ａ－２Ｂは、下記の実施例４により詳細に議論されるであろうような、デバイスの縁に位置付けられる、入口ポートを伴う、ガスチャネルと、分離チャネルとを備える、マイクロ流体チップの非限定的概略図を提供する。

【0100】

図３Ａ－３Ｄは、下記の実施例５により詳細に議論されるであろうような、本明細書に説明されるマイクロ流体チップの改変可能側面（例えば、設計パラメータ）の非限定的概略図を提供する。

【0101】

図４Ａ－４Ｂは、流体チャネルに隣接する（例えば、分離チャネルの端部にある）、対称ガスチャネルを備える、基材を備える、マイクロ流体チップの１つの設計の顕微鏡写真の非限定的実施例を提供する。

【0102】

図５Ａ－５Ｃは、分離チャネルと、ガスチャネルとを備える、例示的マイクロ流体チップの付加的非限定的概略図を提供する。

【0103】

図６Ａ－６Ｃは、分離チャネルと、ガスチャネルとを備える、別の例示的マイクロ流体チップの付加的非限定的概略図を提供する。

【0104】

図７Ａ－７Ｃは、分離チャネルと、ガスチャネルとを備える、さらに別の例示的マイクロ流体チップの付加的非限定的概略図を提供する。

【0105】

図８Ａ－８Ｃは、分離チャネルと、ガスチャネルとを備える、さらに別の例示的マイクロ流体チップの付加的非限定的概略図を提供する。

【0106】

図９Ａ－９Ｂは、入口ポートを本明細書に説明される基材の反対縁上に伴う、分離チャネルと、ガスチャネルとを備える、さらに別の例示的マイクロ流体チップの付加的非限定的概略図を提供する。

【0107】

図１０は、エレクトロスプレーイオン化の間の、流体出口チャネルと、対称ガスチャネルとを備える、マイクロ流体チップの流体オリフィスの例示的画像を提供する。

【0108】

図１１Ａ－１１Ｂは、エレクトロスプレーイオン化の間の、流体出口チャネルと、対称ガスチャネルとを備える、マイクロ流体チップの流体オリフィスの付加的例示的画像を提供する。

【0109】

マイクロ流体チップの基材の縁上に位置する、ガスチャネルおよび／または入口ポートに加え、基材は、複数の分離チャネル（例えば、２つまたはそれを上回る第１の分離チャネル、２つまたはそれを上回る第２の分離チャネル、２つまたはそれを上回る第３の分離チャネル等）と、１つまたはそれを上回るガスチャネルとを備えてもよい。本開示のデバイスまたはマイクロ流体チップ（またはその基材）は、複数の入口ポート、出口ポート、サンプルおよび／または試薬導入チャネル、相互接続チャネル、サンプルならびに／もしくは試薬廃棄物チャネル、リザーバ（例えば、サンプルリザーバ、試薬リザーバ、または廃棄物リザーバ）、マイクロポンプ、マイクロ弁、通気口、トラップ、フィルタ、膜、および同等物、またはそれらの任意の組み合わせを備えてもよい。

【0110】

開示されるマイクロ流体チップおよびマイクロ流体カートリッジは、当業者に公知である種々の加工技法および材料のうちのいずれかを使用して、加工されてもよい。いくつかの事例では、デバイスは、一連の２つまたはそれを上回る別個の部品として加工され、続いて、完成したデバイスを形成するように、機械的に圧着されるか、または恒久的にともに接合されるかのいずれかであってもよい。いくつかの事例では、例えば、流体チャネル（時として、本明細書では「マイクロチャネル」とも称される）は、（例えば、ガラス基材のフォトリソグラフィパターン化および所望の深度までのチャネルのウェット化学エッチングによって）第１の層に加工され、次いで、第２の層を第１の層に接合することによって、シールされてもよく、流体チャネルと交差する第２の層内の貫通孔は、流体チャネルへの外部アクセスを提供する。いくつかの事例では、流体チャネルは、（例えば、好適なポリマーまたはセラミックフィルム内のチャネルパターンのレーザ切断によって）第１の層に加工され、次いで、第２の層と第３の層との間に第１の層を挟持および接合することによって、シールされてもよく、流体チャネルと交差する第２の層および／または第３の層内の貫通孔は、流体チャネルへの外部アクセスを提供する。後者の実施例では、第１の層の厚さは、流体チャネルの厚さ（または深度）を画定する。

【0111】

好適な加工技法の実施例は、限定ではないが、従来の機械加工、ＣＮＣ機械加工、射出成型、３Ｄ印刷、レーザ切断またはダイカットポリマーまたはセラミックフィルムの１つまたはそれを上回る層の整合および積層、もしくはフォトリソグラフィおよびウェット化学エッチング、ドライエッチング、ディープ反応性イオンエッチング、またはレーザ微小機械加工等のいくつかの微細加工技法のうちのいずれかを含む。いくつかの実施形態では、マイクロ流体構造は、エラストマ、ポリマー、またはセラミック材料から３Ｄ印刷されてもよい。

【0112】

開示されるマイクロ流体チップおよびマイクロ流体カートリッジは、当業者に公知である種々の材料のうちのいずれかを使用して加工されてもよい。一般に、使用される材料の選定は、加工技法の選定に依存し、その逆も同様であろう。好適な材料の実施例は、限定ではないが、ガラス、石英、溶融石英、シリコン、種々のポリマーのうちのいずれか、例えば、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ、エラストマ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリフッ素化ポリエチレン、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、ポリエーテルエーテルケトン、ポリイミド、環状オレフィンポリマー（ＣＯＰ）、環状オレフィンコポリマー（ＣＯＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、エポキシ樹脂、テフロン（登録商標）（ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ））等の付着防止材料、ＳＵ８または任意の他の厚いフィルムフォトレジスト等の種々のフォトレジスト、もしくはこれらの材料の任意の組み合わせを含む。いくつかの事例では、複数の層を備える、マイクロ流体チップまたはマイクロ流体カートリッジ内の異なる層が、異なる材料から加工されてもよい。いくつかの事例では、１つまたはそれを上回る層を備える、デバイスまたはマイクロ流体チップ内の所与の単一の層が、２つまたはそれを上回る異なる材料から加工されてもよい。

【0113】

いくつかの事例では、マイクロ流体チップまたはマイクロ流体カートリッジの全てもしくは一部は、デバイスの分離チャネルおよび／または他の部分の撮像を促進するように、光学的に透明（例えば、紫外線（ＵＶ）、可視、ならびに／もしくは近赤外光に対して透明）であり得る。いくつかの事例では、分離チャネルの全てまたは一部は、撮像、例えば、全チャネル撮像のために構成される。例えば、いくつかの事例では、分離チャネルは、光学的に透明な材料の２つの層の間に挟持される光学的に不透明な材料の層に加工され、それによって、それを通して光が透過および／または集光され得る、「光学スリット」を形成してもよい。いくつかの事例では、流体オリフィスの全部または一部は、例えば、エレクトロスプレーイオン化の間、撮像のために構成され、テイラー円錐のパラメータ（例えば、本明細書のいずれかの場所で説明されるように、液滴サイズ、テイラー円錐の形状等）を判定してもよい。

【0114】

一般に、開示されるデバイス内の流体チャネル、ガスチャネル、サンプル、および／または試薬リザーバ等の寸法は、（ｉ）被分析物混合物から成るサンプルまたはサンプルアリコートの高速で正確かつ再現可能な分離を提供するように、かつ（ｉｉ）サンプルおよび試薬消費を最小限にするように、最適化されるであろう。一般に、流体チャネルまたはガスチャネルの幅は、約１０μｍ～約２ｍｍであってもよい。いくつかの事例では、流体チャネルまたはガスチャネルの幅は、少なくとも１０μｍ、少なくとも２５μｍ、少なくとも５０μｍ、少なくとも１００μｍ、少なくとも２００μｍ、少なくとも３００μｍ、少なくとも４００μｍ、少なくとも５００μｍ、少なくとも７５０μｍ、少なくとも１ｍｍ、少なくとも１．５ｍｍ、または少なくとも２ｍｍであってもよい。いくつかの事例では、流体チャネルまたはガスチャネルの幅は、最大で２ｍｍ、最大で１．５ｍｍ、最大で１ｍｍ、最大で７５０μｍ、最大で５００μｍ、最大で４００μｍ、最大で３００μｍ、最大で２００μｍ、最大で１００μｍ、最大で５０μｍ、最大で２５μｍ、または最大で１０μｍであってもよい。本段落で説明される下限および上限値のうちのいずれかが、本開示内に含まれる範囲を形成するように組み合わせられてもよく、例えば、いくつかの事例では、流体チャネル（またはリザーバ）の幅は、約１００μｍ～約１ｍｍに及んでもよい。当業者は、流体チャネル（またはリザーバ）の幅が、本範囲内の任意の値、例えば、約８０μｍを有し得ることを認識するであろう。

【0115】

一般に、流体チャネルまたはガスチャネルの長さは、約０．５ｃｍ～約１０ｃｍであってもよい。いくつかの事例では、流体チャネルまたはガスチャネルの長さは、少なくとも０．１ｃｍ、少なくとも０．５ｃｍ、少なくとも１ｃｍ、少なくとも２ｃｍ、少なくとも３ｃｍ、少なくとも４ｃｍ、少なくとも５ｃｍ、少なくとも６ｃｍ、少なくとも７ｃｍ、少なくとも８ｃｍ、少なくとも９ｃｍ、少なくとも１０ｃｍ、またはそれを上回ってもよい。いくつかの事例では、流体チャネルまたはガスチャネルの長さは、最大で１０ｃｍ、最大で９ｃｍ、最大で８ｃｍ、最大で７ｃｍ、最大で６ｃｍ、最大で５ｃｍ、最大で４ｃｍ、最大で３ｃｍ、最大で２ｃｍ、最大で１ｃｍ、最大で０．５ｃｍ、または最大で０．１ｃｍであってもよい。本段落に説明される下限および上限値のいずれかは、組み合わせられ、本開示内に含まれる範囲を形成してもよく、例えば、いくつかの事例では、流体チャネル（またはリザーバ）の長さは、約５ｃｍ～約１０ｃｍに及んでもよい。当業者は、流体チャネル（またはリザーバ）の長さは、本範囲内の任意の値、例えば、約８ｃｍを有し得ることを認識するであろう。

【0116】

一般に、流体チャネル（またはリザーバ）の深度は、約１μｍ～約１ｍｍであろう。いくつかの事例では、流体チャネル（またはリザーバ）の深度は、少なくとも１μｍ、少なくとも５μｍ、少なくとも１０μｍ、少なくとも２０μｍ、少なくとも３０μｍ、少なくとも４０μｍ、少なくとも５０μｍ、少なくとも１００μｍ、少なくとも２００μｍ、少なくとも３００μｍ、少なくとも４００μｍ、少なくとも５００μｍ、少なくとも６００μｍ、少なくとも７００μｍ、少なくとも８００μｍ、少なくとも９００μｍ、または少なくとも１ｍｍであってもよい。いくつかの事例では、流体チャネル（またはリザーバ）の深度は、最大で１ｍｍ、最大で９００μｍ、最大で８００μｍ、最大で７００μｍ、最大で６００μｍ、最大で５００μｍ、最大で４００μｍ、最大で３００μｍ、最大で２００μｍ、最大で１００μｍ、最大で５０μｍ、最大で４０μｍ、最大で３０μｍ、最大で２０μｍ、最大で１０μｍ、最大で５μｍ、または最大で１μｍであってもよい。本段落で説明される下限および上限値のうちのいずれかが、本開示内に含まれる範囲を形成するように組み合わせられてもよく、例えば、いくつかの事例では、流体チャネル（またはリザーバ）の深度は、約５０μｍ～約１００μｍに及んでもよい。当業者は、流体チャネル（またはリザーバ）の深度が、本範囲内の任意の値、例えば、約５５μｍを有し得ることを認識するであろう。

【0117】

いくつかの実施形態では、ガスチャネルの深度は、流体チャネルのものに合致するであろう。ガスチャネルの深度は、約１μｍ～約１ｍｍであってもよい。いくつかの事例では、ガスチャネルの深度は、少なくとも１μｍ、少なくとも５μｍ、少なくとも１０μｍ、少なくとも２０μｍ、少なくとも３０μｍ、少なくとも４０μｍ、少なくとも５０μｍ、少なくとも１００μｍ、少なくとも２００μｍ、少なくとも３００μｍ、少なくとも４００μｍ、少なくとも５００μｍ、少なくとも６００μｍ、少なくとも７００μｍ、少なくとも８００μｍ、少なくとも９００μｍ、または少なくとも１ｍｍであってもよい。いくつかの事例では、ガスチャネルの深度は、最大で１ｍｍ、最大で９００μｍ、最大で８００μｍ、最大で７００μｍ、最大で６００μｍ、最大で５００μｍ、最大で４００μｍ、最大で３００μｍ、最大で２００μｍ、最大で１００μｍ、最大で５０μｍ、最大で４０μｍ、最大で３０μｍ、最大で２０μｍ、最大で１０μｍ、最大で５μｍ、または最大で１μｍであってもよい。本段落に説明される下限および上限値のいずれかは、組み合わせられ、本開示内に含まれる範囲を形成してもよく、例えば、いくつかの事例では、ガスチャネルの深度は、約５０μｍ～約１００μｍに及んでもよい。当業者は、流体チャネル（またはリザーバ）の深度は、本範囲内の任意の値、例えば、約５５μｍを有し得ることを認識するであろう。

【0118】

ガス出口オリフィスの断面寸法は、概して、約１０μｍ～約１００μｍ以内であろう。いくつかの事例では、ガス出口オリフィスの断面寸法は、少なくとも１０μｍ、少なくとも２５μｍ、少なくとも５０μｍ少なくとも１００μｍ、少なくとも２００μｍ、少なくとも３００μｍ、少なくとも４００μｍ、少なくとも５００μｍ、少なくとも７５０μｍ、少なくとも１ｍｍ、少なくとも１．５ｍｍ、または少なくとも２ｍｍであってもよい。いくつかの事例では、ガス出口オリフィスの断面寸法は、最大で２ｍｍ、最大で１．５ｍｍ、最大で１ｍｍ、最大で７５０μｍ、最大で５００μｍ、最大で４００μｍ、最大で３００μｍ、最大で２００μｍ、最大で１００μｍ、最大で５０μｍ、最大で２５μｍ、または最大で１０μｍであってもよい。本段落に説明される下限および上限値のいずれかは、組み合わせられ、本開示内に含まれる範囲を形成してもよく、例えば、いくつかの事例では、ガス出口オリフィスの断面寸法は、約１０μｍ～約１００μｍに及んでもよい。当業者は、出口オリフィスの断面寸法が、本範囲内の任意の値、例えば、約８０μｍを有し得ることを認識するであろう。

【0119】

カートリッジ：いくつかの事例では、開示されるマイクロ流体デバイスまたはチップは、相互に結合されるように構成されてもよい、もしくはマイクロ流体カートリッジ等の統合ユニットの一部であってもよい。カートリッジは、分離チャネル、少なくとも１つのガスチャネル、および他のリザーバ、試薬、膜、弁、固定具（例えば、膜含有高電圧電極固定具）、固着デバイスもしくは特徴（例えば、ねじ、ピン（例えば、ポゴピン）、接着剤、レバー、スイッチ、溝、形態嵌合対、フックおよびループ、ラッチ、ねじ山、クリップ、クランプ、尖叉、リング、ゴムバンド、リベット、グロメット、結び目、スナップ、テープ、真空、シール）、ガスケット、Ｏリング、電極、またはそれらの組み合わせを備える、基材を備え得る、マイクロ流体チップを備えてもよい。カートリッジは、モノリシックに構築されてもよい、またはモジュール式であり、除去可能な部品を備えてもよい。例えば、マイクロ流体チップは、カートリッジに除去可能に結合するように構成されてもよい。同様に、リザーバ、膜、弁等はそれぞれ、カートリッジから除去可能であり得る。１つまたはそれを上回る構成要素が除去可能であり得る場合において、マイクロ流体カートリッジは、個々の構成要素がそれぞれ、ユーザによって十分な公差を伴って定位置に整合され得るように、構成されてもよい。例えば、マイクロ流体カートリッジは、マイクロ流体チップが、チップが整合のためにピンに到達するまでカートリッジに沿ってチップを摺動させることによって、統合され得るように、溝およびピンを備えてもよい。いくつかの事例では、チップは、カートリッジまたはその一部と同一平面内に位置付けられるように構成されてもよい。いくつかの事例では、チップは、１つまたはそれを上回る入口、出口等が、リザーバ、電極、膜、および／または他の有用な界面接触ユニットに（例えば、流体的ならびに／もしくは電気的に）接続され得るように、カートリッジの中に位置付けられてもよい。いくつかの事例では、チップおよびリザーバ、電極等の界面接触は、ユーザからのいずれの付加的測定または調節も伴わずに、ユーザによって実施されてもよい。例えば、リザーバは、定位置にスナップ留めする、またはポゴピンを介して固着される、電極を受容し、それによって、電気通信および／または流体連通を確立するように構成されてもよい。カートリッジおよびチップのこれらの例示的構成は、限定的であるように意図されておらず、マイクロ流体チップまたはマイクロ流体カートリッジの他の構成要素の位置付けの多くの異なる構成が達成され得ることを理解されたい。いくつかの事例では、マイクロ流体カートリッジは、本明細書に説明されるシステムの除去可能および／または使い捨て構成要素であるように構成されてもよい。

【0120】

好ましい実施形態では、カートリッジ構成要素は、マイクロ流体チップの縁において、マイクロ流体チップと界面接触する。マイクロ流体チップは、２つまたはそれを上回る流体ポートを備えてもよく、カートリッジ構成要素は、チップの流体ポートの数を鏡映する、縁を備えてもよい。いくつかの事例では、カートリッジの縁は、マイクロ流体チップの２つまたはそれを上回る流体ポートと整合する、２つまたはそれを上回る流体ポートを備える。カートリッジはまた、マイクロ流体チップと、カートリッジ構成要素とを備える、アセンブリへの力の印加に応じて、実質的無漏出シールをマイクロ流体チップの２つまたはそれを上回る流体ポートとカートリッジ構成要素の２つまたはそれを上回る流体ポートとの間に形成するために使用される、１つまたはそれを上回るエラストマ構成要素（例えば、ガスケット、Ｏリング等）を備えてもよい。例えば、アセンブリは、力を印加し、無漏出シールをマイクロ流体チップのポートとカートリッジ構成要素のポートとの間に形成するために使用される、ねじ、クランプ、または他の締結機構を備えてもよい。

【0121】

ある事例では、カートリッジは、カートリッジは、所望の体積の流体を含有するように構成される、１つまたはそれを上回るリザーバを備える。いくつかの事例では、リザーバは、少なくとも約２００マイクロリットル（μＬ）、少なくとも約３００μＬ、少なくとも約４００μＬ、少なくとも約５００μＬ、少なくとも約６００μＬ、少なくとも約７００μＬ、少なくとも約８００μＬ、少なくとも約９００μＬ、少なくとも約１ミリリットル（ｍＬ）、少なくとも約１．５ｍＬ、少なくとも約２ｍＬ、少なくとも約２．５ｍＬ、少なくとも約３ｍＬ、少なくとも約３．５ｍＬ、少なくとも約４ｍＬ、少なくとも約４．５ｍＬ、または少なくとも約５ｍＬを含有することが可能であり得る。いくつかの事例では、リザーバは、最大で約５ｍＬ、最大で約４．５ｍＬ、最大で約４ｍＬ、最大で約３．５ｍＬ、最大で約３ｍＬ、最大で約２．５ｍＬ、最大で約２ｍＬ、最大で約１．５ｍＬ、最大で約１ｍＬ、最大で約９００μＬ、最大で約８００μＬ、最大で約７００μＬ、最大で約６００μＬ、最大で約５００μＬ、最大で約４００μＬ、最大で約３００μＬ、または最大で約２００μＬを含有することが可能であり得る。本段落で説明される下限および上限値のうちのいずれかが、本開示内に含まれる範囲を形成するように組み合わせられてもよく、例えば、いくつかの事例では、リザーバは、約２００μＬ～約２ｍＬにおよび得る流体の体積を含有してもよい。当業者は、リザーバ流体体積容量が、本範囲内の任意の値、例えば、約１．８ｍＬを有し得ることを認識するであろう。

【0122】

マイクロ流体カートリッジが、リザーバを備える、そのような事例では、リザーバは、マイクロ流体チップに（例えば、電気的に、流体的に）制御可能に結合されてもよい。例えば、カートリッジは、チップ内の流動体積または率を制御するために使用され得る、１つまたはそれを上回る弁を備えてもよい。ある場合には、カートリッジは、１つまたはそれを上回る液体試薬（例えば、動員試薬）の送達の間に制御された流率を可能にし得る、コック栓弁または剪断弁（例えば、摺動弁もしくは回転剪断弁）を備えてもよい。ある場合には、カートリッジは、チップの中への液体の流率を制御するために使用され得る、シリンジポンプと統合または界面接触されてもよい。ある場合には、流率は、ピストン、ばね荷重デバイス、または他の機械的アプローチを使用して、制御されてもよい。

【0123】

いくつかの事例では、カートリッジは、異なるタイプまたはモデルのチップに適応するように構成されてもよい。例えば、カートリッジは、少なくとも１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、または１００個の異なるタイプもしくはモデルのチップに適応するように構成されてもよい。ある場合には、カートリッジは、チップのチャネルと界面接触し得る（例えば、チップの入口および／または出口と界面接触する）ポートもしくは接続を備えてもよい。

【0124】

器具界面設計：好ましい実施形態では、カートリッジは、界面設計を通して、器具システムに結合するように構成され、その界面設計は、他のユニット（例えば、リザーバ、電極、流体取扱ユニット）をマイクロ流体カートリッジおよび／またはマイクロ流体チップに界面接触させるために使用される。いくつかの事例では、界面設計は、２つまたはそれを上回る流体相互接続を備え、流体相互接続はそれぞれ、界面デバイスと、マイクロ流体カートリッジとを備える、アセンブリへの力の印加に応じて、実質的無漏出流体継手を外部流体ラインまたはリザーバとマイクロ流体カートリッジの流体ポートとの間に提供するように構成される。いくつかの事例では、流体継手は、カートリッジの２つまたはそれを上回る流体ポートへのその流体継手の点において、２つまたはそれを上回る外部流体ラインのうちの２つ内の相対的流体圧力が変動するときでも、実質的無漏出として維持される。例えば、流体継手は、２つの外部流体ライン内の相対的流体圧力が、約１倍、約２倍、約３倍、約４倍、約５倍、約６倍、約７倍、約８倍、約９倍、約１０倍、約２０倍、約３０倍、約４０倍、約５０倍、約６０倍、約７０倍、約８０倍、約９０倍、または約１００倍変動するときでも、無漏出のままであり得る。流体継手は、２つの外部流体ライン内の相対的流体圧力が、少なくとも１倍、少なくとも２倍、少なくとも３倍、少なくとも４倍、少なくとも５倍、少なくとも６倍、少なくとも７倍、少なくとも８倍、少なくとも９倍、少なくとも１０倍、少なくとも２０倍、少なくとも３０倍、少なくとも４０倍、少なくとも５０倍、少なくとも６０倍、少なくとも７０倍、少なくとも８０倍、少なくとも９０倍、または少なくとも１００倍変動するときでも、無漏出のままであり得る。いくつかの事例では、流体継手は、２つの外部流体ライン内の相対的流体圧力が、最大で１００倍、最大で９０倍、最大で８０倍、最大で７０倍、最大で６０倍、最大で５０倍、最大で４０倍、最大で３０倍、最大で２０倍、最大で１０倍、最大で９倍、最大で８倍、最大で７倍、最大で６倍、最大で５倍、最大で４倍、最大で３倍、最大で２倍、または最大で１倍変動するときでも、無漏出のままであり得る。

【0125】

いくつかの事例では、２つまたはそれを上回る流体相互接続は、独立してばね荷重された継手を備え、これは、反復可能シール力を発生させる際に有用であり得る。いくつかの事例では、器具界面は、マイクロ流体カートリッジアセンブリに結合するように構成される、部品を備える。例えば、器具界面およびカートリッジは、噛合するように構成される、部品（例えば、円錐形継手アセンブリ、平坦面シールアセンブリ）を有することができる。いくつかの事例では、ばね荷重された継手は、マイクロ流体カートリッジ内に孔を備える、流体ポートと噛合する、円錐形継手を備える。いくつかの事例では、ばね荷重された継手は、マイクロ流体カートリッジ内に孔を備える流体ポートと噛合する、平坦面シール継手を備える。いくつかの側面では、マイクロ流体カートリッジ内の孔は、テーパ状である。いくつかの事例では、器具界面は、１つまたはそれを上回る締結機構を使用して、マイクロ流体カートリッジアセンブリに機械的に結合されてもよい。ある場合には、器具界面および／またはマイクロ流体カートリッジアセンブリは、除去可能結合を可能にする、磁石を備えてもよい、または、例えば、器具界面およびカートリッジアセンブリの相互係止幾何学形状を使用して、機械的に結合されてもよい。例えば、器具界面は、ねじ山（例えば、ねじ山、雌ねじ等）を備えてもよく、アセンブリは、界面のねじ山係合し得る、相補的ねじ山を備えてもよい。それと併せて、または代替として、界面デバイスおよび／またはアセンブリは、器具界面とマイクロ流体カートリッジアセンブリの相互係止を可能にする、スナップ嵌合継合部（例えば、カンチレバースナップ嵌合、環状スナップ嵌合等）を備えてもよい。代替として、またはそれと併せて、器具界面および／またはマイクロ流体カートリッジアセンブリは、締まり嵌め、圧力嵌め、収縮嵌合、隙間嵌め等を可能にする、構成要素を備えてもよい。締結機構の他の実施例は、非限定的実施例では、形態嵌合対、フックおよびループ、ラッチ、ねじ山、ねじ、ステープル、クリップ、クランプ、プロング、リング、無頭釘、ゴムバンド、リベット、グロメット、ピン、繋ぎ材、スナップ、Ｖｅｌｃｒｏ（登録商標）、接着剤（例えば、糊）、テープ、真空、シール、それらの組み合わせ、または任意の他のタイプの締結機構を含んでもよい。

【0126】

被分析物の分離および濃縮：いくつかの事例では、開示されるデバイスまたはシステムは、混合物内の複数の被分析物が個々の分画において分離および／または濃縮される、１つまたはそれを上回る分離もしくは濃縮ステップを実施するように構成されてもよい。例えば、いくつかの事例では、開示されるデバイス（例えば、マイクロ流体チップまたはマイクロ流体カートリッジ）は、サンプル内の被分析物の混合物が、元のサンプルからの被分析物分子のサブセットを含有する被分析物分画（例えば、被分析物ピークまたは被分析物帯）に分離される、および／または被分析物分画として濃縮される、第１の濃縮ステップを実施するように構成されてもよい。いくつかの事例では、これらの分離された被分析物分画は、動員および／または溶出されてもよく、いくつかの事例では、次いで、別の下流分離および／または濃縮ステップを受けてもよい。いくつかの事例では、例えば、最終分離および／または濃縮ステップに続いて、分離／濃縮された被分析物分画は、さらなる分析のためにデバイスから排出されてもよい。

【0127】

いくつかの事例では、開示されるデバイスおよびシステムは、１つ、２つ、３つ、４つ、または５つ、もしくはそれを上回る分離および／または濃縮ステップを実施するように構成されてもよい。いくつかの事例では、分離または濃縮ステップのうちの１つまたはそれを上回るものは、固相分離技法、例えば、逆相ＨＰＬＣを含んでもよい。いくつかの事例では、分離または濃縮ステップのうちの１つまたはそれを上回るものは、溶液相分離および／または濃縮技法、例えば、キャピラリゾーン電気泳動（ＣＺＥ）もしくは等電点電気泳動（ＩＥＦ）を含んでもよい。

【0128】

開示されるデバイスおよびシステムは、当業者に公知である種々の被分析物分離および／または濃縮技法のうちのいずれかを実施するように構成されてもよく、分離または濃縮ステップは、分離プロセスが実施されるにつれて監視され得るように、全体的もしくは部分的に撮像されるように構成される、少なくとも第１の分離チャネル内で実施される。例えば、いくつかの事例では、撮像された分離は、被分析物混合物から１つまたはそれを上回る分離された被分析物分画を産生する、例えば、等電点電気泳動、キャピラリゲル電気泳動、キャピラリゾーン電気泳動、等速電気泳動、キャピラリ動電クロマトグラフィ、ミセル動電クロマトグラフィ、流量均衡キャピラリ電気泳動、電場勾配集束、動的場勾配集束、および同等物を含む、電気泳動分離であってもよい。いくつかの事例では、分離および動員ステップは、分離および動員プロセスが実施されるにつれて監視され得るように、全体的もしくは部分的に撮像されるように構成される、少なくとも第１の分離チャネル内で実施されてもよい。これらの事例のうちのいずれかでは、全体的または部分的な分離チャネルの撮像は、持続的もしくは断続的に実施されてもよく、分離および／または濃縮プロセスに先立って、その間に、もしくはそれに続いて、実施されてもよい。

【0129】

いくつかの事例では、マイクロ流体デバイス形式の使用は、高速分離時間および正確で再現可能な分離データを提供し得る。例えば、マイクロ流体デバイスが電気泳動分離および／または等電点電気泳動反応を実施するように構成される、事例において、マイクロ流体チャネルの高い表面積対体積比は、有意なジュール加熱を被ることなく、高電場強度を使用することを可能にし、それによって、分離分解能の実質的な分散および損失を伴わずに、非常に高速な分離反応を可能にし得る。いくつかの事例では、流体チャネル幾何学形状の精密な制御は、サンプル注入体積、電場強度等の正確かつ再現可能な制御を提供し、それによって、検定の１つまたはそれを上回るパラメータの非常に正確な判定、例えば、分離分解能および／またはｐＩ判定を可能にする。

【0130】

検定の１つまたはそれを上回るパラメータは、分離の特性を備えてもよい。例えば、１つまたはそれを上回るパラメータは、分離分解能、ピーク幅、ピーク容量、ｐＨ勾配の直線性、および最小の解決可能なｐＩ差から成る群から選択されてもよい。

【0131】

一般に、完全な分離を達成するために要求される分離時間は、利用される具体的分離技法および動作パラメータ（例えば、分離チャネル長、マイクロ流体デバイス設計、緩衝剤組成、印加された電圧等）に応じて変動するであろう。いくつかの事例では、開示されるデバイスおよびシステムを使用して達成される分離時間は、約０．１分～約３０分に及んでもよい。いくつかの事例では、分離時間は、少なくとも０．１分、少なくとも０．５分、少なくとも１分、少なくとも５分、少なくとも１０分、少なくとも１５分、少なくとも２０分、少なくとも２５分、または少なくとも３０分であってもよい。いくつかの事例では、分離時間は、最大で３０分、最大で２５分、最大で２０分、最大で１５分、最大で１０分、最大で５分、最大で１分、最大で０．５分、または最大で０．１分であってもよい。本段落で説明される下限および上限値のうちのいずれかが、本開示内に含まれる範囲を形成するように組み合わせられてもよく、例えば、いくつかの事例では、分離時間は、約１分～約２０分に及んでもよい。当業者は、分離時間が、本範囲内の任意の値、例えば、約１１．２分を有し得ることを認識するであろう。いくつかの事例では、分離時間は、２０分より長くてもよい。

【0132】

同様に、開示されるデバイスおよびシステムを使用して達成される分離効率ならびに分解能は、利用される具体的分離技法および動作パラメータ（例えば、分離チャネル長、マイクロ流体デバイス設計、緩衝剤組成物、印加された電圧等）、ならびに分離の１または２次元が利用されるかどうかに応じて、変動し得る。いくつかの事例では、例えば、等電点電気泳動を実施するとき、分離チャネルの中への動員電解質の電気泳動導入をトリガするための切替可能な電極の使用は、改良された分離分解能をもたらし得る。例えば、いくつかの事例では、開示される方法およびデバイスを使用して実施されるＩＥＦの分離分解能は、約０．１～約０．０００１ｐＨ単位に及ぶｐＩが異なる被分析物帯の分解能を提供し得る。いくつかの事例では、ＩＥＦ分離分解能は、０．１未満、０．０５未満、０．０１未満、０．００５未満、０．００１未満、０．０００５未満、または０．０００１未満のｐＨ単位だけｐＩが異なる被分析物帯の分解能を可能にし得る。

【0133】

故に、いくつかの事例では、例えば、分離チャネルの全てまたは一部の画像を使用し、等電点電気泳動反応におけるｐＩマーカの位置を識別し、分離された被分析物のためのｐＩ値を判定するとき、ｐＩ値が判定され得る正確度は、±０．１ｐＨ単位未満、±０．０５ｐＨ単位未満、±０．０１ｐＨ単位未満、±０．００５ｐＨ単位未満、±０．００１ｐＨ単位未満、±０．０００５ｐＨ単位未満、または±０．０００１ｐＨ単位未満であり得る。

【0134】

いくつかの事例では、開示されるデバイスを使用して達成されるピーク容量は、約１００～約２０，０００に及んでもよい。いくつかの事例では、ピーク容量は、少なくとも１００、少なくとも２００、少なくとも３００、少なくとも４００、少なくとも５００、少なくとも６００、少なくとも７００、少なくとも８００、少なくとも９００、少なくとも１，０００、少なくとも２，０００、少なくとも３，０００、少なくとも４，０００、少なくとも５，０００、少なくとも１０，０００、少なくとも１５，０００、または少なくとも２０，０００であってもよい。いくつかの事例では、ピーク容量は、最大で２０，０００、最大で１５，０００、最大で１０，０００、最大で５，０００、最大で４，０００，最大で３，０００、最大で２，０００、最大で１，０００、最大で９００、最大で８００、最大で７００、最大で６００、最大で５００、最大で４００、最大で３００、最大で２００、または最大で１００であってもよい。本段落で説明される下限および上限値のうちのいずれかが、本開示内に含まれる範囲を形成するように組み合わせられてもよく、例えば、いくつかの事例では、ピーク容量は、約４００～約２，０００に及んでもよい。当業者は、ピーク容量が、本範囲内の任意の値、例えば、約２８５を有し得ることを認識するであろう。

【0135】

キャピラリ等電点電気泳動（ＣＩＥＦ）：いくつかの実施形態では、分離技法は、等電点電気泳動（ＩＥＦ）、例えば、キャピラリ等電点電気泳動（ＣＩＥＦ）を含んでもよい。等電点電気泳動（または「焦点電気泳動」）は、それらの等電点（ｐＩ）、すなわち、分子が正味ゼロ電荷を有するｐＨの差異によって分子を分離するための技法である。ＣＩＥＦは、両性電解質（両性電解質）溶液を、アノードまたはカソードを含有する試薬リザーバの間のサンプルチャネルに添加し、それを横断して分離電圧が印加される、分離チャネル（すなわち、電極含有ウェルを接続する流体チャネル、例えば、マイクロ流体デバイス内の毛細管またはチャネルの管腔）内にｐＨ勾配を発生させることを伴う。両性電解質は、溶液相である、またはチャネル壁の表面上に不動化されることができる。負に帯電した分子が、正の電極に向かって媒体内でｐＨ勾配を通して遊走する一方、正に帯電した分子は、負の電極に向かって移動する。その等電点（ｐＩ）を下回るｐＨ領域内にあるタンパク質（または他の分子）は、正に帯電し、したがって、カソード（すなわち、負に帯電した電極）に向かって遊走するであろう。タンパク質の全体的な正味電荷は、そのｐＩに対応するｐＨ領域に到達し、その時点で、正味電荷を有しておらず、したがって、遊走が停止するまで、（例えば、カルボキシル基または他の負に帯電した官能基のプロトン化に起因して）増加するｐＨの勾配を通して遊走するにつれて減少するであろう。結果として、タンパク質の混合物は、酸性および塩基性残基のそれらの相対含量に基づいて分離し、各タンパク質がそのｐＩに対応するｐＨ勾配における点に位置付けられた、急峻な定常帯に集束された状態になる。本技法は、タンパク質が別個の帯に分画されている単一の電荷によって異なる、極めて高い分解能が可能である。いくつかの側面では、等電点電気泳動が、流体（例えば、陰極液または動員試薬）を、流体入口から、毛細管またはチャネルを通して、毛細管またはチャネルの遠位端の外へと流動させながら、実施されてもよい。いくつかの実施形態では、等電点電気泳動は、電気浸透流（ＥＯＦ）を排除するように、例えば、中性および親水性ポリマーコーティングで恒久的または動的にコーティングされた、分離チャネル内で実施されてもよい。好適なコーティングの実施例は、限定ではないが、アミノ修飾因子、ヒドロキシプロピルセルロース（ＨＰＣ）およびポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、Ｇｕａｒａｎｔ（登録商標） （ＡｌｃｏｒＢｉｏｓｅｐａｒａｔｉｏｎｓ）、線形ポリアクリルアミド、ポリアクリルアミド、ジメチルアクリルアミド、ポリビニルピロリジン（ＰＶＰ）、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース（ＨＥＣ）、ヒドロキシプロピルメチルセルロース（ＨＰＭＣ）、トリエチルアミン、プロピルアミン、モルホリン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、ジアミノプロパン、エチレンジアミン、キトサン、ポリエチレンイミン、カダベリン、プトレシン、スペルミジン、ジエチレントリアミン、テトラエチレンペンタミン、セルロース、デキストラン、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）、酢酸セルロース、アミロペクチン、エチルピロリジンメタクリレート、ジメチルメタクリレート、ジドデシルジメチルアンモニウムブロミド、Ｂｒｉｊ（登録商標）３５、スルホベタイン、１，２－ジラウロイルｓｎ－ホスファチジルコリン、１，４－ジデシル－１，４－ジアゾニアビシクロ［２，２，２］オクタンジブロミド、アガロース、ポリ（Ｎヒドロキシエチルアクリルアミド）、ポール－３２３、超分岐ポリアミノエステル、プルラン、グリセロール、吸着コーティング、共有結合コーティング、動的コーティング等を含む。いくつかの実施形態では、等電点電気泳動は、電気浸透流を有意に減少させ、より良好なタンパク質可溶化を可能にし、電解質の粘度を増加させることによって毛細管（例えば、毛細管の管腔内）または流体チャネルの内側の拡散を限定するように、分離媒体内のメチルセルロース、グリセロール、尿素、ホルムアミド、界面活性剤（例えば、Ｔｒｉｔｏｎ（登録商標）－Ｘ１００、ＣＨＡＰＳ、ジギトニン）等の添加剤を使用して（例えば、コーティングされていない分離チャネル内で）実施されてもよい。

【0136】

上記のように、キャピラリ等電点電気泳動技法のために使用されるｐＨ勾配は、両性電解質、すなわち、酸性および塩基性基の両方を含有し、大部分がｐＨのある範囲内の双性イオンとして存在する、両性分子の使用を通して発生される。分離チャネルのアノード側の電解質溶液の部分は、「陽極液」として公知である。分離チャネルのカソード側の電解質溶液のその部分は、「陰極液」として公知である。限定ではないが、リン酸、水酸化ナトリウム、水酸化アンモニウム、グルタミン酸、リシン、ギ酸、ジメチルアミン、トリエチルアミン、酢酸、ピペリジン、ジエチルアミン、および／またはそれらの任意の組み合わせを含む、種々の電解質が、開示される方法およびデバイスで使用されてもよい。電解質は、０．０００１％、０．００１％、０．０１％、０．１％、１％、１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％等の任意の好適な濃度において使用されてもよい。電解質の濃度は、少なくとも０．０００１％、０．００１％、０．０１％、０．１％、１％、１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％であってもよい。電解質の濃度は、最大で９０％、８０％、７０％、６０％、５０％、４０％、３０％、２０％、１０％、１％、０．１％、０．０１％、０．００１％、０．０００１％であってもよい。電解質の濃度の範囲、例えば、０．１％～２％が、使用されてもよい。両性電解質が、任意の商業用または非商業用担体両性電解質混合物（例えば、Ｓｅｒｖａｌｙｔ ｐＨ４－９（Ｓｅｒｖａ， Ｈｅｉｌｄｅｌｂｅｒｇ， Ｇｅｒｍａｎｙ）、Ｂｅｃｋｍａｎ ｐＨ３－１０（Ｂｅｃｋｍａｎ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ， Ｆｕｌｌｅｒｔｏｎ， ＣＡ， ＵＳＡ）、Ａｍｐｈｏｌｉｎｅ ３．５－９．５およびＰｈａｒｍａｌｙｔｅ ３－１０（両方ともＧｅｎｅｒａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｈｅａｌｔｈｃａｒｅ， Ｏｒｓａｙ， Ｆｒａｎｃｅ）、ＡＥＳｌｙｔｅｓ（ＡＥＳ）、ＦＬＵＫＡ両性電解質（Ｔｈｏｍａｓ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ， Ｓｗｅｄｅｓｂｏｒｏ， ＮＪ）、Ｂｉｏｌｙｔｅ（Ｂｉｏ－Ｒａｄ， Ｈｅｒｃｕｌｅｓ， ＣＡ））、および同等物から選択されてもよい。担体両性電解質混合物は、密接に離間したｐＩ値および良好な緩衝容量を有する、複数の脂肪族アミノおよびカルボキシレート基を含有する、小分子（約３００～１，０００Ｄａ）の混合物から成ってもよい。印加された電場の存在下で、担体両性電解質は、アノードからカソードまで次第に増加する平滑な線形または非線形ｐＨ勾配に分割する。

【0137】

種々のｐＩ標準のうちのいずれかが、分離された被分析物ピークのための等電点を計算するために、開示される方法およびデバイスで使用されてもよい。例えば、概して、ＣＩＥＦ用途で使用されるｐＩマーカ、例えば、タンパク質ｐＩマーカおよび合成小分子ｐＩマーカが、使用されてもよい。いくつかの事例では、タンパク質ｐＩマーカは、一般的に容認されるｐＩ値を伴う特異的タンパク質であってもよい。いくつかの事例では、ｐＩマーカは、例えば、撮像を介して検出可能であり得る。市販されている種々のタンパク質ｐＩマーカまたは合成小分子ｐＩマーカもしくはそれらの組み合わせ、例えば、Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｓｉｓ Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ， Ｌｔｄ．（Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ， Ｏｎｔａｒｉｏ， Ｃａｎａｄａ）から入手可能な小分子ｐＩマーカ、ＰｒｏｔｅｉｎＳｉｍｐｌｅ、Ｓｈｉｍｕｒａによって設計されたペプチドライブラリ、およびＳｌａｉｓ染料（Ａｌｃｏｒ Ｂｉｏｓｅｐａｒｔｉｏｎｓ）が、使用されてもよい。

【0138】

キャピラリゾーン電気泳動（ＣＺＥ）：いくつかの事例では、分離または濃縮技法は、印加された電場内の溶液内の荷電被分析物の分離のための方法である、キャピラリゾーン電気泳動を含んでもよい。荷電被分析物分子の正味速度は、異なるサイズ、形状、または電荷を呈する被分析物分子が、遊走速度差を呈し、帯に分離するように、（分子のサイズ、形状、および電荷に依存して）個々の被分析物に関して、分離システムによって呈される電気浸透流（ＥＯＦ）、すなわち、μＥＯＦ、および電気泳動移動度、すなわち、μＥＰの両方の影響を受ける。他のキャピラリ電気泳動方法と対照的に、ＣＺＥは、分離のための溶液である、「単純な」緩衝剤または背景電解質を使用する。

【0139】

キャピラリゲル電気泳動（ＣＧＥ）：いくつかの事例では、分離または濃縮技法は、それらのサイズおよび電荷に基づく、巨大分子（例えば、ＤＮＡ、ＲＮＡ、およびタンパク質）ならびにそれらの断片の分離および分析のための方法である、キャピラリゲル電気泳動を含んでもよい。本方法は、ゲルが、印加された電場内の荷電被分析物分子の電気泳動移動の間に反対流および／または篩媒体として作用する、ゲル充填分離チャネルの使用を含む。ゲルは、電場の印加によって引き起こされる熱対流を抑制するように機能し、また、分子の通過を遅らせる篩媒体として作用し、それによって、異なるサイズまたは電荷の分子に関して遊走速度差をもたらす。

【0140】

キャピラリ等速電気泳動（ＣＩＴＰ）：いくつかの事例では、分離技法は、好適な寸法の毛細管または流体チャネル内の２つの電解質（先行電解質および終末電解質として公知である）の不連続システムを使用する、荷電被分析物の分離のための方法である、キャピラリ等速電気泳動を含んでもよい。先行電解質が、最高電気泳動移動度を伴うイオンを含有する一方、終末電解質は、最低電気泳動移動度を伴うイオンを含有する。分離されるべき被分析物混合物（すなわち、サンプル）は、これらの２つの電解質の間に挟持され、電場の印加は、減少する電気泳動移動度の順序で密接に隣接するゾーンの中への毛細管または流体チャネル内の荷電被分析物分子の分割をもたらす。ゾーンは、検出器、例えば、伝導度検出器、光検出器、または撮像デバイスが、分離チャネルに沿ったそれらの通過を記録するために利用され得るように、印加された電場内を一定の速度で移動する。キャピラリゾーン電気泳動と異なり、アニオン性およびカチオン性被分析物の同時判定または検出は、キャピラリ等速電気泳動を使用して実施される単一の分析では実行可能ではない。

【0141】

キャピラリ動電クロマトグラフィ（ＣＥＣ）：いくつかの事例では、分離技法は、液体クロマトグラフフィおよび電気泳動分離方法の組み合わせに基づく、被分析物混合物の分離のための方法である、キャピラリ動電クロマトグラフィを含んでもよい。ＣＥＣは、キャピラリ電気泳動（ＣＥ）の効率および充塞キャピラリ高性能液体クロマトグラフィ（ＨＰＬＣ）の選択性ならびにサンプル容量の両方を提供する。ＣＥＣで使用される毛細管が、ＨＰＬＣ充塞材料で充塞されるため、ＨＰＬＣで利用可能な多種多様の被分析物選択性はまた、ＣＥＣでも利用可能である。これらの充塞材料の広い表面積は、ＣＥＣ毛細管が、比較的に大量のサンプルを収容することを可能にし、続いて溶出された被分析物の検出を、キャピラリゾーン電気泳動（ＣＺＥ）におけるよりも若干単純なタスクにする。

【0142】

ミセル動電クロマトグラフィ（ＭＥＫＣ）：いくつかの事例では、分離技法は、界面活性剤ミセル（擬定常相）と周辺水性緩衝溶液（移動相）との間の差分分割に基づく、被分析物混合物の分離のための方法である、キャピラリ動電クロマトグラフィを含んでもよい。ＭＥＫＣのために使用される基本的設定および検出方法は、ＣＺＥで使用されるものと同一である。差異は、界面活性剤モノマーが、ミセルと平衡状態にあるように、緩衝溶液が、臨界ミセル濃度（ＣＭＣ）を上回る濃度において界面活性剤を含有することである。ＭＥＫＣは、典型的には、強い電気浸透流を発生させるように、アルカリ性条件を使用して、開放毛細管または流体チャネル内で実施される。ドデシル硫酸ナトリウム（ＳＤＳ）は、ＭＥＫＣ用途における一般的に使用されている界面活性剤の一実施例である。ＳＤＳの硫酸基のアニオン性質は、界面活性剤およびミセルに、強い電気浸透流の方向と反対である電気泳動移動度を持たせる。結果として、界面活性剤モノマーおよびミセルは、極めてゆっくりと遊走するが、それらの正味移動は、依然として電気浸透流の方向である、すなわち、カソードに向かっている。ＭＥＫＣ分離の間に、被分析物は、ミセルの疎水性内部と親水性緩衝溶液との間にそれら自体を分配する。ミセル内部で不溶性である親水性被分析物は、電気浸透流速ｕ_ｏにおいて遊走し、緩衝剤の残留時間ｔ_Ｍにおいて検出されるであろう。ミセル内で完全に可溶化する疎水性被分析物は、ミセル速度ｕ_ｃにおいて遊走し、最終溶出時間ｔ_ｃにおいて溶出する。

【0143】

流量均衡キャピラリ電気泳動（ＦＣＣＥ）：いくつかの事例では、分離技法は、圧力誘発逆流を利用し、毛細管を通した被分析物の動電遊走を能動的に遅らせる、停止させる、または逆転させる、キャピラリ電気泳動の効率および分解能を増加させるための方法である、流量均衡キャピラリ電気泳動を含んでもよい。被分析物を遅らせる、停止させる、または検出窓を横断して前後に移動させることによって、着目被分析物は、通常の分離条件下よりもはるかに長い時間周期にわたって分離チャネルに効果的に閉じ込められ、それによって、分離の効率および分解能の両方を増加させる。

【0144】

クロマトグラフィ：いくつかの事例では、分離技法は、サンプル流体内の被分析物混合物（移動相）が、混合物の種々の構成物質を差分的に留保し、それによって、それらを異なる速度で進行させて分離させる、カラムまたはチャネル充塞材料（定常相）を通して通過される、クロマトグラフィ技法を含んでもよい。いくつかの事例では、溶出または動員の後続のステップが、定常相のための高い結合親和性を有する被分析物を変位させるために要求され得る。開示される方法に組み込まれ得る、クロマトグラフィ技法の実施例は、限定ではないが、イオン交換クロマトグラフィ、サイズ排除クロマトグラフィ、および逆相クロマトグラフィを含む。

【0145】

分離された被分析物種の動員：いくつかの事例では、本明細書で提供されるものは、例えば、逆相クロマトグラフィ等のクロマトグラフィ分離技法を実施するように構成される、デバイスおよびシステムである。デバイスまたはシステムによって実装される方法はさらに、「動員」ステップまたは反応と称され得る、（例えば、各複数の分離チャネルを通して流動する緩衝剤を同時に、または独立して変化させることによって）複数の分離チャネルのそれぞれの中で定常相上に留保される被分析物種の溶出を含んでもよい。いくつかの事例では、デバイスまたはシステムによって実装される方法はさらに、「動員」ステップとも称され得る、同時に、または独立して圧力を複数の分離チャネルのそれぞれに印加するステップ、もしくは同時に、または独立して電解質を複数の分離チャネルのそれぞれの中に導入し、等電点電気泳動のために使用されるｐＨ勾配を妨害し、したがって、分離チャネルから外への分離された被分析物ピークの遊走をトリガするステップを含んでもよい。いくつかの事例では、分離反応を駆動するために使用される力（例えば、逆相クロマトグラフィのための圧力、または動電分離もしくは等電点電気泳動反応のための電場）は、動員ステップの間にオフにされてもよい。いくつかの事例では、分離反応を駆動するために使用される力は、動員ステップの間にオンのままにされてもよい。開示される方法、例えば、等電点電気泳動ステップを含むもののいくつかの事例では、分離された被分析物帯は、分離された被分析物帯が、別の流体チャネル（例えば、出口、廃棄物リザーバ、または第２の分離チャネルであり得る）に接続される複数の分離チャネルのそれぞれの端部に向かって遊走するように、（例えば、流体力学的圧力および／または化学動員技法を使用して）動員されてもよい。いくつかの事例では、例えば、キャピラリゲル電気泳動、キャピラリゾーン電気泳動、等速電気泳動、キャピラリ動電クロマトグラフィ、ミセル動電クロマトグラフィ、流量均衡キャピラリ電気泳動、または速度差によって被分析物混合物の成分を分離する任意の他の分離技法が、採用される、それらの事例では、分離ステップ自体が、動員ステップと見なされてもよい。

【0146】

いくつかの事例では、被分析物帯の動員は、同時に、または独立して流体力学的圧力を複数の分離チャネルのそれぞれの一端または両端に印加することによって、実装されてもよい。いくつかの事例では、被分析物帯の動員は、重力が採用され得るように、複数の分離チャネルが垂直位置にあるように、デバイスを配向することによって、実装されてもよい。いくつかの事例では、被分析物帯の動員は、ＥＯＦ支援動員を使用して実装されてもよい。いくつかの事例では、被分析物帯の動員は、例えば、同時に、または独立して、等電点電気泳動のために使用されるｐＨ勾配における局所ｐＨを偏移させる動員電解質を複数の分離チャネルのそれぞれの中に導入することによって、化学動員を使用して実装されてもよい。いくつかの事例では、これらの動員技法の任意の組み合わせが、採用されてもよい。

【0147】

１つの好ましい事例では、等電性に集束された被分析物帯のための動員ステップは、化学動員を含む。圧力ベースの動員と比較して、化学動員は、圧力の使用を通して誘発される流体力学的放物線流プロファイルを克服することによって、最小限の帯拡大を呈するという利点を有する。化学動員は、電解質（すなわち、「動員電解質」）を分離チャネルの中に導入し、分離された被分析物帯（または双性イオン緩衝剤成分および関連付けられる水和殻）が、印加された電場内で遊走するように、それら（もしくは双性イオン緩衝剤成分）上の局所ｐＨおよび／または正味電荷を改変することによって、実装されてもよい。いくつかの事例では、分離された被分析物帯を動員するために使用される、印加された電場の極性は、被分析物が、分離チャネルの出口または遠位端と電気通信するアノードに向かって遊走するようなものであってもよい（アノード動員）。いくつかの事例では、分離された被分析物帯を動員するために使用される、印加された電場の極性は、被分析物が、分離チャネルの出口または遠位端と電気通信するカソードに向かって遊走するようなものであってもよい（カソード動員）。動員電解質は、分離チャネルまたは毛細管の中への導入のためのヒドロキシル（カソード動員）もしくはヒドロニウムイオン（アノード動員）と競合する、アニオンまたはカチオンのいずれかから成る。アノード動員のために陰極液として使用され得る塩基の実施例は、限定ではないが、水酸化ナトリウム、水酸化アンモニウム（「アンモニア」）、ジエチルアミン、ジメチルアミン、ピペリジン等を含む。カソード動員で陽極液として使用され得る酸の実施例は、限定ではないが、リン酸、酢酸、ギ酸、および炭酸等を含む。いくつかの事例では、動員は、陽極液または陰極液への塩（例えば、塩化ナトリウム）の添加によって開始されてもよい。いくつかの事例では、アノードが、接地において保持されてもよく、負の電圧が、カソードに印加される。いくつかの事例では、カソードが、接地において保持されてもよく、正の電圧が、アノードに印加される。いくつかの事例では、ゼロではない負の電圧が、カソードに印加されてもよく、ゼロではない正の電圧が、アノードに印加されてもよい。いくつかの事例では、ゼロではない正の電圧が、アノードおよびカソードの両方に印加されてもよい。いくつかの事例では、ゼロではない負の電圧が、アノードおよびカソードの両方に印加されてもよい。

【0148】

いくつかの事例では、分離された被分析物帯の動員は、オン状態とオフ状態との間で切替可能な電極（例えば、複数の分離チャネルのそれぞれの遠位端と電気通信するカソード、および複数の動員チャネル（例えば、各分離チャネルの出口または遠位端の近傍で分離チャネルに交差する流体チャネル）のそれぞれの近位端と電気通信するカソード）をトリガし、分離チャネルの中への動員緩衝剤または電解質の電気泳動導入を制御する、ユーザ規定時点において開始されてもよい。

【0149】

いくつかの事例では、複数の分離チャネル毎にオン状態とオフ状態との間で１つ、２つ、または３つ、もしくはそれを上回る切替可能な電極の遷移を独立してトリガするためのユーザ規定時間は、動員方式のうちのいずれかに関して、約３０秒～約３０分に及んでもよい。いくつかの事例では、ユーザ規定時間は、少なくとも３０秒、少なくとも１分、少なくとも２分、少なくとも３分、少なくとも４分、少なくとも５分、少なくとも１０分、少なくとも１５分、少なくとも２０分、少なくとも２５分、または少なくとも３０分であってもよい。いくつかの事例では、ユーザ規定時間は、最大で３０分、最大で２５分、最大で２０分、最大で１５分、最大で１０分、最大で５分、最大で４分、最大で３分、最大で２分、最大で１分、または最大で３０秒であってもよい。本段落で説明される下限および上限値のうちのいずれかが、本開示内に含まれる範囲を形成するように組み合わせられてもよく、例えば、いくつかの事例では、ユーザ規定時間は、約２分～約２５分に及んでもよい。当業者は、ユーザ規定時間が、本範囲内の任意の値、例えば、約８．５分を有し得ることを認識するであろう。

【0150】

いくつかの事例では、本明細書に開示される動員シナリオのうちのいずれかで動員を生じさせるために（またはそのような分離技法が実施される、それらの事例において、動電分離もしくは等電点電気泳動反応を実施するために）使用される電場は、約０Ｖ／ｃｍ～約１，０００Ｖ／ｃｍに及んでもよい。いくつかの事例では、電場強度は、少なくとも０Ｖ／ｃｍ、少なくとも２０Ｖ／ｃｍ、少なくとも４０Ｖ／ｃｍ、少なくとも６０Ｖ／ｃｍ、少なくとも８０Ｖ／ｃｍ、少なくとも１００Ｖ／ｃｍ、少なくとも１５０Ｖ／ｃｍ、少なくとも２００Ｖ／ｃｍ、少なくとも２５０Ｖ／ｃｍ、少なくとも３００Ｖ／ｃｍ、少なくとも３５０Ｖ／ｃｍ、少なくとも４００Ｖ／ｃｍ、少なくとも４５０Ｖ／ｃｍ、少なくとも５００Ｖ／ｃｍ、少なくとも６００Ｖ／ｃｍ、少なくとも７００Ｖ／ｃｍ、少なくとも８００Ｖ／ｃｍ、少なくとも９００Ｖ／ｃｍ、または少なくとも１，０００Ｖ／ｃｍであってもよい。いくつかの事例では、電場強度は、最大で１，０００Ｖ／ｃｍ、最大で９００Ｖ／ｃｍ、最大で８００Ｖ／ｃｍ、最大で７００Ｖ／ｃｍ、最大で６００Ｖ／ｃｍ、最大で５００Ｖ／ｃｍ、最大で４５０Ｖ／ｃｍ、最大で４００Ｖ／ｃｍ、最大で３５０Ｖ／ｃｍ、最大で３００Ｖ／ｃｍ、最大で２５０Ｖ／ｃｍ、最大で２００Ｖ／ｃｍ、最大で１５０Ｖ／ｃｍ、最大で１００Ｖ／ｃｍ、最大で８０Ｖ／ｃｍ、最大で６０Ｖ／ｃｍ、最大で４０Ｖ／ｃｍ、最大で２０Ｖ／ｃｍ、または最大で０Ｖ／ｃｍであってもよい。本段落で説明される下限および上限値のうちのいずれかが、本開示内に含まれる範囲を形成するように組み合わせられてもよく、例えば、いくつかの事例では、電場強度は、約４０Ｖ／ｃｍ～約６５０Ｖ／ｃｍに及んでもよい。当業者は、電場強度が、本範囲内の任意の値、例えば、約５７５Ｖ／ｃｍを有し得ることを認識するであろう。

【0151】

いくつかの事例では、分離された被分析物帯の動員は、例えば、等電点電気泳動の場合、分離チャネルを通して通過する電流が最小値に到達し得る、複数の分離チャネル毎に電流（または伝導度）を独立して監視することから導出されるデータに基づいて、開始されてもよい。いくつかの事例では、最小電流値、または規定時間周期にわたって一定のままである、もしくは規定閾値を下回る電流値の検出は、等電点電気泳動反応が完了に到達したかどうかを判定するために使用されてもよく、したがって、化学動員ステップの開始をトリガするために使用されてもよい。

【0152】

いくつかの事例では、最小電流値または閾値電流値は、約０μＡ～約１００μＡに及んでもよい。いくつかの事例では、最小電流値または閾値電流値は、少なくとも０μＡ、少なくとも１μＡ、少なくとも２μＡ、少なくとも３μＡ、少なくとも４μＡ、少なくとも５μＡ、少なくとも１０μＡ、少なくとも２０μＡ、少なくとも３０μＡ、少なくとも４０μＡ、少なくとも５０μＡ、少なくとも６０μＡ、少なくとも７０μＡ、少なくとも８０μＡ、少なくとも９０μＡ、または少なくとも１００μＡであってもよい。いくつかの事例では、最小電流値または閾値電流値は、最大で１００μＡ、最大で９０μＡ、最大で８０μＡ、最大で７０μＡ、最大で６０μＡ、最大で５０μＡ、最大で４０μＡ、最大で３０μＡ、最大で２０μＡ、最大で１０μＡ、最大で５μＡ、最大で４μＡ、最大で３μＡ、最大で２μＡ、最大で１μＡ、または最大で０μＡであってもよい。本段落で説明される下限および上限値のうちのいずれかが、本開示内に含まれる範囲を形成するように組み合わせられてもよく、例えば、いくつかの事例では、最小電流値または閾値電流値は、約１０μＡ～約９０μＡに及んでもよい。当業者は、最小電流値または閾値電流値が、本範囲内の任意の値、例えば、約１６μＡを有し得ることを認識するであろう。

【0153】

いくつかの事例では、規定時間周期は、少なくとも５秒、少なくとも１０秒、少なくとも１５秒、少なくとも２０秒、少なくとも２５秒、少なくとも３０秒、少なくとも３５秒、少なくとも４０秒、少なくとも４５秒、少なくとも５０秒、少なくとも５５秒、または少なくとも６０秒であってもよい。いくつかの事例では、規定時間周期は、最大で約６０秒、最大で約５５秒、最大で約５０秒、最大で約４５秒、最大で約４０秒、最大で約３５秒、最大で約３０秒、最大で約２５秒、最大で約２０秒、最大で約１５秒、最大で約１０秒、または最大で約５秒であってもよい。本明細書に説明される下限および上限値のうちのいずれかが、本開示内に含まれる範囲を形成するように組み合わせられてもよく、いくつかの事例では、規定時間周期は、約５秒～約３０秒に及んでもよい。当業者は、規定時間周期が、本範囲内の任意の値、例えば、約３２秒を有し得ることを認識するであろう。

【0154】

いくつかの事例では、分離された被分析物帯の動員は、分離反応が実施されるにつれて、分離チャネルの画像から（例えば、自動画像処理を実施することによって）導出されるデータに基づいて、開始されてもよい。画像導出データは、１つまたはそれを上回る被分析物ピークの存在または非存在、１つまたはそれを上回る被分析物ピークの位置、１つまたはそれを上回る被分析物ピークの幅、１つまたはそれを上回る被分析物ピークの速度、分離分解能、１つまたはそれを上回る被分析物ピークの存在、位置、幅、もしくは速度の変化率またはその欠如、もしくはそれらの任意の組み合わせを監視するために使用されてもよく、分離反応が完了したかどうかを判定するために、および／または所与の分離チャネル内の動員ステップの開始をトリガするために使用されてもよい。ある場合には、分離ステップの完了は、時間周期にわたって（例えば、１０～６０秒の周期にわたって）分離性能パラメータ（例えば、ピーク位置またはピーク幅）の変化率を監視することによって判定されてもよい。

【0155】

いくつかの実施形態では、化学動員ステップは、デバイス内の電場を変化させ、動員電解質を分離チャネルの中に電気泳動させることによって、ＣＩＥＦをＥＳＩ－ＭＳと統合するように設計される、マイクロ流体デバイス内で開始されてもよい。いくつかの事例では、動員ステップの開始は、分離チャネルの全てまたは一部の画像から導出されるデータに基づいて、トリガされてもよい。いくつかの事例では、電場の変化は、１つまたはそれを上回る電力供給源に取り付けられた１つまたはそれを上回る電極を接続もしくは接続解除することによって、実装されてもよく、１つまたはそれを上回る電極は、デバイス上の試薬ウェル内に位置付けられる、もしくはデバイスの流体チャネルと統合される。いくつかの事例では、１つまたはそれを上回る電極の接続もしくは接続解除は、動員ステップのタイミングおよび持続時間が、分離ステップと協調され得るように、コンピュータ実装方法およびプログラマブルスイッチを使用して、制御されてもよい。いくつかの事例では、デバイス内の電場を変化させることは、留保された被分析物が、定常相から解放されるように、定常相を備える分離チャネルの中に動員緩衝剤を電気泳動的または電気浸透的に流動させるために使用されてもよい。

【0156】

いくつかの事例では、分離チャネル毎の３つまたはそれを上回る電極が、デバイスに接続または統合されてもよい。例えば、第１の電極は、分離チャネルの近位端、分離チャネルに結合される、電極リザーバ、または分離チャネルと電気および／または流体連通する、別のチャネルに電気的に結合されてもよい。同様に、第２の電極は、次いで、分離チャネルの遠位端、分離チャネルの遠位端に結合される、電極リザーバ、または分離チャネルの遠位端と電気および／または流体連通する、別のチャネルに結合されてもよく、第３の電極は、例えば、分離チャネルの遠位端において分離チャネルと交差し、動員緩衝剤を含有するリザーバに接続する、またはそれを備える、動員チャネル（またはそこに接続されるチェネルまたはリザーバ）と結合されてもよい。画像ベースの方法によって判定されるような分離ステップの完了に応じて、それらの個別のチャネルとの第２または第３の電極の電気結合は、「オン」状態と「オフ」状態との間で切替可能であり得る。１つのそのような実施例では、分離回路のアノードまたはカソードを形成し得る、第２の電極は、「オフ」モードに切り替わってもよく、分離の間にオフであり得る、第３の電極は、（例えば、電気泳動を介して）チャネルの中への動員緩衝剤の導入を開始するように、「オン」状態に切り替わってもよい。いくつかの事例では、「オン」および「オフ」状態は、それぞれ、電極と流体チャネルとの間の電気結合の完全な接続または接続解除を含んでもよい。いくつかの事例では、「オン」および「オフ」状態は、それぞれ、規定電極を通して通過する電流を非ゼロまたはゼロマイクロアンペアに固定するステップを含んでもよい。

【0157】

いくつかの事例では、動員ステップのトリガまたは開始は、上記に説明されるような１つまたはそれを上回る画像導出分離パラメータに関して、変化なしまたは規定閾値未満の変化を検出するステップを含んでもよい。例えば、いくつかの事例では、１つまたはそれを上回る画像導出パラメータ（例えば、ピーク位置、ピーク幅、ピーク速度等）の２０％、１５％、１０％、または５％未満の変化が、動員ステップをトリガするために使用されてもよい。

【0158】

いくつかの事例では、動員ステップのトリガまたは開始は、上記に説明されるような１つまたはそれを上回る画像導出分離パラメータに関して、変化なしまたは規定閾値未満の変化率を検出するステップを含んでもよい。例えば、いくつかの事例では、少なくとも１０秒、１５秒、２０秒、２５秒、３０秒、３５秒、４０秒、４５秒、５０秒、５５秒、または６０秒の時間周期にわたる１つまたはそれを上回る画像導出パラメータ（例えば、ピーク位置、ピーク幅、ピーク速度等）の２０％、１５％、１０％、または５％未満の変化（もしくはこれらの変化率および時間周期の任意の組み合わせ）が、動員ステップをトリガするために使用されてもよい。

【0159】

いくつかの事例では、較正物が、質量分析計からの情報を相関させる、および／または較正するために、動員ステップの間に使用されてもよい。いくつかの事例では、較正物は、ペプチド、ポリペプチド、タンパク質、または公知の質量を伴う他の分子（天然もしくは合成のいずれか）から成ってもよい。いくつかの事例では、較正物は、動員剤溶液と混合されるであろう。較正物は、質量分析計を較正するために使用されてもよい。いくつかの事例では、較正物は、質量分析計からの情報を動員プロセスまたは分離プロセスに相関させるために使用されてもよい。例えば、較正物は、分離（例えば、等電点電気泳動）または動員の間に監視されてもよい。

【0160】

エレクトロスプレーイオン化（ＥＳＩ）および質量分析法：好ましい実施形態では、本開示の方法、デバイス、およびシステムは、分離された被分析物混合物のエレクトロスプレーイオン化を実施するため、および質量分析計の中への分離された被分析物混合物の注入のために構成される。ＥＳＩでは、サンプルおよび溶液の液滴は、電場毛細管先端またはエミッタと質量分析計源プレートとの間の電場の印加によって、エミッタ先端またはオリフィス等のエレクトロスプレー特徴を備える、毛細管またはマイクロ流体デバイスの遠位端から放出される。いくつかの実施形態では、毛細管またはエミッタ先端と質量分析計との間の電圧は、５００～６，０００Ｖまたは－５００～－６，０００Ｖであってもよい。液滴は、本誘発される電場内で伸展および拡張され、円錐形状の放出（すなわち、「テイラー円錐」）を形成し、これは、蒸発し、さらなる分離および検出のために質量分析計の中に導入される、ガス相イオンを生産する、ますます小さい液滴を備える。好ましい実施形態では、本開示の方法、デバイス、およびシステムは、ＥＳＩの間、霧化プロセスを実施する（例えば、ガスチャネルを使用して）ことを含む。いくつかの事例では、霧化は、ナノ流動またはナノスケール液滴の発生を達成するために実施されてもよく、これは、低減されたイオン抑制、増加されたイオン化、低減された汚染、より安定したエレクトロスプレー性能、検出のより優れた正確度、または質量分析法の間のより高い検出信号を補助し得る。例えば、霧化を含む、ＥＳＩ性能は、総質量質量分析信号内の１．０％未満の標準誤差変動によって特徴付けられ得る。いくつかの事例では、ＥＳＩは、流体を、流体入口から、毛細管またはチャネルを通して、毛細管またはチャネルの遠位端の外へと流動させながら、実施されてもよい。

【0161】

本明細書に説明されるように、いくつかの事例では、マイクロ流体デバイス（例えば、マイクロ流体チップまたはマイクロ流体カートリッジ）は、エミッタ先端（例えば、ＥＳＩオリフィス）としての役割を果たす、流体オリフィスを備える。エミッタ先端は、ラッピングホイール、ファイル、機械加工ツール、ＣＮＣ機械加工ツール、ウォーター噴射切断、または小表面体積を提供するようにＥＳＩ先端を形成するための他のツールもしくはプロセス、および同等物を使用して、小表面および液滴体積を提供するように鋭利化されてもよい。いくつかの事例では、エミッタ先端は、マイクロ流体デバイスの縁または角に位置付けられてもよい。他の事例では、先端は、チップの先端部分を加熱および伸展することによって延伸されてもよい。いくつかの事例では、先端は、次いで、所望の長さまたは直径に切断されてもよい。いくつかの事例では、エレクトロスプレー先端は、疎水性コーティングでコーティングされてもよく、これは、先端上に形成される液滴のサイズを最小限にし得る。いくつかの実施形態では、システムは、分離ステップの間、被分析物がデバイスから溶出されていないとき、動員剤、陰極液、または任意の他の液体をエレクトロスプレーしてもよい。いくつかの実施形態では、基材出口オリフィスはさらに、楔、角錐、円錐体、または他の３次元形状に成形されてもよい。いくつかの実施形態では、形状は、平坦特徴を含んでもよく、そこで、チャネル（ガスまたは流体）のいくつかまたは全てが、退出する。いくつかの実施形態では、基材は、疎水性または親水性である、化学的に修飾された表面である、もしくは流体、すなわち、水、有機溶媒等と事前に規定された接触角度を維持してもよい。

【0162】

マイクロ流体デバイス（例えば、生物製剤またはバイオ後続品）から排出され、質量分析計の中に導入される被分析物に関する質量／電荷比（または「質量」）は、種々の異なる質量分析計設計のうちのいずれかを使用して測定されることができる。実施例は、限定ではないが、飛行時間質量分析、四重極質量分析、イオントラップまたはオービトラップ質量分析、飛行距離質量分析、フーリエ変換イオンサイクロトロン共鳴、共鳴質量測定、およびナノメカニカル質量分析を含む。

【0163】

いくつかの実施形態では、マイクロ流体デバイスのエレクトロスプレー特徴は、分離チャネルと一直線であってもよい。いくつかの実施形態では、マイクロ流体デバイスのエレクトロスプレー特徴は、分離チャネルに対して直角に、または中間角度に配向されてもよい。開示される方法のいくつかの実施形態では、毛細管またはマイクロ流体デバイスにおいて実施される最終分離もしくは濃縮ステップからの分離および／または濃縮された被分析物分画の実質的に全てが、連続的な流れにおいてエレクトロスプレー先端もしくは特徴から排出される。いくつかの実施形態では、被分析物混合物の一部（例えば、着目分画）が、質量分析計等の分析器具またはサンプルの少なくとも一部を分画ならびに／もしくは濃縮するように構成される別のデバイスと界面接触するように構成される出口または流体オリフィスを介してマイクロ流体デバイスから排出されてもよい。

【0164】

いくつかの実施形態では、毛細管またはマイクロ流体デバイスからの排出は、圧力、電気力、イオン化、もしくはこれらの任意の組み合わせを使用して実施される。いくつかの実施形態では、排出は、上記に説明されるような動員ステップと一致する。いくつかの実施形態では、エレクトロスプレーイオン化のために使用されるシース液が、電気泳動分離のための電解質として使用される。好ましい実施形態では、霧化ガス（例えば、マイクロ流体デバイスのガスチャネルを通して流動する）が、質量分析計等の分析器具の中へのサンプルの導入の間、サンプルを霧化し、および／または液滴サイズを減少させるために提供される。霧化の間、ガス（例えば、空気、酸素、窒素等）流が、サンプルをエアロゾル化するために十分に高速において、サンプルに向かって指向される。結果として生じるサンプルは、より小さい液滴を備え、これは、次いで、より急速に蒸発し、質量分析計の中に導入されるサンプルの改良されたイオン化を可能にし得る。

【0165】

エレクトロスプレーイオン化性能の撮像：本明細書に開示されるものは、エレクトロスプレーイオン化性能、したがって、毛細管ベースまたはマイクロ流体デバイスベースのＥＳＩ－ＭＳシステムのために収集される質量分析法データの品質を改良するためのデバイス、方法、およびシステムである。いくつかの事例では、エレクトロスプレーイオン化設定におけるテイラー円錐の撮像が、ＥＳＩの間、霧化プロセスの性能を査定するために使用されてもよい。例えば、テイラー円錐の撮像は、テイラー円錐または霧化プロセスのサイズ、形状、または他の特性（例えば、液滴サイズ、均一性等）に関するデータを提供し得る。ある事例では、撮像は、テイラー円錐の形状、密度、または他の特性が、規定された範囲内に維持されるように、１つまたはそれを上回る動作パラメータのフィードバック制御を提供するためにコンピュータ実装方法において使用されてもよい。いくつかの実施形態では、そのようなフィードバックプロセスを通して制御され得る動作パラメータは、限定ではないが、エレクトロスプレー先端またはオリフィスと質量分析計入口との整合、エレクトロスプレー先端と質量分析計入口との間の距離（例えば、統合エレクトロスプレー特徴を備える毛細管先端またはマイクロ流体デバイスをプログラマブル精密Ｘ－Ｙ－Ｚ変換ステージ上に搭載することによる）、エレクトロスプレー先端を通した被分析物サンプルの流率（例えば、被分析物サンプルの排出を駆動するために使用される圧力、電場強度、またはそれらの組み合わせを調節することによる）、例えば、チャネルの近位端において、例えば、エレクトロスプレー先端またはオリフィスと質量分析計入口との間に印加される電圧、排出される被分析物サンプルを囲繞するシース液またはシースガスもしくは霧化装置ガスの体積流率、もしくはそれらの任意の組み合わせを含む。

【0166】

分離チャネルの撮像：いくつかの事例では、開示されるデバイスおよびシステムは、少なくとも１つの分離チャネルの全てまたは一部の撮像を実施し、分離および／または動員反応が実施されている間にそれを監視するように構成されてもよい。いくつかの事例では、開示されるデバイスおよびシステムは、複数の分離チャネルの全てまたは一部の撮像を実施し、複数の分離および／または動員反応が実施されている間にそれらを並行して監視するように構成されてもよい。いくつかの事例では、分離および／または動員反応は、当業者に公知である種々の撮像技法のうちのいずれかを使用して撮像されてもよい。実施例は、限定ではないが、紫外線（ＵＶ）光吸光度、可視光吸光度、蛍光（例えば、固有蛍光もしくはフルオロフォアで１つまたはそれを上回る被分析物を標識したことから生じる蛍光）、フーリエ変換赤外分光法、フーリエ変換近傍赤外分光法、ラマン分光法、光学分光法、および同等物を含む。いくつかの事例では、複数の分離（または濃縮）チャネルは、複数の毛細管の管腔であってもよい。いくつかの事例では、複数の分離（または濃縮）チャネルは、マイクロ流体デバイス内の複数の流体チャネルであってもよい。いくつかの事例では、分離（または濃縮）チャネルの全てまたは一部、分離チャネルおよび下流分析器具の端部またはエレクトスプレーオリフィスもしくは先端を接続する、接合部もしくは接続チャネル、またはエレクトスプレーオリフィスもしくは先端自体、またはそれらの任意の組み合わせが、撮像されてもよい。いくつかの事例では、分離（または濃縮）チャネルは、毛細管の管腔であってもよい。いくつかの事例では、分離（または濃縮）チャネルは、マイクロ流体デバイス内の流体チャネルであってもよい。

【0167】

分離された被分析物帯の撮像および検出のために使用される波長範囲は、典型的には、撮像技法およびそこからデバイスまたはその一部が加工される材料の選定に依存するであろう。例えば、ＵＶ光吸光度が、分離チャネルの全てまたは一部、もしくはマイクロ流体デバイスの他の部分を撮像するために使用される場合において、（ペプチド結合の固有吸光度に起因して）約２２０ｎｍおよび／または（芳香族アミノ酸残基の固有吸光度に起因して）約２８０ｎｍにおける検出は、デバイスの少なくとも一部、例えば、分離チャネルまたはその一部が、これらの波長における光に対して透明であることを前提として、分離ならびに／もしくは動員の間にタンパク質帯を可視化することを可能にし得る。いくつかの事例では、分離されるべき被分析物は、分離に先立って、蛍光画像、ＵＶ吸光度画像、または他の好適な撮像技法を使用して、撮像され得るように、例えば、フルオロフォア、発色団、化学発光タグ、または他の好適な標識で標識されてもよい。例えば、被分析物が商業用製造プロセスによって産生されるタンパク質から成る、いくつかの事例では、タンパク質は、蛍光を使用して撮像され得るように、緑色蛍光タンパク質（ＧＦＰ）ドメインまたはその変異型を組み込むように遺伝子操作されてもよい。いくつかの事例では、タンパク質または他の被分析物分子を標識することは、標識自体が、選定された分離技法が基づく被分析物性質に干渉しない、もしくはそれを摂動しないことを確実にするためのアプローチを使用して、実施されてもよい。

【0168】

いくつかの事例では、画像（またはそこから導出されるデータ）が、例えば、第１の分離チェネルまたは複数の分離チャネルから第２の分離チャネルまたは第２の複数の分離チャネルまで、もしくは第１の分離チャネルまたは複数の分離チャネルから第１のチャネルまたは複数の分離チャネルの出口端と流体連通する第２の分離チャネルまたは複数のチャネルまでの分離された被分析物分画またはその一部の動員ステップもしくは他の移送をトリガするために、使用されてもよい。例えば、いくつかの事例では、開示される方法は、第１の複数の分離チャネルおよび第２の複数の分離チャネルを含有する、マイクロ流体デバイスの中に被分析物混合物を注入するステップを含んでもよい。第１の複数の分離チャネルは、サンプル被分析物混合物からの被分析物を結合するように構成される、媒体を含有してもよい。故に、サンプル被分析物混合物が、デバイス、例えば、マイクロ流体デバイスまたはマイクロ流体カートリッジの中に装填または注入されるとき、各サンプル被分析物混合物内の被分析物の少なくともある分画が、基質に結合される、および／または第１の複数の分離チャネルを通して流動しないように妨げられてもよい。例えば、マイクロ流体デバイスの中に被分析物混合物を注入するステップは、第１の複数の分離チャネル内でクロマトグラフィ分離を生じさせることができる。溶出剤が、次いで、被分析物の少なくともある分画が、存在する場合、各分離チャネル内の媒体から動員されるように、マイクロ流体デバイスの中に注入されることができる。いくつかの事例では、第１の複数の分離チャネルは、被分析物が動員されている間に撮像されてもよい。いくつかの事例では、第１の複数の分離反応の撮像は、全カラム（例えば、全チャネル）撮像および／または分離チャネルの一部の撮像を含んでもよい。いくつかの事例では、電場は、被分析物分画が、第２の複数の分離チャネルの中に動電学的に注入されるように、撮像が、被分析物分画が第１の複数の分離チャネルおよび第２の複数の分離チャネルの交点に配置されることを検出するときに、第２の複数の分離チャネルに印加されてもよい。例えば、いくつかの事例では、第１の複数の分離チャネルおよび第２の複数の分離チャネルは、一連のＴ字接合部を形成してもよい。いくつかの事例では、撮像は、被分析物分画（例えば、着目分画）が一連のＴ字接合部のうちの１つまたはそれを上回るものにあるときを検出するために、使用されてもよい。電場を印加することは、分離の第２の段階のために、第２の複数の分離チャネルの中に（随意に、一連のＴ字接合部に位置しない他の被分析物ではなく）着目被分析物分画を動電学的に注入することができる。いくつかの事例では、電場は、着目被分析物分画がＴ字接合部のうちの１つまたはそれを上回るものにおいて検出されるかどうかに応じて、第２の複数の分離チャネルのうちの１つまたはそれを上回るものに独立して印加されてもよい。

【0169】

いくつかの事例では、撮像は、動員反応を監視するように、動員の間に実施されてもよい。いくつかの事例では、分離反応を監視するために使用される撮像システムはまた、動員反応を監視するために使用されてもよい。いくつかの事例では、チャネルまたは複数のチャネルの一部のみが、動員反応を監視するように撮像されてもよい。いくつかの事例では、チャネル全体または複数のチャネルが、撮像されてもよく、撮像されたチャネルもしくは複数のチャネルの一部のみが、動員反応を監視するために使用されてもよい。例えば、チャネルは、所与のサンプリングレートにおいて撮像されてもよく、発生される画像毎に、１つまたは複数のチャネルの遠位端に対応する画像の一部が、移動度クロマトグラムを発生させるために使用されてもよい。移動度クロマトグラムは、時間の関数として、例えば、あるピクセル幅（例えば、８ピクセル）の平均吸光度についての情報を提供してもよい。いくつかの事例では、（例えば、チャネルの遠位端に対応する）移動度クロマトグラムを発生させるために使用される画像のピクセル幅は、少なくとも１ピクセル、少なくとも２ピクセル、少なくとも３ピクセル、少なくとも４ピクセル、少なくとも５ピクセル、少なくとも６ピクセル、少なくとも７ピクセル、少なくとも８ピクセル、少なくとも９ピクセル、少なくとも１０ピクセル、少なくとも１５ピクセル、少なくとも２０ピクセル、少なくとも２５ピクセル、少なくとも３０ピクセル、少なくとも３５ピクセル、少なくとも４０ピクセル、少なくとも５０ピクセル、少なくとも６０ピクセル、少なくとも７０ピクセル、少なくとも８０ピクセル、少なくとも９０ピクセル、少なくとも１００ピクセルを備えてもよい。

【0170】

移動度クロマトグラムは、動員反応のパラメータを判定するために使用されてもよい。例えば、移動度クロマトグラムは、質量分析計を較正し、１つまたはそれを上回る被分析物の飛行時間情報、ピーク幅、ピーク速度、ピーク移動度、ピーク位置等を判定するために使用されてもよい。いくつかの事例では、移動度クロマトグラムは、リアルタイムで発生されてもよい。いくつかの事例では、移動度クロマトグラムは、サンプリングレート（例えば、ナイキストサンプリングレート、１～２Ｈｚ、または質量分析計のサンプリングレートに合致する周波数）において発生されてもよい。いくつかの事例では、クロマトグラムは、時間の関数として、チャネルのセグメントの吸光度についての情報を生じさせるために使用されてもよい。

【0171】

システムおよびシステム構成要素：いくつかの事例では、本開示のシステムは、開示されるデバイスのうちの１つまたはそれを上回るもの（例えば、マイクロ流体デバイス）、１つまたはそれを上回る高電圧電力供給源（もしくは複数の並列分離の場合では、２つまたはそれを上回るチャネルの独立した制御を可能にする単一の多重化高電圧電力供給源）、オートサンプラおよび／または流体取扱システム、流体流コントローラ、撮像モジュール、動的光散乱モジュール、マイクロプレート取扱ロボットモジュール、（例えば、流体液滴の蓄積がエレクトスプレー先端の外部に蓄積しないように除去または防止するための）廃棄物管理モジュール、電極界面接触ユニット、プロセッサもしくはコンピュータ、またはそれらの任意の組み合わせを備えてもよい。

【0172】

高電圧電力供給源：いくつかの事例では、開示されるシステムの１つまたはそれを上回る高電圧電力供給源（もしくは２つまたはそれを上回るチャネルの独立した制御を可能にする単一の多重化高電圧電力供給源）は、複数の分離チャネルの同時の独立した電気制御を提供するように、例えば、同時に、かつ独立して、規定電圧または電流を複数の分離チャネルまたは補助流体チャネル（例えば、等電点電気泳動反応の完了に続いて、化学動員剤を分離チャネルに送達するために使用される動員チャネル）のそれぞれに印加するように構成される。いくつかの事例では、開示されるシステムの２つまたはそれを上回る高電圧電力供給源（もしくは２つまたはそれを上回るチャネルの独立した制御を可能にする単一の多重化高電圧電力供給源）は、（全電流だけではなく）複数の分離チャネルのうちの各分離チャネルを通して流動する電流を監視および／または記録するように構成される。本明細書に説明されるように、分離チャネルは、異なるサンプルまたは同一のサンプル（例えば、サンプルのアリコート）を備えてもよい。いくつかの事例では、各分離チャネルを通して流動する電流は、例えば、等電点電気泳動反応が完了したときを判定するため、および／または障害（例えば、分離チャネル内の気泡の導入もしくは形成）を検出するために使用されてもよい。

【0173】

いくつかの事例では、２つまたはそれを上回る高電圧電力供給源は、例えば、複数の分離チャネルおよび／または補助チャネルのそれぞれを横断して印加される電圧が、分離反応の持続時間にわたって、もしくは規定時間周期にわたって固定されて保持される、定電圧モードで起動するようにプログラムまたは別様に構成されてもよい。いくつかの事例では、２つまたはそれを上回る高電圧電力供給源は、１つまたはそれを上回る規定時間において、第１の規定電圧から少なくとも第２の規定電圧までの複数の分離チャネルおよび／または補助チャネルのそれぞれを横断して印加される電圧の段階的変化を生じるようにプログラムもしくは別様に構成されてもよい。いくつかの事例では、２つまたはそれを上回る高電圧電力供給源は、分離反応の経過にわたって、電圧の２つ、３つ、４つ、５つ、または５つを上回る段階的変化を生じるようにプログラムもしくは別様に構成されてもよい。

【0174】

いくつかの事例では、２つまたはそれを上回る高電圧電力供給源は、定電力モードで起動し、例えば、伝導度変化に起因する分離反応の間に電流が降下するにつれて、所与の分離チャネルに印加される電圧を上昇させ、それによって、電圧を増加させ、過剰なジュール加熱を誘発することなく分離時間を最小限にすることを可能にするようにプログラムまたは別様に構成されてもよい。

【0175】

上記のように、いくつかの事例では、電気泳動分離または等電点電気泳動反応（もしくは他の動電注入または分離プロセス）を実施するために使用される電場は、約０Ｖ／ｃｍ～約１，０００Ｖ／ｃｍに及んでもよい。故に、いくつかの事例では、開示されるシステムの２つまたはそれを上回る高電圧電力供給源は、（例えば、長さ５ｃｍの分離チャネルに関して）約０ボルト～約５，０００ボルトに及ぶ調節可能な電圧を提供するように構成されてもよい。いくつかの事例では、２つまたはそれを上回る高電圧電力供給源は、少なくとも０、少なくとも５、少なくとも１０、少なくとも５０、少なくとも１００、少なくとも５００、少なくとも１，０００、または少なくとも５，０００ボルトの調節可能電圧を提供するように構成されてもよい。いくつかの事例では、２つまたはそれを上回る高電圧電力供給源は、最大で５，０００、最大で１，０００、最大で５００、最大で１００、最大で５０、最大で１０、または最大で５ボルトの調節可能電圧を提供するように構成されてもよい。本段落で説明される下限および上限値のうちのいずれかが、本開示内に含まれる範囲を形成するように組み合わせられてもよく、例えば、いくつかの事例では、２つまたはそれを上回る高電圧電力供給源は、約１００ボルト～約１，０００ボルトに及ぶ調節可能な電圧を提供するように構成されてもよい。当業者は、２つまたはそれを上回る高電圧電力供給源が、本範囲内の任意の値の調節可能な電圧、例えば、約１，２５０ボルトを提供するように構成され得ることを認識するであろう。

【0176】

流体流コントローラ：いくつかの事例では、開示されるシステムは、例えば、（例えば、単独で、もしくは１つまたはそれを上回る分離チャネルに印加される電圧勾配と組み合わせて使用するための）１つまたはそれを上回る分離チャネルもしくは分離チャネルと交差する補助チャネルを通して独立して制御された圧力駆動流を提供するように構成される、１つまたはそれを上回るプログラマブル流体流コントローラを備えてもよい。いくつかの事例では、圧力駆動流は、分離チャネルから外に分離された被分析物ピークを動員するために使用されてもよい。いくつかの事例では、圧力駆動流は、例えば、分離チャネルの中に化学動員剤（例えば、等電点電気泳動のために使用されるｐＨ勾配を乱す電解質）を導入し、それによって、分離チャネルから外に分離された被分析物ピークを動員するために使用されてもよい。いくつかの事例では、圧力駆動流は、例えば、分離チャネルの中に化学動員剤（例えば、分離チャネル内に閉じ込められた定常相から被分析物を溶出するための溶出緩衝剤）を導入し、それによって、分離チャネルから外に分離された被分析物ピークを動員するために使用されてもよい。いくつかの事例では、流動は、デバイスの中への流量制限器、例えば、流体力学的抵抗を増加させ、一様な流動プロファイルおよびエレクトスプレー性能を提供するための長い毛細管またはチャネル長さの統合によって、制御されてもよい。

【0177】

開示されるデバイスおよびシステムを通した圧力駆動流体流の制御は、典型的には、ポンプ（または他の流体作動機構）および弁の使用を通して実施されるであろう。好適なポンプの実施例は、限定ではないが、シリンジポンプ、プログラマブルシリンジポンプ、蠕動ポンプ、ダイヤフラムポンプ、ピストンポンプ、および同等物を含む。いくつかの実施形態では、システムを通した流体流は、デバイス上の１つまたはそれを上回る流体入口もしくはサンプルまたは試薬リザーバにおいて正の空気圧を印加することによって、制御されてもよい。いくつかの実施形態では、システムを通した流体流は、１つまたはそれを上回る流体出口もしくは廃棄物リザーバにおいて真空に引くことによって、制御されてもよい。好適な弁の実施例は、限定ではないが、逆止弁、電気機械２方向または３方向弁、空気圧２方向および３方向弁、ならびに同等物を含む。いくつかの事例では、１つまたはそれを上回るマイクロポンプもしくは（例えば、蠕動ポンプ、圧電ポンプ）、マイクロ弁（例えば、計量注入弁、圧電弁、コック栓弁、スライド弁）が、デバイス内に統合されてもよい。ある場合では、開示されるデバイスおよびシステムを通した制御または圧力駆動流体流は、ブラダ、ブリスタパック、ピストン、スクリュ、ガラスフリット、またはそれらの組み合わせを使用して、実施されてもよい。いくつかの事例では、圧力駆動流体流は、無パルスであり得る。

【0178】

いくつかの実施形態では、システムを通した流体流は、１つまたはそれを上回るデバイスもしくはシステムパラメータを使用して制御されてもよい。いくつかの事例では、流動が、（例えば、デバイスの面積内のガス圧を変化させるように）システムの温度を改変することによって、または温度勾配を導入することによって、デバイス内で発生されてもよい。いくつかの事例では、リザーバ高さは、（例えば、静水圧を介して）デバイスの１つまたはそれを上回るチャネルを通して流動を駆動するように変更されてもよい。いくつかの事例では、デバイスの一部（例えば、入口または出口）が、露出され、蒸発することを可能にされ、それによって、チャネルを通して流体流を駆動してもよい。いくつかの事例では、流体流は、無パルスであり得る。

【0179】

いくつかの事例では、開示されるデバイスおよびシステムを通した流体流が、電気的に実施されてもよい。例えば、デバイスのチャネルのうちの１つまたはそれを上回るものの中もしくはチャネルの外側の電気浸透流が、例えば、電気浸透ポンプを使用して実施されてもよい。

【0180】

ガス流コントローラ：いくつかの事例では、開示されるシステムは、例えば、流体チャネルと交差する、１つまたはそれを上回るガスチャネルまたは補助チャネルを通して、独立して制御された圧力駆動ガス流を提供するように構成される、１つまたはそれを上回るプログラマブルガス流コントローラを備えてもよい。いくつかの事例では、流量は、デバイスの中への流動制限器、例えば、流体力学的抵抗を増加させるための長毛細管またはチャネル長、可変幾何学形状等の統合によって制御され、均一ガス流プロファイルを提供してもよい。

【0181】

開示されるデバイスおよびシステムを通した圧力駆動ガス流の制御は、ポンプ（または他の流体／ガス作動機構）および弁の使用を備えることができる。いくつかの実施形態では、システムを通したガス流は、正の空気圧圧力をデバイスの１つまたはそれを上回るガス入口に印加することを用いて制御されてもよい。いくつかの実施形態では、システムを通したガス流は、真空を１つまたはそれを上回るガス出口に引くことを用いて制御されてもよい。好適な弁の実施例は、限定ではないが、逆止弁、電気機械２方向または３方向弁、空気圧２方向および３方向弁、ならびに同等物を含む。いくつかの事例では、１つまたはそれを上回るマイクロポンプ（例えば、蠕動ポンプ、圧電ポンプ）またはマイクロ弁（例えば、計量注入弁、圧電弁、コック栓弁、スライド弁）が、デバイス内に統合されてもよい。ある場合では、開示されるデバイスおよびシステムを通した制御または圧力駆動流体流は、ブラダ、ブリスタパック、ピストン、スクリュ、ガラスフリット、またはそれらの組み合わせを使用して、実施されてもよい。いくつかの事例では、圧力駆動流体流は、無パルスであり得る。

【0182】

いくつかの実施形態では、システムを通したガス流は、１つまたはそれを上回るデバイスもしくはシステムパラメータを使用して制御されてもよい。いくつかの事例では、流動が、（例えば、デバイスの面積内のガス圧を変化させるように）システムの温度を改変することによって、または温度勾配を導入することによって、デバイス内で発生されてもよい。いくつかの事例では、リザーバ高さは、（例えば、静水圧を介して）デバイスの１つまたはそれを上回るチャネルを通して流動を駆動するように変更されてもよい。いくつかの事例では、流体流は、無パルスであり得る。

【0183】

１つまたはそれを上回るガスチャネルを通したガス流は、原動力、例えば、圧力駆動流、動電力、重力、遠心力等、またはそれらの組み合わせを使用して実施されてもよい。いくつかの事例では、ガス流は、圧縮ガス源を使用して駆動される。いくつかの好ましい事例では、ガス出口オリフィスの上流の入口ガス圧は、１００～１１０ポンド／平方インチ（ＰＳＩ）に及ぶ。ガス出口オリフィスの上流の入口ガス圧は、約５０ＰＳＩ、約６０ＰＳＩ、約７０ＰＳＩ、約８０ＰＳＩ、約９０ＰＳＩ、約１００ＰＳＩ、約１１０ＰＳＩ、約１２０ＰＳＩ、約１３０ＰＳＩ、約１４０ＰＳＩ、約１５０ＰＳＩ、またはそれを上回ってもよい。いくつかの事例では、ガス出口オリフィスの上流の入口ガス圧は、であってもよい少なくとも約５０ＰＳＩ、少なくとも約６０ＰＳＩ、少なくとも約７０ＰＳＩ、少なくとも約８０ＰＳＩ、少なくとも約９０ＰＳＩ、少なくとも約１００ＰＳＩ、少なくとも約１１０ＰＳＩ、少なくとも約１２０ＰＳＩ、少なくとも約１３０ＰＳＩ、少なくとも約１４０ＰＳＩ、少なくとも約１５０ＰＳＩ、またはそれを上回ってもよい。いくつかの事例では、ガス出口オリフィスの上流の入口ガス圧は、最大で約１５０ＰＳＩ、最大で約１４０ＰＳＩ、最大で約１３０ＰＳＩ、最大で約１２０ＰＳＩ、最大で約１１０ＰＳＩ、最大で約１００ＰＳＩ、最大で約９０ＰＳＩ、最大で約８０ＰＳＩ、最大で約７０ＰＳＩ、最大で約６０ＰＳＩ、最大で約５０ＰＳＩ、またはそれ未満であってもよい。ガス出口オリフィスの上流の入口ガス圧は、例えば、約５０ＰＳＩ～約１１０ＰＳＩの範囲内に該当し得る。ガス出口オリフィスにおけるガス圧は、約０ＰＳＩ、約５ＰＳＩ、約１０ＰＳＩ、約１５ＰＳＩ、または約２０ＰＳＩであってもよい。特に、側面、ガス出口オリフィスにおけるガス圧は、約０ＰＳＩであってもよい。

【0184】

ガス流率は、ある値の範囲に該当してもよく、具体的幾何学形状または有用性（例えば、ＥＳＩ先端等を乾燥させるための霧化のため）に従って調節されてもよい。ガス流率は、約１０ｍ／秒、約２０ｍ／秒、約３０ｍ／秒、約４０ｍ／秒、約５０ｍ／秒、約６０ｍ／秒、約７０ｍ／秒、約８０ｍ／秒、約９０ｍ／秒、約１００ｍ／秒、約１５０ｍ／秒、約２００ｍ／秒、約３００ｍ／秒、約４００ｍ／秒、約５００ｍ／秒、またはそれを上回ってもよい。ガス流率は、少なくとも約１０ｍ／秒、少なくとも約２０ｍ／秒、少なくとも約３０ｍ／秒、少なくとも約４０ｍ／秒、少なくとも約５０ｍ／秒、少なくとも約６０ｍ／秒、少なくとも約７０ｍ／秒、少なくとも約８０ｍ／秒、少なくとも約９０ｍ／秒、少なくとも約１００ｍ／秒、少なくとも約１５０ｍ／秒、少なくとも約２００ｍ／秒、少なくとも約３００ｍ／秒、少なくとも約４００ｍ／秒、少なくとも約５００ｍ／秒、またはそれを上回ってもよい。ガス流率は、最大で約５００ｍ／秒、最大で約４００ｍ／秒、最大で約３００ｍ／秒、最大で約２００ｍ／秒、最大で約１００ｍ／秒、最大で約９０ｍ／秒、最大で約８０ｍ／秒、最大で約７０ｍ／秒、最大で約６０ｍ／秒、最大で約５０ｍ／秒、最大で約４０ｍ／秒、最大で約３０ｍ／秒、最大で約２０ｍ／秒、最大で約１０ｍ／秒、またはそれ未満であってもよい。ガス流率は、ある値の範囲、例えば、約５０ｍ／秒～１５０ｍ／秒に該当し得る。いくつかの側面では、ガス流率は、周囲条件に応じて、音速速度（例えば、約３５０ｍ／秒）にあってもよい。いくつかの側面では、ガス流率は、周囲条件に応じて、超音速速度にあってもよい。

【0185】

ガス源は、空気、窒素、酸素、希ガス（例えば、ヘリウム、アルゴン等）、電子担体ガス（例えば、亜酸化窒素、またはフルオロポリマー、例えば、フルオロウレタン）を備えてもよい。ガスの組み合わせ、例えば、窒素および酸素が、使用されてもよい。いくつかの事例では、溶媒（例えば、メタノール）が、ガスラインに添加されてもよく、これは、ガス流が、流体チャネルオリフィスまたはその近傍において、液体の流体流経路と収束するとき、電荷を分子上で駆動することを補助し得る。いくつかの事例では、ガス源は、分析器具（例えば、質量分析計）から取得されてもよく、本明細書に説明されるデバイス、システム、および方法の中に統合されてもよい。

【0186】

流体流制御の異なるモードが、開示される被分析物分離方法の実施の間の異なる時点で利用されてもよく、例えば、（所与のデバイスまたは流体もしくはガスチャネルのための入口および出口に対する）前方流、逆流、発振もしくは拍動流、またはそれらの組み合わせが、全て使用されてもよい。例えば、いくつかの事例では、発振もしくは拍動流派、例えば、デバイス内に閉じ込められ得る任意の気泡の遊離を促進するために、デバイスプライミングステップの間に使用されてもよい。いくつかの事例では、デバイスは、例えば、流体または試薬の気泡がない導入を促進するように、デバイスプライミングのために真空を受けてもよい（例えば、脱気される）。

【0187】

異なる流体流率が、開示される被分析物分離方法の実施の間の異なる時点で利用されてもよい。例えば、開示されるデバイスおよびシステムのいくつかの事例では、体積流率は、－１００ｍＬ／秒から＋１００ｍＬ／秒まで変動してもよい。いくつかの事例では、体積流率の絶対値は、少なくとも０．００１ｍＬ／秒、少なくとも０．０１ｍＬ／秒、少なくとも０．１ｍＬ／秒、少なくとも１ｍＬ／秒、少なくとも１０ｍＬ／秒、または少なくとも１００ｍＬ／秒であってもよい。いくつかの事例では、体積流率の絶対値は、最大で１００ｍＬ／秒、最大で１０ｍＬ／秒、最大で１ｍＬ／秒、最大で０．１ｍＬ／秒、最大で０．０１ｍＬ／秒、または最大で０．００１ｍＬ／秒であってもよい。所与の時点における体積流率は、本範囲内の任意の値、例えば、２．５ｍＬ／秒の前方流率、－０．０５ｍＬ／秒の逆流率、０ｍＬ／秒の値（すなわち、停止した流動）を有してもよい。いくつかの事例では、各分離チャネルおよび／または補助流体チャネルを通した圧力駆動流体流モードならびに／もしくは流体流速は、規定時間経過を辿るように、相互から独立してプログラムされてもよい。

【0188】

ＥＳＩの間、ＥＳＩオリフィスからのサンプル（または分離されたサンプル）の流率は、略ナノ体積流を取得するように調整されることができる。例えば、テイラー円錐を形成するように放出されるにつれたサンプルの流率は、約１ナノリットル／分（ｎＬ／分）、５ｎＬ／分、１０ｎＬ／分、２０ｎＬ／分、３０ｎＬ／分、４０ｎＬ／分、５０ｎＬ／分、６０ｎＬ／分、７０ｎＬ／分、８０ｎＬ／分、９０ｎＬ／分、１００ｎＬ／分、２００ｎＬ／分、３００ｎＬ／分、４００ｎＬ／分、５００ｎＬ／分、６００ｎＬ／分、７００ｎＬ／分、８００ｎＬ／分、９００ｎＬ／分、１０００ｎＬ／分（１μＬ／分）、２μＬ／分、３μＬ／分、４μＬ／分、５μＬ／分、１０μＬ／分、またはそれを上回ってもよい。テイラー円錐を形成するように放出されるにつれたサンプルの流率は、少なくとも約１ナノリットル／分（ｎＬ／分）、少なくとも約５ｎＬ／分、少なくとも約１０ｎＬ／分、少なくとも約２０ｎＬ／分、少なくとも約３０ｎＬ／分、少なくとも約４０ｎＬ／分、少なくとも約５０ｎＬ／分、少なくとも約６０ｎＬ／分、少なくとも約７０ｎＬ／分、少なくとも約８０ｎＬ／分、少なくとも約９０ｎＬ／分、少なくとも約１００ｎＬ／分、少なくとも約２００ｎＬ／分、少なくとも約３００ｎＬ／分、少なくとも約４００ｎＬ／分、少なくとも約５００ｎＬ／分、少なくとも約６００ｎＬ／分、少なくとも約７００ｎＬ／分、少なくとも約８００ｎＬ／分、少なくとも約９００ｎＬ／分、少なくとも約１０００ｎＬ／分（１μＬ／分）、少なくとも約２μＬ／分、少なくとも約３μＬ／分、少なくとも約４μＬ／分、少なくとも約５μＬ／分、少なくとも約１０μＬ／分、またはそれを上回ってもよい。テイラー円錐を形成するように放出されるにつれたサンプルの流率は、最大で約１０μＬ／分、最大で約５μＬ／分、最大で約４μＬ／分、最大で約３μＬ／分、最大で約２μＬ／分、最大で約１μＬ／分、最大で約９００ｎＬ／分、最大で約８００ｎＬ／分、最大で約７００ｎＬ／分、最大で約６００ｎＬ／分、最大で約５００ｎＬ／分、最大で約４００ｎＬ／分、最大で約３００ｎＬ／分、最大で約２００ｎＬ／分、最大で約１００ｎＬ／分、最大で約９０ｎＬ／分、最大で約８０ｎＬ／分、最大で約７０ｎＬ／分、最大で約６０ｎＬ／分、最大で約５０ｎＬ／分、最大で約４０ｎＬ／分、最大で約３０ｎＬ／分、最大で約２０ｎＬ／分、最大で約１０ｎＬ／分、最大で約９ｎＬ／分、最大で約８ｎＬ／分。最大で約７μＬ／分、最大で約６μＬ／分、最大で約５μＬ／分、最大で約４μＬ／分、最大で約３μＬ／分、最大で約２μＬ／分、最大で約１μＬ／分であってもよい。テイラー円錐を形成するように放出されるにつれたサンプルの流率は、ある値の範囲、例えば、約５００ｎＬ／分～約１μＬ／分内に該当し得る。

【0189】

オートサンプラおよび流体取扱システム：いくつかの事例では、開示されるシステムはさらに、分離チャネルへの複数のサンプルまたは試薬入口ポートの中へのサンプルアリコートおよび／または他の分離反応試薬の自動的な独立して制御された装填のために構成される、オートサンプラもしくは流体取扱システムを備えてもよい。いくつかの事例では、特注のオートサンプラまたは流体取扱モジュールが、開示されるシステムに組み込まれてもよい。いくつかの事例では、市販のオートサンプラまたは流体取扱モジュールが、開示されるシステムに統合されてもよい。好適な市販のオートサンプラの実施例は、限定ではないが、Ａｇｉｌｅｎｔ １２６０ Ｉｎｆｉｎｉｔｙ二重ループオートサンプラおよび１２６０ Ｉｎｆｉｎｉｔｙ高性能マイクロオートサンプラ（Ａｇｉｌｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ， Ｓａｎｔａ Ｃｌａｒａ， ＣＡ）、ＨＴ１５００Ｌ ＨＰＬＣオートサンプラ（ＨＴＡ， Ｂｒｅｓｃｉａ， Ｉｔａｌｙ）、Ｓｐａｒｋ Ｈｏｌｌａｎｄ Ａｌｉａｓ（Ｓｐａｒｋ－Ｈｏｌｌａｎｄ， Ｅｍｍｅｎ， Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ）、ならびにＳＩＬ－２０Ａ／ＡＣ ＨＰＬＣオートサンプラ（Ｓｈｉｍａｄｚｕ， Ｃｏｌｕｍｂｉａ， ＭＤ）を含む。好適な市販の流体取扱システム（または液体取扱システム）の実施例は、限定ではないが、Ｔｅｃａｎ Ｆｌｕｅｎｔ（登録商標）システム（Ｔｅｃａｎ Ｔｒａｄｉｎｇ ＡＧ， Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ）、Ｈａｍｉｌｔｏｎ Ｍｉｃｒｏｌａｂ ＳＴＡＲおよびＭｉｃｒｏｌａｂ ＮＩＭＢＵＳシステム（Ｈａｍｉｌｔｏｎ， Ｒｅｎｏ， ＮＶ）、ならびにＡｇｉｌｅｎｔ Ｂｒａｖｏ自動液体取扱プラットフォームおよびＡｇｉｌｅｎｔ垂直ピペット操作ステーション（Ａｇｉｌｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ， Ｓａｎｔａ Ｃｌａｒａ， ＣＡ）を含む。

【0190】

いくつかの事例では、１つまたはそれを上回る流体流コントローラもしくは流体取扱システムが、１つまたはそれを上回るリザーバを充填もしくは補充するために使用されてもよい。リザーバは、本明細書に説明されるように、カートリッジ、マイクロ流体デバイス、またはアセンブリと流体連通してもよい、または、例えば、界面接触ユニットを介して、カートリッジまたはアセンブリと界面接触する、流体ラインに接続されてもよい（例えば、図１７Ａ－１７Ｂおよび下記の実施例９参照）。リザーバは、例えば、圧縮ガスユニット、分離反応を実施するための試薬（例えば、陰極液、陽極液、担体両性電解質等）、動員反応を実施するための試薬、またはエレクトロスプレーイオン化反応を実施するための試薬を備えてもよい。

【0191】

廃棄物管理：いくつかの事例では、マイクロ流体デバイスのガスチャネルまたは複数のガスチャネルは、流体（例えば、分離）チャネル内のまたはそれに隣接する、廃棄物を管理するために使用される。ガスチャネルは、例えば、流体を、分離チャネルと流体連通する、流体オリフィスから離れるように指向するために使用されてもよい。例えば、ガスチャネルは、流体を廃棄物レセプタクルに向かって、または概して、下流分析器具（例えば、質量分析計）から離れるように指向するために使用されてもよい。いくつかの事例では、ガスチャネルは、流体オリフィスに隣接する、ガス出口オリフィスにおいて空気を排出し、その空気流は、過剰液体を流体オリフィス（エレクトロスプレー先端を備える、またはそれとしての役割を果たし得る）から除去するために使用される。いくつかの事例では、ガスチャネルは、エレクトロスプレー先端を清掃するために使用されてもよい。例えば、より高い圧力が、過剰流体または廃棄物生成物をエレクトロスプレー先端から離れるように指向するために印加されてもよい。

【0192】

ある実施形態では、システムは、廃棄物管理モジュールを備え、これは、マイクロ流体デバイスと統合される（すなわち、それに取り付けられる）か、またはそれと別個であるかのいずれかであることができる。廃棄物管理モジュールは、マイクロ流体デバイスから廃棄生成物を収集するために使用されてもよい。いくつかの事例では、廃棄物管理モジュールは、加えて、または代替として、マイクロ流体デバイスの出口もしくは表面における液滴形成を管理するために使用されてもよい。例えば、廃棄物管理モジュールは、液滴がデバイスの出口（例えば、エレクトスプレー先端）において形成されること、および／またはデバイスの異なるセグメントもしくは部分（例えば、入口、界面接触された電極等）への液滴の吸い上げを防止するために使用されてもよい。いくつかの事例では、廃棄物管理モジュールは、陽または陰圧（例えば、真空）の印加を含んでもよい。そのような場合において、真空が、マイクロ流体デバイスの一部（例えば、出口またはエレクトスプレー先端）に印加されてもよい。例えば、フランジまたはアダプタが、チップに適用され、それによって、デバイスの設置または任意の下流分析ユニット（例えば、質量分析計）への最小限の妨害を伴って、真空がデバイスと界面接触されることを可能にし得る。真空は、次いで、液滴または廃棄生成物が出口もしくはエレクトスプレー先端から排出されるにつれて、それらを吸引するために使用されてもよい。いくつかの事例では、廃棄物管理モジュールは、正圧を使用する。例えば、（例えば、霧化装置モジュールからの）空気流が、液滴をエレクトロスプレー先端から離れるように指向するために使用されてもよい。そのような実施例では、空気流は、空気（または窒素ガス）圧を発生させ、液滴を排出する、またはデバイスもしくはその一部（例えば、エレクトスプレー先端）から離れるように液滴を指向するように、空気もしくは窒素ガス源および／または加圧器に接続されてもよい。いくつかの事例では、廃棄物管理モジュールは、噴霧ユニットを備えてもよい。例えば、霧化装置は、チップに固着するように構成されてもよい。霧化装置は、液滴または廃棄生成物が、エレクトスプレー先端もしくは出口から離れるように（例えば、廃棄物レセプタクルに）指向されるように、チップに向かって空気を指向するために必要な幾何学形状を備えてもよい。霧化装置は、シール機構を備えてもよく、空気圧を発生させ、液滴を排出する、またはエレクトスプレー先端から離れるように液滴を指向するように、空気源および／または加圧器に接続されてもよい。いくつかの事例では、霧化装置は、ノズルを備えてもよい。霧化装置は、ポリマー、金属、またはセラミック材料から成ってもよい。

【0193】

いくつかの事例では、本明細書に説明される廃棄物管理方法は、廃棄物管理のための他のアプローチと併せて使用されてもよい。例えば、デバイスは、流体オリフィスまたは出口における液滴形成の制御、および／またはデバイスの異なるセグメントもしくは部分（例えば、電極または入口）への液滴ならびに流体の吸い上げを最小限にすることを可能にする、幾何学形状もしくは化学／材料性質を備えてもよい。いくつかの事例では、コーティングが、デバイスの先端または出口における液滴形成を可能にするために使用されてもよく、デバイスの他のセグメントまたは部分への流体の吸い上げの防止を補助し得る。ある場合には、コーティングは、疎水性コーティングであってもよい。

【0194】

いくつかの事例では、デバイスの幾何学形状または配向は、出口における液滴形成を制御するために、および／またはデバイスの異なるセグメントもしくは部分への液滴の吸い上げを最小限にするために、使用されてもよい。例えば、出口またはエレクトスプレー先端は、最適な液滴形成を可能にするように、三角形の先端に形成されてもよい。いくつかの事例では、デバイスの幾何学形状は、廃棄物管理を制御するために使用されてもよい。例えば、マイクロ流体デバイスが、ガスチャネルと、流体チャネルとを備える、事例では、ガスチャネルの幾何学形状は、高ガス圧が流体を流体オリフィスまたは出口から離れるように指向することを可能にするように最適化されてもよい。高ガス圧はまた、例えば、残骸または他の望ましくない生成物もしくは副産物を流体オリフィス（例えば、ＥＳＩ先端）から除去するために使用されてもよい。

【0195】

撮像モジュール：いくつかの事例では、システムはさらに、２つまたはそれを上回る分離チャネルもしくはその一部の一連の１つまたはそれを上回る画像を入手するように構成される、撮像モジュールを備えてもよい。いくつかの事例では、画像の視野は、２つまたはそれを上回る分離チャネルの全てもしくは一部を備えてもよい。いくつかの事例では、撮像は、分離および／または動員反応が実施されている間の２つまたはそれを上回る分離チャネルの全てもしくは一部の持続的撮像を含んでもよい。いくつかの事例では、撮像は、分離および／または動員反応が実施されている間の２つまたはそれを上回る分離チャネルの全てもしくは一部の断続的または周期的撮像を含んでもよい。いくつかの事例では、撮像は、ＵＶ吸光度画像を入手するステップを含んでもよい。いくつかの事例では、撮像は、例えば、固有蛍光または被分析物に付着した外因性蛍光標識の存在に起因する蛍光の蛍光画像を入手するステップを含んでもよい。いくつかの事例では、撮像モジュールは、例えば、等電点電気泳動反応が完了するときを判定するように、および／または障害（例えば、分離チャネル内の気泡の導入もしくは形成）を検出するように構成されてもよい。

【0196】

種々の撮像システムまたはシステム構成要素のうちのいずれかが、開示される方法、デバイス、およびシステムを実装する目的のために利用されてもよい。実施例は、限定ではないが、１つまたはそれを上回る光源（例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）、ダイオードレーザ、ファイバレーザ、ガスレーザ、ハロゲンランプ、アークランプ等）、集光レンズ、対物レンズ、ミラー、フィルタ、ビームスプリッタ、プリズム、画像センサ（例えば、ＣＣＤ画像センサもしくはカメラ、ＣＭＯＳ画像センサもしくはカメラ）、および同等物、またはそれらの任意の組み合わせを含む。いくつかの事例では、１つまたはそれを上回る光源は、光源のアレイを備えてもよい。例えば、ＬＥＤアレイは、デバイスの１つまたはそれを上回る領域を照明するために使用されてもよい。利用される撮像モードに応じて、光源および画像センサは、例えば、吸光度ベースの画像が入手され得るように、マイクロ流体デバイスの反対側に位置付けられてもよい。いくつかの事例では、光源および画像センサは、例えば、落射蛍光画像が入手され得るように、マイクロ流体デバイスの同一側に位置付けられてもよい。

【0197】

上記のように、画像が、分離および／または動員ステップの間に持続的に入手されてもよい、または無作為もしくは規定時間間隔において入手されてもよい。いくつかの事例では、一連の１つまたはそれを上回る画像が、持続的に、または無作為もしくは規定時間間隔において入手される。いくつかの事例では、一連の短時間露出画像（例えば、１０～２０枚の画像）が、高速で（例えば、ミリ秒時間尺度で）入手され、次いで、改良された信号対雑音比を有する、「単一の画像」を提供するように平均化される。いくつかの事例では、「単一の画像」は、１秒、５秒、１０秒、２０秒、３０秒毎に、またはより長い間隔において入手される。いくつかの事例では、より長い露出時間が、信号対雑音比を改良するために使用されてもよい。いくつかの事例では、一連の１つまたはそれを上回る画像は、ビデオ画像を備えてもよい。

【0198】

画像処理：いくつかの事例では、上記のように、システムは、被分析物ピークの存在を検出し、ｐＩマーカまたは分離された被分析物帯の位置を判定し、ピーク幅を判定し、ピーク形状（例えば、ガウス適合または他の曲線適合アルゴリズム）もしくは経時的なこれらのパラメータのうちのいずれかの変化を判定するための画像処理ソフトウェアを起動するように構成される、プロセッサ、コントローラ、またはコンピュータを備えてもよい。いくつかの事例では、画像処理は、２つまたはそれを上回る分離チャネルのうちの１つの中の障害、例えば、気泡の導入または形成の検出のために使用されてもよい。種々の画像処理アルゴリズムのうちのいずれかが、開示される方法およびシステムを実装する際に、画像前処理または画像処理のために利用されてもよい。実施例は、限定ではないが、キャニーエッジ検出方法、キャニー・デリチェエッジ検出方法、一次勾配エッジ検出方法（例えば、ソーベル演算子）、二次差分エッジ検出方法、相合同（相一致）エッジ検出方法、他の画像セグメンテーションアルゴリズム（例えば、強度閾値化、強度クラスタ化方法、強度ヒストグラムベースの方法等）、特徴およびパターン認識アルゴリズム（例えば、恣意的形状を検出するための一般化ハフ変換、円形ハフ変換等）、および数学分析アルゴリズム（例えば、フーリエ変換、高速フーリエ変換、ウェーブレット分析、自己相関、サビツキー・ゴーレイ平滑化、固有分析等）、またはそれらの任意の組み合わせを含む。

【0199】

マイクロプレート取扱ロボット：いくつかの事例では、システムはさらに、サンプルおよび／または試薬のための源としての役割を果たす、マイクロプレートを輸送および交換するように構成される、マイクロプレート取扱ロボットモジュールを備えてもよい。いくつかの事例では、システムはさらに、例えば、障害が検出された後に、システムで使用されるマイクロ流体デバイスを輸送および交換するように構成される、マイクロ流体デバイス取扱ロボットモジュールを備えてもよい。いくつかの事例では、マイクロプレート取扱およびマイクロ流体デバイス取扱は、同一のロボットモジュールによって取り扱われてもよい。いくつかの事例では、カスタムロボットが、これらの機能を実施するように、開示されるシステムに組み込まれてもよい。いくつかの事例では、市販のロボットシステムは、これらの機能を実施するように、開示されるシステムに適合および／または統合されてもよい。好適なマイクロプレート取扱ロボットシステムの実施例は、限定ではないが、Ｔｅｃａｎ Ｒｏｂｏｔｉｃ Ｇｒｉｐｐｅｒ Ａｒｍｓ（Ｔｅｃａｎ Ｔｒａｄｉｎｇ ＡＧ， Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ）およびＡｇｉｌｅｎｔ Ｄｉｒｅｃｔ Ｄｒｉｖｅ ａｎｄ ＢｅｎｃｈＢｏｔ Ｒｏｂｏｔｓ（Ａｇｉｌｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ， Ｓａｎｔａ Ｃｌａｒａ， ＣＡ）を含む。

【0200】

温度制御：いくつかの事例では、開示されるシステムおよび方法は、温度制御を受けてもよい。いくつかの事例では、デバイスのガスチャネルまたは複数のガスチャネルは、基材の温度を調整または制御するために使用されてもよい。例えば、ガスの温度は、熱が、ガスチャネルの中にまたはそこから消散され、デバイスを加熱または冷却し得るように変動され得る。いくつかの事例では、システムの一部（例えば、デバイスの一部）が、温度制御を受けてもよい。いくつかの事例では、システムもしくはシステムの１つまたはそれを上回る構成要素が、例えば、ペルチェ、ファンまたは他の放熱器、エアナイフを使用して、冷却されてもよい。いくつかの事例では、冷却システムは、廃棄物管理システム（例えば、エアナイフ）と統合されてもよい。いくつかの事例では、冷却システムは、冷却のための圧縮機を備えてもよい。いくつかの事例では、システムは、環境または温度制御チャンバを備えてもよい。いくつかの事例では、冷却ブロックまたは予冷されたブロックが、使用されてもよい（例えば、ステージもしくはカートリッジに結合される）。いくつかの事例では、その構成要素のシステムは、環境との熱交換を可能にする材料から構築されてもよい。いくつかの事例では、システムは、液体熱交換器を備えてもよい。いくつかの事例では、システムは、液体熱交換器を備えてもよい。いくつかの実施形態では、システムは、約１５～３５℃の範囲内で温度を制御するであろう。いくつかの実施形態では、システムは、約＋／－５℃以内に温度を制御するであろう。いくつかの実施形態では、システムは、約＋／－１℃以内に温度を制御するであろう。

【0201】

用途：開示される方法、デバイス、およびシステムは、限定ではないが、プロテオミクス研究、細胞研究、創薬および開発、ならびに臨床診断を含む、種々の分野で潜在的用途を有する。例えば、開示される方法を使用して、被分析物サンプルの分離ベースの特性評価のために達成され得る、改良された再現性および定量は、開発および／または製造の間の生物学的ならびにバイオ後続医薬品の特性評価のために大いに有益であり得る。

【0202】

生物製剤およびバイオ後続品は、例えば、組み換えタンパク質、抗体、生ウイルスワクチン、ヒト血漿由来タンパク質、細胞ベースの薬剤、天然源のタンパク質、抗体・薬物共役、タンパク質・薬物共役、および他のタンパク質薬物を含む、薬物の種類である。ＦＤＡおよび他の規制機関は、構造、機能、動物毒性、ヒト薬物動態（ＰＫ）および薬力学（ＰＤ）、臨床免疫原性、ならびに臨床安全性および有効性に関する提案された生成物および参照生成物の比較を含み得る、生物類似性を実証することへの段階的アプローチの使用を要求する（例えば、“Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎｓ ｉｎ Ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｎｇ Ｂｉｏｓｉｍｉｌａｒｉｔｙ ｔｏ ａ Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｐｒｏｄｕｃｔ： Ｇｕｉｄａｎｃｅ ｆｏｒ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ”， Ｕ．Ｓ． Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｈｅａｌｔｈ ａｎｄ Ｈｕｍａｎ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ， Ｆｏｏｄ ａｎｄ Ｄｒｕｇ Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ， Ａｐｒｉｌ ２０１５参照）。タンパク質生成物のために要求され得る、構造特性評価データの実施例は、一次構造（すなわち、アミノ酸配列）、二次構造（すなわち、アルファ螺旋またはベータシート構造を形成するための折畳の程度）、三次構造（すなわち、ポリペプチド骨格および二次構造ドメインの折畳によって産生されるタンパク質の３次元形状）、および四次構造（例えば、活性タンパク質複合体またはタンパク質の凝集状態を形成するために要求されるサブユニットの数）を含む。多くの場合、本情報は、Ｘ線結晶構造解析等の労力を有する時間集約的で高価な技法を採用することなく、入手可能ではない場合がある。したがって、候補生物学的薬物と参照薬物との間の生物類似性を確立する目的のために、タンパク質構造の便宜的でリアルタイムかつ比較的に高スループットの特性評価を可能にする、実験技法の必要性が存在する。

【0203】

いくつかの事例では、開示される方法、デバイス、およびシステムは、生物類似性を確立する目的のために、生物学的薬物候補（例えば、モノクローナル抗体（ｍＡｂ））および参照生物学的薬物のための構造比較データを提供するために使用されてもよい。例えば、いくつかの事例では、薬物候補および参照薬物のための等電点の判定は、生物類似性の実証を支持して重要な証拠を提供し得る。いくつかの実施形態では、両方とも同じ反応条件下で部位特異的プロテアーゼを用いて処置された、薬物候補および参照薬物のための等電点データは、生物類似性の実証を支持して重要な証拠を提供し得る。いくつかの実施形態では、開示される方法、デバイス、およびシステムは、生物学的薬物製造プロセスを監視し（例えば、リアルタイムでバイオリアクタプロセスを監視し）、生産プロセスにおける異なる時点で採取されるサンプルまたは異なる生産工程から採取されるサンプルを分析することによって、生成物の品質および一貫性を確実にするために使用されてもよい。

【0204】

並行して複数の独立して制御された分離反応を実施するための開示されるデバイスおよびシステムは、現在利用可能な技術と比べていくつかの利点、例えば、より詳細かつ正確なサンプル特性評価（例えば、ｐＩのより正確な判定）のために、（例えば、異なるｐＨ勾配、異なる集束時間、異なる集束電圧等を使用して）異なるチャネル内で異なる等電点電気泳動反応（もしくは他の分離反応）を実施する能力、またはより高いスループットのサンプル特性評価のための分離反応条件の同一のセットを使用して、並行して複数のサンプルを同時に処理する能力を提供する。さらに、分離チャネル毎に使用される電流トレースおよび／または電圧設定の独立した監視ならびに／もしくは記録は、生物類似性等を実証しようとするときに、ＦＤＡ提出のためのデータ追跡要件を満たすことに有利であり得る。留意されるように、いくつかの事例では、開示されるデバイスおよびシステムは、サンプル工程障害、例えば、マイクロ流体デバイス内の気泡の存在または形成を識別するように、かつ、例えば、マイクロタイタープレートもしくは他のサンプル源からサンプルを自動的に再装填し、分離反応を繰り返すことによって、回復ステップを開始するように構成されてもよい。
（実施例）

【0205】

これらの実施例は、本明細書に提供される請求項の範囲を限定するためではなく、例証的目的のためのみに提供される。

【実施例1】

【0206】

実施例１－複数の分離チャネルを備えるマイクロ流体デバイス
図１Ａは、複数の分離反応、例えば、等電点電気泳動反応を実施するためのマイクロ流体デバイスの１つの非限定的実施例の図面を提供する。デバイスは、幅が２１０μｍ、深度が１００μｍである、流体チャネルが、例えば、エンボス加工、レーザ微小機械加工、またはフォトリソグラフィおよびウェット化学エッチングを使用して加工される、溶融石英から成る、略平面的であり得る下側基材１０１を備える。流体チャネルは、基材１０１を透明カバースリップ１０２に接合することによって、シールされる。いくつかの事例では、例えば、ＵＶ吸光度画像が分離および／または動員反応を監視するために使用される場合において、基材１０１は、光学的に透明な材料から加工されてもよい。例えば、落射蛍光画像が分離および／または動員反応を監視するために使用される、いくつかの事例では、基材１０１は、光学的に不透明な材料から加工されてもよい。長方形として図示されるが、デバイスは、任意の有用な形状をとり得ることを理解されたい。いくつかの実施形態では、マイクロ流体デバイスは、流体が、デバイスから離れるように（例えば、廃棄物レセプタクルまたは分析ユニット、例えば、質量分析計に）指向されることを可能にし得る、（例えば、遠位端における）先端を備えてもよい。

【0207】

デバイス内の流体チャネルへのアクセスが、サンプル入口ポート１０３、アノードウェル１０４、カソードウェル１０６、サンプル出口ポート１０７、および化学動員剤入口ポート１０９を通して提供される。１つのアノードウェル１０４およびカソードウェル１０６は、それぞれ、各分離チャネル１０５の近位端および遠位端と流体連通ならびに電気通信する（４つの分離チャネルが、本非限定的実施例に示される）。電極は、いくつかの事例では、アノードウェル１０４およびカソードウェル１０６と接触して設置されることができる。分離チャネルは、カソードウェル１０６を越えてサンプル出口ポート１０７まで延在する（図に示される４つの分離チャネルのうちの２つに関してのみ標識される）。化学動員剤入口ポート１０９は、化学動員チャネル１０８を介して分離チャネル１０５の遠位端に接続される（図に示される４つの分離チャネルのうちの２つに関してのみ標識される）。図１Ａに図示されるように、入口ポート１０９および出口ポート１０７は、デバイスの側面を通して装填されるように構成されてもよく、これは、全チャネルまたは全デバイス撮像を促進し得る。

【0208】

複数の等電点電気泳動反応を実施し、タンパク質の混合物を分離する際の使用のために、タンパク質サンプルが、バイアルの中に設置し、オートサンプラの中に装填する前に、両性電解質ｐＨ勾配およびｐＩマーカと予混合される。サンプルは、サンプル入口ポート１０３を介してオートサンプラによってデバイスの中に、マイクロ流体デバイス上に、分離チャネル１０５を通して、サンプル出口ポート１０７を通して廃棄物までデバイスから外に、連続的に装填される。

【0209】

陰極液流体（例えば、Ｈ_２Ｏ内の１％ＮＮ_４ＯＨ）が、カソードウェル１０６の中に装填され、陽極液（例えば、１０ｍＭＨ_３ＰＯ_４）が、アノードウェル１０４の中に装填され、動員剤溶液（例えば、４９％ＭｅＯＨ、４９％Ｈ_２Ｏ、１％酢酸）が、動員剤入口ポート１０９に接続される。

【0210】

全ての試薬が装填された後、例えば、＋６００Ｖ／ｃｍの電場が、電極をアノードウェル１０４およびカソードウェル１０６に接続し、等電点電気泳動を開始することによって、アノードウェル１０４のうちの１つまたはそれを上回るものから対応するカソードウェル１０６に印加される。上記のように、分離チャネル１０５のそれぞれに印加される電圧および／または電流は、独立して制御されてもよく、また、時間の関数として記録されてもよい。いくつかの事例では、アノードおよびカソードのために使用される電極は、デバイスと統合されてもよい。ＵＶ吸光度画像に関して、ＵＶ光源によって提供される光のコリメートされたビームが、分離チャネル１０５と整合され、画像センサ（例えば、ＣＣＤカメラまたはＣＭＯＳカメラ）が、分離チャネル１０５のそれぞれを通して透過される光の量を測定し、それによって、それらの吸光度によって集束されたタンパク質（または他の分離された被分析物）を撮像および検出するように、分離チャネル１０５の反対側に設置される。いくつかの事例では、集束されたタンパク質は、非標識され、２２０ｎｍ、２８０ｎｍ、またはタンパク質が光を吸収するであろう任意の他の波長における固有吸光度を通して検出されてもよい。蛍光画像、すなわち、落射蛍光画像に関して、好適な波長の励起光が、好適なダイクロイック反射体および帯域通過フィルタを備える、光学アセンブリを用いて、分離チャネル１０５に送達され、放出された蛍光が、同一の光学アセンブリによって分離チャネル１０５から収集され、画像センサ上に撮像される。いくつかの事例では、集束されたタンパク質（または他の分離された被分析物）は、固有蛍光を使用して撮像および検出されてもよい。いくつかの事例では、集束されたタンパク質は、ＳＹＰＲＯ（登録商標） Ｒｕｂｙ、クーマシーブルー、および同等物等の非共有結合蛍光性、発色性、蛍光、または発色標識を使用して、検出されてもよい。いくつかの事例では、デバイスの一部は、光が、分離チャネル１０５を通してのみ透過され、それによって、任意の迷光が、分離チャネル１０５を通して通過することなく画像センサに到達し、ＵＶ吸光度測定の感度を増加させないように阻止し得るように、光学的に不透明な材料から構築されてもよい。

【0211】

分離チャネル１０５の全てまたは一部内の集束タンパク質の画像は、等電点電気泳動反応が複数の分離チャネル１０５内で実施されるにつれて、持続的および／または周期的に捕捉されることができる。いくつかの事例では、分離チャネル１０５の画像内のｐＩマーカの位置の検出が、分離チャネルに沿った位置の関数として局所ｐＨを判定し、外挿によって、分離されたタンパク質（または他の被分析物）のためのｐＩのより正確な判定を行うために、使用されてもよい。いくつかの事例では、集束が完了したとき、陽圧が、サンプル出口１０７に向かって分離されたタンパク質（または他の被分析物）混合物を動員するように、サンプル入口ポート１０３および／またはアノードウェル１０４において印加される。いくつかの事例では、集束が完了したとき、カソードウェル１０６に接続された電極が、接続解除され、動員剤チャネル１０８と電気通信する電極が、アノードウェル１０４からの６００Ｖ／ｃｍの電場を化学動員剤入口１０９に印加し、動員剤を分離チャネル１０５の中に電気泳動的に導入するために、使用される。いくつかの事例では、動員剤入口１０９に印加される軽微な陽圧が、化学動員剤の電気泳動導入の代わりに、またはそれに加えて、使用されてもよい。

【0212】

動員剤の電気泳動導入の場合、動員剤溶液内の酢酸は、電場によって分離チャネル１０５の中に引き込まれ、そこで、タンパク質および両性電解質をイオン化し、等電点電気泳動のために使用されるｐＨ勾配を乱す。濃縮タンパク質分画のイオン化は、それらをサンプル出口１０７に向かって分離チャネル１０５から外に遊走させる。動員プロセスの間に分離チャネル１０５を撮像し続けることは、分離されたタンパク質毎にｐＩの判定を精緻化するために使用されることができる。

【実施例2】

【0213】

実施例２－生物類似性の実証のための開示されるデバイスおよびシステムの使用の予言的実施例
開示されるデバイスおよびシステムの有用性の１つの非限定的実施例は、生物製剤および生物類似性の実証の分野内である。上記のように、ＦＤＡおよび他の規制機関は、構造、機能、動物毒性、ヒト薬物動態（ＰＫ）および薬力学（ＰＤ）、臨床免疫原性、ならびに臨床安全性および有効性に関する提案された生成物ならびに参照生成物の比較を含み得る、生物類似性を実証することへの段階的アプローチの使用を要求する。タンパク質生成物のために要求され得る、構造特性評価データの実施例は、一次構造（すなわち、アミノ酸配列）、二次構造（すなわち、アルファ螺旋またはベータシート構造を形成するための折畳の程度）、三次構造（すなわち、ポリペプチド骨格および二次構造ドメインの折畳によって産生されるタンパク質の３次元形状）、四次構造（例えば、活性タンパク質複合体またはタンパク質の凝集状態を形成するために要求されるサブユニットの数）、および翻訳後修飾を含む。タンパク質等電点の正確な判定は、生物類似性を実証するために、参照薬物への生物学的薬物候補の比較のための重要なデータを提供し得る。製造されたバイオ後続候補および参照薬物のサンプルアリコートは、開示されるデバイスまたはシステムの中に装填され、反応条件の１つまたはそれを上回るセットの下で正確なｐＩ値を判定し、バイオ後続薬物候補および参照薬物のための貴重な比較データを提供するように、（例えば、異なる緩衝剤、ｐＨ勾配、印加された電圧、および／または電流等を使用して）等電点電気泳動反応条件の１つまたはそれを上回るセットの下で特性評価されてもよい。さらに、個々の分離反応毎の電流トレース（および等電点電気泳動反応を実施するために使用される他の動作パラメータ）の監視および記録は、ＦＤＡデータ提出要件へのコンプライアンスを促進する。

【実施例3】

【0214】

実施例３－被分析物ピークがマイクロ流体チップから退出し、質量分析計に進入するにつれて、それらの速度を追跡する
図１Ｂは、本明細書に説明されるマイクロ流体デバイスの別の非限定的実施例を示す。マイクロ流体チャネルネットワーク１１０は、不透明環状オレフィンポリマーの厚さ２５０μｍの層に加工される。チャネル１２２は、２５０μｍの層を通して全体に切断するように、深さ２５０μｍである。全ての他のチャネルは、深さ５０μｍである。チャネル層は、平面的なマイクロ流体デバイスを加工するように、環状オレフィンポリマーの２つの透明層の間に挟持される。ポート１１２、１１４、１１６、１１８、および１２０は、外部リザーバからの試薬導入および電気接触のためにチャネルネットワークへのアクセスを提供する。ポート１１２は、真空源に接続され、チャネル１１３が廃棄物チャネルとして作用することを可能にし、「廃棄物」へのチャネルネットワークを通した他の試薬のプライミングを可能にする。酸（例えば、１％ギ酸）が、ポート１１８を通してチャネル１１９、１２２、１２４、および１１３に、かつポート１１２までプライミングされる。サンプル（例えば、４％Ｐｈａｒｍａｌｙｔｅ３－１０で希釈されたペプチドまたはタンパク質、１２．５ｍＭｐＩ標準３．３８（精製ペプチド、配列：Ｔｒｐ－Ａｓｐ－Ａｓｐ－Ａｓｐ）、１２．５ｍＭｐＩ標準１０．１７（精製ペプチド、配列：Ｔｒｐ－Ｔｙｒ－Ｌｙｓ－Ａｒｇ））が、ポート１１８を通してチャネル１１９、１２２、１２４、および１１３の中に、かつポート１１２までプライミングされる。これは、チャネル１２２を、サンプル被分析物を含有した状態にする。塩基（例えば、１％ジメチルアミン）が、ポート１１４を通してチャネル１１５、１２４、および１１３の中に、かつポート１１２までプライミングされる。動員剤（例えば、１％ギ酸、４９％メタノール）が、ポート１２０を通してチャネル１２１、１２４、および１１３の中に、かつチャネル１１３から出てポート１１２までプライミングされる。

【0215】

チャネル１２２内の被分析物サンプルの電気泳動が、４，０００Ｖをポート１１８に印加し、ポート１２０を接地に接続することによって実施される。被分析物サンプル内の両性電解質は、あるｐＨ勾配に及ぶチャネル１２２を確立する。分離の吸光度撮像が、チャネル１２２に整合され、ＣＣＤカメラを用いてチャネル１２２を通した２８０ｎｍ光の透過を測定する、２８０ｎｍ光源を使用して実施される。ソフトウェアは、被分析物が流される前に集束された被分析物が存在しない場合に得られる「ブランク」参照測定と比較して、分離または動員の間の光透過を比較することによって、吸光度を計算し、次いで、チャネル１２２の長さにわたってピクセルあたりの吸光度を表示する。標準または被分析物が集束した場所は、画像データから導出される吸光度トレース内のピークとして表示される。

【0216】

いったん被分析物が焦点を完了させると、最終集束吸光度画像が、捕捉される。ソフトウェアは、ｐＩマーカの空間位置を識別し、マーカの間で補間し、集束被分析物分画ピークのｐＩを計算するであろう。本時点で、制御ソフトウェアは、ポート１２０において接地を接続解除し、ポート１１４を接地に接続するリレー、ならびにポート１１４を通してチャネル１１５および１２４の中に、かつオリフィス１２６においてチップから外に１００ｎＬ／分の動員剤溶液の流動を確立するように、ポート１１４に接続される動員剤リザーバ上の圧力を設定することをトリガするであろう。オリフィス１２６は、－３，５００Ｖ～－４，５００Ｖの入口電圧を伴って質量分析計ＥＳＩ入口から２ｍｍ離れて位置付けられる。

【0217】

圧力駆動流が、ポート１１４からオリフィス１２６に動員剤を指向する一方、動員剤試薬内のギ酸の一部は、チャネル１１５からチャネル１２２を通してポート１１８におけるアノードまで、ギ酸塩の形態で電気泳動するであろう。ギ酸塩がチャネル１２２を通して進行するにつれて、等電ｐＨ勾配を乱し、両性電解質、標準、および被分析物サンプルに電荷を増加させ、チャネル１２２からチャネル１２４の中に電気泳動的に遊走させ、ポート１２０からの圧力駆動流が、それらを、ＥＳＩスプレーの中に、かつオリフィス１２６から外に搬送するであろう。

【0218】

動員が生じるとき、ソフトウェアは、吸光度画像を捕捉し続け、ピークを識別し、撮像チャネル１２２からチャネル１２４の中へのそれらの遊走を追跡する。各ピークが撮像チャネル１２２から退出する時間、その速度、およびチャネル１２４内の流率を追跡することによって、ソフトウェアは、ピークがチャネル１２４を横断し、オリフィス１２６を介して質量分析計に導入される時間を計算し、元の集束されたピークと結果として生じる質量スペクトルとの間の直接相関を可能にすることができる。

【実施例4】

【0219】

実施例４－液体の霧化のためのガスチャネルを備える、マイクロ流体デバイス
図２Ａ－２Ｂは、分離チャネルと、２つのガスチャネルとを備える、本明細書に説明されるデバイス例示的マイクロ流体の上下概略図を示す。図２Ａを参照すると、マイクロ流体デバイスは、基材２００を備え、これは、約１ミリメートル（ｍｍ）の厚さであって、溶融シリカを備える。チャネルは、４０ミクロンの深度および８６～６００ミクロンの幅に化学的にエッチングされる。いくつかの実施形態では、マイクロ流体デバイスは、（例えば、遠位端における）先端を備えてもよく、これは、流体がデバイスから離れるように（例えば、廃棄物レセプタクルまたは分析ユニット、例えば、質量分析計に）指向されることを可能にし得る。

【0220】

デバイス内の流体チャネルへのアクセスは、サンプル入口ポート２０３、アノードポート２０４、カソードポート２０６、サンプル出口ポート２０７（また、本明細書では、「流体オリフィス」）、および化学動員剤入口ポート２０９を通して提供される。アノードポート２０４およびカソードポート２０６は、それぞれ、分離チャネル２０５の近位端および遠位端と流体および電気連通する。電極は、いくつかの事例では、アノードポート２０４およびカソードポート２０６と接触して設置されることができる。他の事例では、アノードポート２０４およびカソードポート２０６は、電極リザーバ（図示せず）と流体および／または電気連通し、これは、例えば、チャネルを介して、アノードポート２０４およびカソードポート２０６に接続する。分離チャネル２０５は、カソードポート２０６を越えて、サンプル出口ポート２０７まで延在する。化学動員剤入口ポート２０９は、化学動員チャネル２０８を介して、分離チャネルの遠位端２０５に接続される。デバイスはまた、２つのガスチャネル２１１および２１３を備え、これは、サンプル出口ポート２０７に隣接する、ガスオリフィスまたは出口を有する。ガス入口ポート２１５および２１７は、ガスチャネル２１１および２１３の中へのガス（例えば、空気、窒素等）の進入を可能にする。いくつかの事例では、ガスチャネル２１１および２１３のガスオリフィスまたは出口は、サンプル出口ポート２０７から対称的に位置付けられてもよい。アノードポート２０４、カソードポート２０６、サンプル入口ポート２０３、化学動員剤入口ポート２０９、ならびにガス入口ポート２１５および２１７を含む、入口ポートは、デバイスの側面または縁２２０を通して装填されるように構成されてもよく、これは、試薬装填、チャネル全体、またはデバイス全体の撮像等の種々のプロセスを促進し得る。

【0221】

等電点電気泳動反応を実施し、タンパク質の混合物を分離する際の使用のために、タンパク質サンプルが、バイアルの中に設置し、オートサンプラの中に装填する前に、両性電解質ｐＨ勾配およびｐＩマーカと予混合される。サンプルは、サンプル入口ポート２０３を介してオートサンプラによってデバイスの中に、マイクロ流体デバイス上に、分離チャネル２０５を通して、サンプル出口ポート２０７を通して廃棄物までデバイスから外に、連続的に装填される。

【0222】

陰極液流体（例えば、Ｈ_２Ｏ内の１％ＮＮ_４ＯＨ）が、カソードポート２０６の中に装填され、陽極液（例えば、１０ｍＭＨ_３ＰＯ_４）が、アノードポート２０４の中に装填され、動員剤溶液（例えば、４９％ＭｅＯＨ、４９％Ｈ_２Ｏ、１％酢酸）が、動員剤入口ポート２０９に接続される。

【0223】

全ての試薬が装填された後、例えば、＋６００Ｖ／ｃｍの電場が、電極をアノードおよびカソードリザーバ（図示せず）に接続し、等電点電気泳動を開始することによって、アノードポート２０４から対応するカソードポート２０６に印加される。いくつかの事例では、アノードおよびカソードのために使用される電極は、デバイスと統合されてもよい。ＵＶ吸光度画像に関して、ＵＶ光源によって提供される光のコリメートされたビームが、分離チャネル２０５と整合され、画像センサ（例えば、ＣＣＤカメラまたはＣＭＯＳカメラ）が、分離チャネル２０５のそれぞれを通して透過される光の量を測定し、それによって、吸光度を使用して、集束されたタンパク質（または他の分離された被分析物）を撮像および検出するように、分離チャネル２０５の反対側に設置される。いくつかの事例では、集束されたタンパク質は、非標識され、２２０ｎｍ、２８０ｎｍ、またはタンパク質が光を吸収するであろう任意の他の波長における固有吸光度を通して検出されてもよい。蛍光画像、すなわち、落射蛍光画像に関して、好適な波長の励起光が、好適なダイクロイック反射体および帯域通過フィルタを備える、光学アセンブリを用いて、分離チャネル２０５に送達され、放出された蛍光が、同一の光学アセンブリによって分離チャネル２０５から収集され、画像センサ上に撮像される。いくつかの事例では、集束されたタンパク質（または他の分離された被分析物）は、固有蛍光を使用して撮像および検出されてもよい。いくつかの事例では、集束されたタンパク質は、ＳＹＰＲＯ（登録商標） Ｒｕｂｙ、クーマシーブルー、および同等物等の非共有結合蛍光性、発色性、蛍光、または発色標識を使用して、検出されてもよい。いくつかの事例では、デバイスの一部は、光が、分離チャネル２０５を通してのみ透過され、それによって、任意の迷光が、分離チャネル２０５を通して通過することなく画像センサに到達し、ＵＶ吸光度測定の感度を増加させないように阻止し得るように、光学的に不透明な材料から構築されてもよい。

【0224】

分離チャネル２０５の全てまたは一部内の集束タンパク質の画像は、等電点電気泳動反応が複数の分離チャネル２０５内で実施されるにつれて、持続的および／または周期的に捕捉されることができる。いくつかの事例では、分離チャネル２０５の画像内のｐＩマーカの位置の検出が、分離チャネルに沿った位置の関数として局所ｐＨを判定し、外挿によって、分離されたタンパク質（または他の被分析物）のためのｐＩのより正確な判定を行うために、使用されてもよい。いくつかの事例では、集束が完了したとき、陽圧が、サンプル出口２０７に向かって分離されたタンパク質（または他の被分析物）混合物を動員するように、サンプル入口ポート２０３および／またはアノードポート２０４において印加される。いくつかの事例では、集束が完了したとき、カソードポート２０６に接続された電極が、接続解除され、動員剤チャネル２０８と電気通信する電極が、アノードポート２０４からの６００Ｖ／ｃｍの電場を化学動員剤入口２０９に印加し、動員剤を分離チャネル２０５の中に電気泳動的に導入するために、使用される。いくつかの事例では、動員剤入口２０９に印加される軽微な陽圧が、化学動員剤の電気泳動導入の代わりに、またはそれに加えて、使用されてもよい。

【0225】

動員剤の電気泳動導入の場合、動員剤溶液内の酢酸は、電場によって分離チャネル２０５の中に引き込まれ、そこで、タンパク質および両性電解質をイオン化し、等電点電気泳動のために使用されるｐＨ勾配を乱す。濃縮タンパク質分画のイオン化は、それらを分離チャネル２０５からサンプル出口２０７に向かって外に遊走させる。動員プロセスの間に分離チャネル２０５を撮像し続けることは、分離されたタンパク質毎にｐＩの判定を精緻化するために使用されることができる。

【0226】

図２Ｂは、図２Ａに図示されるマイクロ流体デバイスの出口部分の拡大概略図を示す。ガスチャネル２１１および２１３はそれぞれ、それぞれ、ガスオリフィス２１９および２２１を有し、そこから、ガスが、排出される。ガスオリフィス２１９および２２１は、サンプル出口ポート２０７に隣接して位置付けられ、サンプル出口ポート２０７の近傍でサンプルを霧化するために使用される。いくつかの事例では、ガスチャネル２１１および２１３またはその一部は、サンプル出口２０７から対称的に位置付けられる。いくつかの事例では、ガスチャネルオリフィス２１９および２２１は、サンプル出口２０７から対称的に位置付けられる。いくつかの事例では、ガスチャネル２１１および２１３はそれぞれ、分離チャネル２０５の一部と平行な領域を備える。図２Ａに示されるように、ガスチャネル２１１および２１３は、異なる長さを有する。しかしながら、ガスチャネル２１１および２１３は、実質的に類似する流体力学的流動抵抗をガス出口オリフィス２１９および２２１のそれぞれに提供するように構成されることができる。例えば、ガスチャネル２１１および２１３は、チャネルの一部に沿って異なる断面積であるが、ガス出口オリフィス２１９および２２１の近傍では、略同一断面積有してもよい。ある場合には、ガスチャネルは、遠位端において狭小化し、ガス出口オリフィスにおける流率または流速を増加させてもよい。ガス出口オリフィス２１９および２２１がサンプル出口２０７から対称的に位置付けられる、デバイスに関して、ガス出口オリフィス２１９および２２１のそれぞれにおける類似流体力学的流動抵抗が、サンプル出口２０７の近傍でサンプルの霧化のための定常気流を達成する際に有益であり得る。他の事例では、ガス出口オリフィス２１９および２２１は、サンプル出口２０７から対称的に位置付けられなくてもよい。そのような場合、ガス出口オリフィス２１９および２２１のそれぞれにおける流体力学的流動抵抗は、サンプル出口２０７に到達する、空気の体積、量、または流率が、略同一であるように、異なり得る。

【0227】

ＥＳＩと並行して実施され得る、霧化の間、サンプルは、より小さい液滴に分散または破壊される。いくつかの事例では、霧化された液滴は、次いで、補完的乾燥ガスに曝され、液体の蒸発と、質量分析計（図示せず）の中に導入される、ガス相イオンの生産とをもたらす。エレクトロスプレープロセスの間の、サンプル出口２０７またはサンプル出口２０７を囲繞する面積の持続撮像が、ＥＳＩまたはテイラー円錐の特性、例えば、液滴サイズ、テイラー円錐形状等を判定するために使用されることができる。

【実施例5】

【0228】

実施例５－ＥＳＩの間のサンプルの霧化を最適化するための設計パラメータ
本明細書に開示されるようなサンプルの霧化は、持続液体流を小液滴に破壊するためのガス噴射によって生成される、剪断および慣性力によって達成される。サンプル（または分離されたサンプル）の霧化は、マイクロ流下でのサンプル（または分離されたサンプル）の定量的測定を改良するために使用されてもよく、サンプル（または分離されたサンプル）は、約マイクロリットルスケール流率（例えば、マイクロリットル／分）において、ＥＳＩ先端を通して流動される。霧化は、特に、マイクロリットル／分流範囲内のより高い流率のために使用される（数、数十、数百μｌ／分であって、付加的溶媒が、分析のために質量分析計の中に収集される、単一イオンに達するために、サンプルから除去される必要がある）。本明細書に開示されるガスチャネルの種々のパラメータは、改変可能であって、霧化を最適化するように構成されてもよい。図３Ａ－３Ｄは、流体放出チャネルと、流体放出チャネル内でサンプルを霧化するために使用され得る、２つのガスチャネルとを備える、マイクロ流体デバイスの改変可能パラメータの非限定的実施例を図式的に示す。いくつかの事例では、流体放出チャネルは、等電点電気泳動等の分離反応において使用するための（例えば、遠位端における）分離チャネルに流体的に結合される（例えば、近位端において）。

【0229】

図３Ａは、ガスチャネルの遠位端と、オリフィス（また、本明細書では、「サンプル出口」、「流体オリフィス」、または「流体出口オリフィス」）を備える、流体放出チャネルの遠位端との間の改変可能収束角度の概略図を示す。そのような構成では、ガスチャネル３１１および３１３は、流体放出チャネル３０７の出口から対称的に位置付けられる。ガスチャネル３１３の遠位区分と流体放出チャネルの遠位区分との間の収束角度は、例えば、約０度～約４５度に及び得る。収束角度は、有用な霧化性質を達成するように改変されてもよい。例えば、１５度収束角度が、毛細管ベースのシース流システムにおいて使用されるもの等の同軸流を実質的に再現するために使用されることができる。さらに、２つのガス噴射の収束は、液体サンプルのより小さい液滴への破壊を助長する、より多くの慣性および剪断力を生成する。いくつかの事例では、より低い収束角度は、例えば、サンプル出口３０７またはその近傍でサンプルの背圧または逆流を減少させる際に有用であり得る。サンプル出口３０７またはその近傍でサンプルの減少された背圧または逆流は、流体放出チャネルの中に再導入される、サンプルの量を低減させることを補助し得る。最適霧化は、流体（液体）放出チャネルオリフィスまたはその近傍の高剪断力および流速を維持し、サンプルを効率的に霧化するための定常ガス流を提供しながら、サンプル出口の直前のガス流誘発背圧が最小限にされるときに生じ得る。

【0230】

図３Ｂは、改変可能である、ガスチャネルまたはガス出口オリフィスの直径の概略図を示す。ガスチャネルおよび流体放出チャネルの幾何学形状および収束角度に加え、ガスチャネル３１１および３１３またはガス出口オリフィスの一方または両方の直径も、改変可能である。例えば、ガス出口オリフィス３１１の直径は、４０～４００ミクロンであってもよい。いくつかの事例では、より狭いガス出口オリフィスを有し、流体放出チャネルの出口またはその近傍に向かってガスの局所的速度を最大限にすることが好ましい。図３Ｃは、ガスチャネルまたは流体放出チャネルに対するガスチャネルの改変可能位置付けの概略図を示す。付加的改変可能側面は、流体放出チャネルの出口またはオリフィスに対するガス出口オリフィスの位置付けであり得る。図３Ｄは、ガス出口オリフィスの出口の改変可能角度の概略図を示す。図３Ａ－３Ｄを参照すると、最適霧化は、定常ナノ流またはマイクロ流が、流体チャネルの出口における実質的背圧を伴わずに達成されるときに生じ得る。

【0231】

図４Ａ－４Ｂは、本明細書に説明されるマイクロ流体デバイスの顕微鏡写真の非限定的実施例を示す。図４Ａは、流体出口チャネルのオリフィス４０７ａから対称的に位置付けられる、出口オリフィスを伴う、２つのガスチャネル４１１ａおよび４１３ａを備える、マイクロ流体デバイスを示す。ガス出口オリフィスは、流体出口チャネルオリフィスと収束する。ガス出口オリフィスのそれぞれの直径は、約１１４マイクロメートル（μｍ）であって、流体出口チャネルの直径は、約９８μｍである。ガスチャネル４１３ａおよび流体出口チャネルの収束の角度は、約１５度である。図４Ｂは、流体出口チャネルのオリフィス４０７ｂから対称的に位置付けられる、出口オリフィスを伴う、２つのガスチャネル４１１ｂおよび４１３ｂを備える、マイクロ流体デバイスを示す。ガス出口オリフィスは、流体出口チャネルオリフィスの若干外側で収束し、０～２００ミクロンの間隙をそれらの間に伴って、流体出口チャネルオリフィスに隣接して位置付けられる。ガス出口オリフィスのそれぞれの直径は、約１１９μｍであって、流体出口チャネルの直径は、約９４μｍである。ガスチャネル４１３および流体出口チャネルの収束の角度は、約１５度である。

【実施例6】

【0232】

実施例６－霧化ガスチャネルを伴うマイクロ流体デバイス
実施例５に説明されるように、ガスチャネルおよび流体出口チャネルの種々のパラメータは、可変である。図５Ａ－９Ｂは、ガスチャネルと、分離チャネルとを備える、マイクロ流体デバイスの非限定的実施例を図式的に図示する。図５Ａを参照すると、デバイス５００内の流体チャネルへのアクセスは、サンプル入口ポート５０３、アノードポート５０４、カソードポート５０６、サンプル出口ポート５０７（また、本明細書では、「流体オリフィス」）、および化学動員剤入口ポート５０９を通して提供される。アノードポート５０４およびカソードポート５０６は、それぞれ、分離チャネル５０５の近位端および遠位端と流体および電気連通する。電極は、いくつかの事例では、アノードポート５０４およびカソードポート５０６と接触して設置されることができる。他の事例では、アノードポート５０４およびカソードポート５０６は、電極リザーバ（図示せず）と流体および／または電気連通し、これは、例えば、チャネルを介して、アノードポート５０４およびカソードポート５０６に接続する。分離チャネル５０５は、カソードポート５０６を越えて、サンプル出口ポート５０７まで延在する。化学動員剤入口ポート５０９は、化学動員チャネル５０８を介して、分離チャネル５０５の遠位端に接続される。デバイスはまた、２つのガスチャネル５１１および５１３を備え、これは、サンプル出口ポート５０７と収束する点に隣接してガスオリフィスまたは出口を有する。ガスチャネル５１３および流体出口チャネルの収束の角度は、約３０度である。ガス入口ポート５１５および５１７は、ガスチャネル５１１および５１３の中へのガス（例えば、空気、窒素等）の進入を可能にする。いくつかの事例では、ガスチャネル５１１および５１３のガスオリフィスまたは出口は、サンプル出口ポート５０７から対称的に位置付けられてもよい。アノードポート５０４、カソードポート５０６、サンプル入口ポート５０３、化学動員剤入口ポート５０９、ならびにガス入口ポート５１５および５１７を含む、入口ポートは、デバイスの側面または縁を通して装填されるように構成されてもよく、これは、試薬装填、チャネル全体、またはデバイス全体の撮像等の種々のプロセスを促進し得る。

【0233】

図５Ｂは、図５Ａに図示されるマイクロ流体デバイスの出口部分の拡大概略図を示す。ガスチャネル５１１および５１３はそれぞれ、それぞれ、ガスオリフィス５１９および５２１を有し、そこから、ガスが、排出される。ガスチャネル５１１および５１３は、サンプル出口ポート５０７と収束し、サンプル出口ポート５０７の近傍でサンプルを霧化するために使用される。図２Ａ－２Ｂに示される実施例と同様に、ガスチャネル５１１および５１３またはその一部は、サンプル出口５０７から対称的に位置付けられる。いくつかの事例では、ガスチャネルオリフィス５１９および５２１は、サンプル出口５０７から対称的に位置付けられる。いくつかの事例では、ガスチャネル５１１および５１３はそれぞれ、分離チャネル５０５の一部と平行な領域を備える。ガスチャネル５１１および５１３は、異なる長さを有する。しかしながら、ガスチャネル５１１および５１３は、実質的に類似する流体力学的流動抵抗をガス出口オリフィス５１９および５２１のそれぞれに提供するように構成されることができる。例えば、ガスチャネル５１１および５１３は、チャネルの一部に沿って異なる断面積であるが、略同一断面積をガス出口オリフィス５１９および５２１の近傍に有してもよい。ガス出口オリフィス５１９および５２１がサンプル出口５０７から対称的に位置付けられる、デバイスに関して、ガス出口オリフィス５１９および５２１のそれぞれにおける類似流体力学的流動抵抗は、出口５０７の近傍でサンプルサンプルの霧化のための定常気流を達成する際に有益であり得る。他の事例では、ガス出口オリフィス５１９および５２１は、サンプル出口５０７から対称的に位置付けられなくてもよい。そのような場合、ガス出口オリフィス５１９および５２１のそれぞれにおける流体力学的流動抵抗は、サンプル出口５０７に到達する空気の体積、量、または流率が略同一であるように、異なり得る。

【0234】

図５Ｃは、図５Ａ－５Ｂに描写されるデバイスの等角図を示す。

【0235】

図６Ａ－６Ｃは、ガスチャネルと、分離チャネルとを備える、マイクロ流体デバイスの別の実施例を図式的に示す。図６Ａは、デバイスのレイアウトを示す。図６Ａ－６Ｂは、それぞれ、図６Ａに図示されるデバイスの出口部分の拡大および等角図を示す。デバイスは、図５Ａ－５Ｃに示され得るものに類似し、サンプル出口ポート６０７と収束し、サンプル出口ポート６０７の近傍でサンプルを霧化するために使用される、ガスチャネル６１１および６１３を伴う。ガスチャネル６１１および６１３は、約１５度の角度において、流体出口チャネルと収束する。ガスチャネル６１１および６１３は、流体チャネル出口オリフィス６０７に対して非対称的に位置付けられる。ガスチャネル６１１および６１３は、流体出口チャネルオリフィス６０７に対して非対称的に位置付けられるが、チャネルのそれぞれ内のガスの出口流経路は、流体出口オリフィス６０７からの流体の流体流経路の軸に対して対称である。

【0236】

図７Ａ－７Ｃは、ガスチャネルと、分離チャネルとを備える、マイクロ流体デバイスの別の実施例を図式的に示す。図７Ａは、デバイスのレイアウトを示す。図７Ａ－７Ｂは、それぞれ、図７Ａに図示されるデバイスの出口部分の拡大および等角図を示す。ガスチャネル７１１および７１３の遠位端は、流体出口チャネルと平行である。ガスチャネル７１１および７１３は、オリフィス７１９および７２１がそれぞれ、流体チャネル出口オリフィス７０７から約３０μｍ離間されるように位置付けられる。ガスチャネル７１１および７１３は、サンプル出口ポート７０７の近傍でサンプルを霧化するために使用される。ガスチャネル７１１および７１３は、流体チャネル出口オリフィス７０７に対して対称的に位置付けられ、チャネルのそれぞれ内のガスの出口流経路は、流体出口オリフィス７０７からの流体の流体流経路の軸に対して対称である。

【0237】

図８Ａ－８Ｃ図式的には、ガスチャネルと、分離チャネルとを備える、マイクロ流体デバイスの別の実施例を示す。図８Ａは、デバイスのレイアウトを示す。図８Ａ－８Ｂは、それぞれ、図８Ａに図示されるデバイスの出口部分の拡大および等角図を示す。ガスチャネル８１１および８１３は、オリフィス８１９および８２１がそれぞれ、流体チャネル出口オリフィス８０７から約４０μｍ離間されるように位置付けられる。ガスチャネル８１１および８１３は、サンプル出口ポート８０７の近傍でサンプルを霧化するために使用される。ガスチャネル８１１および８１３は、流体チャネル出口オリフィス８０７に対して対称的に位置付けられ、チャネルのそれぞれ内のガスの出口流経路は、流体出口オリフィス８０７からの流体の流体流経路の軸に対して対称である。ガスチャネル８１１および８１３の遠位端は、約１５度の角度において、流体出口チャネルと収束する。

【0238】

図９Ａ－９Ｂは、ガスチャネルと、分離チャネルとを備える、マイクロ流体デバイスの別の実施例を図式的に示す。図９Ａは、デバイス９００のレイアウトを示す。図９Ａを参照すると、デバイス内の流体チャネルへのアクセスが、サンプル入口ポート９０３、アノードポート９０４、カソードポート９０６、サンプル出口ポート９０７（また、本明細書では、「流体オリフィス」）、および化学動員剤入口ポート９０９を通して提供される。アノードポート９０４およびカソードポート９０６は、それぞれ、分離チャネル９０５の近位端および遠位端と流体および電気連通する。電極が、いくつかの事例では、アノードポート９０４およびカソードポート９０６と接触して設置されることができる。他の事例では、アノードポート９０４およびカソードポート９０６は、電極リザーバ（図示せず）と流体および／または電気連通し、これは、例えば、チャネルを介して、アノードポート９０４およびカソードポート９０６に接続する。分離チャネル９０５は、カソードポート９０６を越えて、サンプル出口ポート９０７まで延在する。化学動員剤入口ポート９０９は、化学動員チャネル９０８を介して、分離チャネル９０５の遠位端に接続される。デバイスはまた、２つのガスチャネル９１１および９１３を備え、これは、サンプル出口ポート９０７と収束する点に隣接してガスオリフィスまたは出口を有する。ガス入口ポート９１５および９１７は、ガスチャネル９１１および９１３の中へのガス（例えば、空気、窒素等）の進入を可能にする。ガスチャネル９１１および９１３のガスオリフィスまたは出口は、サンプル出口ポート９０７から対称的に位置付けられる。アノードポート９０４を含む入口ポートおよびガス入口ポート９１７のうちの１つは、デバイスの片側または縁に沿って位置付けられる一方、カソードポート９０６、サンプル入口ポート５０３、化学動員剤入口ポート５０９、およびガス入口ポート９１５は、デバイスの反対側または縁を通して装填されるように構成される。

【0239】

図９Ｂは、図９Ａに図示されるデバイスの出口部分の拡大図を示す。ガスチャネル９１１および９１３の遠位端は、流体出口チャネルと平行である。ガスチャネル９１１および９１３は、オリフィス９１９および９２１がそれぞれ、流体チャネル出口オリフィス９０７から約３０μｍ離間されるように位置付けられる。ガスチャネル９１１および９１３は、サンプル出口ポート９０７の近傍でサンプルを霧化するために使用される。ガスチャネル９１１および９１３は、流体チャネル出口オリフィス９０７に対して対称的に位置付けられ、チャネルのそれぞれ内のガスの出口流経路は、流体出口オリフィス９０７からの流体の流体流経路の軸に対して対称である。ガスチャネル９１１および９１３の遠位端は、約１５度の角度において、流体出口チャネルと収束する。

【0240】

図１０Ａ－１０Ｃは、ガスチャネルと、分離チャネルとを備える、マイクロ流体デバイスの別の実施例を図式的に示す。図１０Ａは、デバイスのレイアウトを示す。図１０Ｂおよび１０Ｃは、図１０Ａに図示されるデバイスの出口部分の拡大図を示す。ガスチャネル１１１１および１１１３の遠位端は、流体出口チャネルと平行である。ガスチャネル１１１１および１１１３は、オリフィス１１１９および１１２１がそれぞれ、流体チャネル出口オリフィス１１０７から約１５μｍ離間されるように位置付けられる。ガスチャネル１１１１および１１１３は、サンプル出口ポート１１０７の近傍でサンプルを霧化するために使用される。ガスチャネル１１１１および１１１３は、流体チャネル出口オリフィス１１０７に対して対称的に位置付けられ、チャネルのそれぞれ内のガスの出口流経路は、流体出口オリフィス１１０７からの流体の流体流経路の軸に対して対称である。

【0241】

図１１Ａ－１１Ｃは、ガスチャネルと、分離チャネルとを備える、マイクロ流体デバイスの別の実施例を図式的に示す。デバイスは、図１０Ａ－１０Ｃに示されるものに類似し得る。図１１Ａは、デバイスのレイアウトを示す。図１１Ｂ－１１Ｃは、それぞれ、図１１Ａに図示されるデバイスのガス入口および遠位出口部分の等角拡大図を示す。ガス入口ポート１２１５は、略楕円断面を特徴とする。ガスチャネルの遠位端は、流体出口チャネルと平行である。ガスチャネルは、オリフィス１２１９および１２２１がそれぞれ、流体チャネル出口オリフィス１２０７から約１５μｍ離間されるように位置付けられる。ガスチャネルは、サンプル出口ポート１２０７の近傍でサンプルを霧化するために使用される。ガスチャネルは、流体チャネル出口オリフィス１２０７に対して対称的に位置付けられ、チャネルのそれぞれ内のガスの出口流経路は、流体出口オリフィス１２０７からの流体の流体流経路の軸に対して対称である。

【0242】

図１２Ａ－１２Ｄは、マイクロ流体チップの種々の遠位端（先端）の例示的概略図（図１２Ａ－１２Ｃ）および画像（図１２Ｄ）を提供する。ガスチャネルの遠位端は、流体出口チャネルと平行である。ガスチャネルの遠位端は、流体出口チャネルと平行である。ガスチャネルは、オリフィス１３１９および１３２１がそれぞれ、流体チャネル出口オリフィス１３０７から約１５μｍ離間されるように位置付けられる。ガスチャネルは、サンプル出口ポート１３０７の近傍でサンプルを霧化するために使用される。ガスチャネルは、流体チャネル出口オリフィス１３０７に対して対称的に位置付けられ、チャネルのそれぞれ内のガスの出口流経路は、流体出口オリフィス１３０７からの流体の流体流経路の軸に対して対称である。

【0243】

図１２Ａは、ガスオリフィス１３１９および１３２１と、流体オリフィス１３０７とを伴う、成形されていない先端の概略図を示す。図１２Ｂは、ガスオリフィス、１３１９および１３２１と、流体オリフィス１３０７とを伴う、ファセット加工された成形された先端の概略図を示す。ファセット加工された成形された先端は、面取りされた面を上部面１３２５および底部面１３２７上に備え、これは、図１２Ａに示されるような成形されていない先端上には不在である。図１２Ｃは、ガスオリフィス１３１９および１３２１と、流体オリフィス１３０７とを伴う、丸みを帯びた成形された先端の概略図を示す。丸みを帯びた成形された先端は、均一に面取りされ、図１２Ａ－１２Ｂ上に示されるように、鋭角を伴わずに、丸みを帯びた先端を形成する。図１２Ｄは、ガスオリフィス１３１９および１３２１と、流体オリフィス１３０７とを伴う、ファセット加工された成形された先端の、概略図１２Ｂに示されるものに類似する、画像を示す。ファセット加工された成形された先端は、面取りされた面を上部面１３２５および底部面１３２７上に備え、これは、図１２Ａに示されるような成形されていない先端上には不在である。

【実施例7】

【0244】

実施例７－霧化およびＥＳＩの間のテイラー円錐の撮像
霧化の関数として、ＥＳＩの性能は、撮像を使用して、監視されることができる。図１３は、ＥＳＩの間の、流体出口チャネルのマイクロ流体デバイスのオリフィスの蛍光画像の非限定的実施例を示す。流体出口チャネルは、蛍光性色素で充填される。図１３の各パネルは、流体出口チャネル（１．３μＬ／分、４．６μＬ／分、２．５μＬ／分、および４．７μＬ／分）から外へのサンプルの流率と、ガスチャネル１０１１および１０１３のそれぞれ内の７０ＰＳＩの印加されるガス圧とを図示する。上側パネルは、先端が成形される、デバイスを実証し、下側パネルは、先端形状が画定されていない、デバイスを実証する。先端成形は、角錐形形状を出口オリフィスの周囲に生成する。これは、概して、当技術分野において公知のいくつかの手段のいずれかを使用して、良好に制御された角度（好ましくは、３０度）において、機械的研削および／または研磨を用いて、オリフィスの近傍のチップの上部および底部角を面取りすることを要求する。

【0245】

図１４Ａ－１４Ｂは、霧化と組み合わせられたＥＳＩの間の、マイクロ流体デバイスの出口（オリフィス）部分のオリフィスの蛍光画像の非限定的実施例を示す。流体出口チャネルは、蛍光性色素で充填され、デバイスの先端は、接地されたプレート（対電極）から約８ミリメートル（ｍｍ）に位置付けられる。４，０００Ｖの電圧電位が、先端と接地されたプレートとの間で印加される。蛍光性色素を備える、サンプルは、約２～３μＬ／分の率で、流体出口チャネルから排出される。約１００ＰＳＩのガス圧が、サンプルの霧化のために、ガスチャネルのそれぞれを通して印加される。図１４Ａは、ＵＶ光源がデバイスオリフィスの近傍に設置されるときのデバイスの画像を示し、霧化および電圧降下から発生される、オリフィスを囲繞する噴霧プルームを実証する。図１４Ｂは、ＵＶ光源が接地されたプレートの近傍に設置されるときのデバイスの画像を示し、噴霧プルームが所与のＥＳＩおよび霧化条件下で接地されたプレートに事実上到達することを実証する。

【実施例8】

【0246】

実施例８－可変チップ設計における流動プロファイルの数値シミュレーション
マイクロ流体デバイスの流体出口チャネルのオリフィスおよびその周囲のガス剪断率が、数値シミュレーション（例えば、全てのマイクロ流体チップに関する３Ｄシミュレーション、ＣＯＭＳＯＬにおける同心円筒形実施例の２Ｄ軸対称モデル）を使用して特性評価され得る。図１５は、流体放出チャネルと、２つのガスチャネルとを備える、マイクロ流体デバイスの可変パラメータ（例えば、収束角度、ガス出口オリフィス直径、ガス出口オリフィスと流体出口チャネルオリフィスの近接度等）の関数として、流体出口チャネルオリフィス上およびその周囲のガス流速の有限要素分析からの結果の実施例を示す。「同心」パネルを除き、全てのシミュレーションは、１１標準立方センチメートル／分（ｓｃｃｍ）／チャネルのガス流率を使用する一方、「同心」モデルは、３７０ｓｃｃｍのガス流率を使用する。

【0247】

図１５のパネルＡは、流体出口チャネルのオリフィスから対称的に位置付けられる出口オリフィスを伴う、デバイスに関するガス流速を示す。ガス出口オリフィスは、流体出口チャネルオリフィスと収束する。ガス出口オリフィスのそれぞれの直径は、約１１４マイクロメートル（μｍ）であって、流体出口チャネルの直径は、約９８μｍである。ガスチャネルおよび流体出口チャネルの収束の角度は、約１５度である。図１５のパネルＢは、先端の一部が切頂されている、図１５のパネルＡ内のものと同一デバイスに関するガス流速を示す。図１５のパネルＣは、その中でガス出口オリフィスが１５度の角度で流体出口チャネルオリフィスと収束する、図６Ａ－６Ｃに示されるデバイスに関するガス流速を示す。出口角度は、対称であって、下側チャネルは、屈曲をオリフィスの近傍に備える。図１５のパネルＤは、その中でガスチャネルが流体出口チャネルから約１１５μｍ離間される、図２Ａ－２Ｂに示されるデバイスに関するガス流速を示す。図１５のパネルＥは、その中でガス出口オリフィスが、流体チャネル出口オリフィスと収束し、ガスチャネルが、流体チャネル出口に隣接して位置付けられる、図５Ａ－５Ｃに示されるデバイスに関するガス流速を示す。図１５のパネルＦは、その中でガスが流体出口チャネルから外への流体流経路と平行に退出するように、ガスチャネルがガス出口オリフィスの近傍で外向きに屈曲する、図７Ａ－７Ｃに示されるデバイスに関するガス流速を示す。ガスチャネルのオリフィスはそれぞれ、流体出口チャネルのオリフィスから約３０μｍに位置付けられる。図１５のパネルＧは、その中でガスチャネルおよび流体出口チャネルが約１５度の角度において収束するように、ガスチャネルがオリフィスの近傍で屈曲する、図８Ａ－８Ｃに示されるデバイスに関するガス流速を示す。ガスチャネルのオリフィスはそれぞれ、流体出口チャネルのオリフィスから約４０μｍに位置付けられる。図１５のパネル「同心」は、環状同心ガスチャネルによって半径方向に囲繞される、流体出口チャネルのシミュレーションの結果を示す。

【0248】

数値シミュレーションはまた、ガスチャネルからのガス剪断率を判定またはモデル化するために使用されてもよい。図１６は、流体放出チャネルと、２つのガスチャネルとを備える、マイクロ流体デバイスの可変パラメータ（例えば、収束角度、ガス出口オリフィス直径、ガス出口オリフィスと流体出口チャネルオリフィスの近接度等）の関数として、流体出口チャネルオリフィス上およびその周囲のガス剪断率の有限要素分析からの結果の実施例を示す。全てのシミュレーションは、「同心」パネルを除き、１１標準立方センチメートル／分（ｓｃｃｍ）／チャネルのガス流率を使用する一方、「同心」モデルは、３７０ｓｃｃｍのガス流率を使用する。

【0249】

図１６のパネルＡは、流体出口チャネルのオリフィスから対称的に位置付けられる出口オリフィスを伴う、デバイスに関するガス剪断率を示す。ガス出口オリフィスは、流体出口チャネルオリフィスと収束する。ガス出口オリフィスのそれぞれの直径は、約１１４マイクロメートル（μｍ）であって、流体出口チャネルの直径は、約９８μｍである。ガスチャネルおよび流体出口チャネルの収束の角度は、約１５度である。図１６のパネルＢは、先端の一部が切頂されている、図１６のパネルＡにおけるものと同一デバイスに関するガス剪断率を示す。図１６のパネルＣは、その中でガス出口オリフィスが１５度の角度において流体出口チャネルオリフィスと収束する、図６Ａ－６Ｃに示されるデバイスに関するガス剪断率を示す。出口角度は、対称であって、下側チャネルは、屈曲をオリフィスの近傍に備える。図１６のパネルＤは、その中でガスチャネルが流体出口チャネルから約１１５μｍ離間される、図２Ａ－２Ｂに示されるデバイスに関するガス剪断率を示す。図１６のパネルＥは、その中でガス出口オリフィスが、流体チャネル出口オリフィスと収束し、ガスチャネルが、流体チャネル出口に隣接して位置付けられる、図５Ａ－５Ｃに示されるデバイスに関するガス剪断率を示す。図１６のパネルＦは、その中でガスが流体出口チャネルから外への流体流経路と平行に退出するように、ガスチャネルがガス出口オリフィスの近傍で外向きに屈曲する、図７Ａ－７Ｃに示されるデバイスに関するガス剪断率を示す。ガスチャネルのオリフィスはそれぞれ、流体出口チャネルのオリフィスから約３０μｍに位置付けられる。図１６のパネルＧは、その中でガスチャネルおよび流体出口チャネルが約１５度の角度において収束するように、ガスチャネルがオリフィスの近傍で屈曲する、図８Ａ－８Ｃに示されるデバイスに関するガス剪断率を示す。ガスチャネルのオリフィスはそれぞれ、流体出口チャネルのオリフィスから約４０μｍに位置付けられる。図１６のパネル「同心」は、環状同心ガスチャネルによって半径方向に囲繞される、流体出口チャネルをモデル化する。

【0250】

図１７は、流体放出チャネルと、２つのガスチャネルとを備える、マイクロ流体デバイスの可変パラメータ（例えば、収束角度、ガス出口オリフィス直径、ガス出口オリフィスと流体出口チャネルオリフィスの近接度等）の関数として、流体出口チャネルオリフィス上およびその周囲の速度場を図示する、有限要素分析からの結果の実施例を示す。図１７は、デバイスの斜視図を示す。全てのシミュレーションは、「同心」パネルを除き、１１標準立方センチメートル／分（ｓｃｃｍ）／チャネルのガス流率を使用する一方、「同心」モデルは、３７０ｓｃｃｍのガス流率を使用する。

【0251】

図１７のパネルＡは、その中でガスチャネルが流体出口チャネルから約１１５μｍ離間される、図２Ａ－２Ｂに示されるデバイスに関するガス流速を示す。図１７のパネルＢは、その中でガス出口オリフィスが、流体チャネル出口オリフィスと収束し、ガスチャネルが、流体チャネル出口に隣接して位置付けられる、図５Ａ－５Ｃに示されるデバイスに関するガス流速を示す。図１７のパネルＣは、その中でガス出口オリフィスが１５度の角度において流体出口チャネルオリフィスと収束する、図６Ａ－６Ｃに示されるデバイスに関するガス流速を示す。出口角度は、対称であって、下側チャネルは、屈曲をオリフィスの近傍に備える。図１７のパネルＤは、その中でガスが流体出口チャネルから外への流体流経路と平行に退出するように、ガスチャネルがガス出口オリフィスの近傍で外向きに屈曲する、図７Ａ－７Ｃに示されるデバイスに関するガス流速を示す。ガスチャネルのオリフィスはそれぞれ、流体出口チャネルのオリフィスから約３０μｍに位置付けられる。図１７のパネルＥは、その中でガスチャネルおよび流体出口チャネルが約１５度の角度において収束するように、ガスチャネルがオリフィスの近傍で屈曲する、図８Ａ－８Ｃに示されるデバイスに関するガス流速を示す。ガスチャネルのオリフィスはそれぞれ、流体出口チャネルのオリフィスから約４０μｍに位置付けられる。

【0252】

図１８は、流体放出チャネルと、２つのガスチャネルとを備える、マイクロ流体デバイスの可変パラメータ（例えば、収束角度、ガス出口オリフィス直径、ガス出口オリフィスと流体出口チャネルオリフィスの近接度等）の関数として、流体出口チャネルオリフィス上およびその周囲の霧化からのガス圧力場を図示する、有限要素分析からの結果の実施例を示す。全てのシミュレーションは、「同心」パネルを除き、１１標準立方センチメートル／分（ｓｃｃｍ）／チャネルのガス流率を使用する一方、「同心」モデルは、３７０ｓｃｃｍのガス流率を使用する。

【0253】

図１８のパネルＡは、流体出口チャネルのオリフィスから対称的に位置付けられる出口オリフィスを伴う、デバイスに関するガス圧力場を示す。ガス出口オリフィスは、流体出口チャネルオリフィスと収束する。ガス出口オリフィスのそれぞれの直径は、約１１４マイクロメートル（μｍ）であって、流体出口チャネルの直径は、約９８μｍである。ガスチャネルおよび流体出口チャネルの収束の角度は、約１５度である。図１８のパネルＢは、先端の一部が切頂されている、図１８のパネルＡにおけるものと同一デバイスに関するガス圧力場を示す。図１８のパネルＣは、その中でガス出口オリフィスが１５度の角度において流体出口チャネルオリフィスと収束する、図６Ａ－６Ｃに示されるデバイスに関するガス圧力場を示す。出口角度は、対称であって、下側チャネルは、屈曲をオリフィスの近傍に備える。図１８のパネルＤは、その中でガスチャネルが流体出口チャネルから約１１５μｍ離間される、図２Ａ－２Ｂに示されるデバイスに関するガス圧力場を示す。図１８のパネルＥは、その中でガス出口オリフィスが、流体チャネル出口オリフィスと収束し、ガスチャネルが、流体チャネル出口に隣接して位置付けられる、図５Ａ－５Ｃに示されるデバイスに関するガス圧力場を示す。図１８のパネルＦは、その中でガスが流体出口チャネルから外への流体流経路と平行に退出するように、ガスチャネルがガス出口オリフィスの近傍で外向きに屈曲する、図７Ａ－７Ｃに示されるデバイスに関するガス圧力場を示す。ガスチャネルのオリフィスはそれぞれ、流体出口チャネルのオリフィスから約３０μｍに位置付けられる。図１８のパネルＧは、その中でガスチャネルおよび流体出口チャネルが約１５度の角度において収束するように、ガスチャネルがオリフィスの近傍で屈曲する、図８Ａ－８Ｃに示されるデバイスに関するガス圧力場を示す。ガスチャネルのオリフィスはそれぞれ、流体出口チャネルのオリフィスから約４０μｍに位置付けられる。図１８のパネル「同心」は、環状同心ガスチャネルによって半径方向に囲繞される、流体出口チャネルをモデル化する。

【0254】

図１９は、先端（流体チャネル出口オリフィス）からの距離（ｍｍ）の関数として、複数のデバイス設計に関するガス圧を比較する、プロットを示す。「ＴＳＴＫＣ４」は、図４Ａに示されるデバイスを表し、「ＴＳＴＫＣ６」は、先端が切頂されている、図４Ａに示されるデバイスを表し、「Ｅ５Ｅ１」は、図２Ａに示されるデバイスを表し、「Ｅ５Ｅ２」は、図５Ａに示されるデバイスを表し、「Ｅ５Ｅ３」は、図６に示されるデバイスを表し、「Ｅ５Ｅ４」は、図７Ａに示されるデバイスを表し、「Ｅ５Ｅ５」は、図８Ａに示されるデバイスを表す。

【実施例9】

【0255】

実施例９－マイクロ流体チップ－カートリッジ界面およびカートリッジ－器具界面
本明細書に説明されるように、システムは、マイクロ流体チップと界面接触するように構成される、カートリッジを備えてもよく、いくつかの事例では、カートリッジ（マイクロ流体チップと界面接触する）は、器具と界面接触するように構成される。

【0256】

図２０Ａは、マイクロ流体チップと、カートリッジと、器具界面との間の界面の分解図を図式的に示す。マイクロ流体デバイス１７０２は、カートリッジ１７０４と界面接触される、またはその中に挿入される。マイクロ流体デバイスは、カートリッジの縁と界面接触する、デバイスの縁に位置する、６つのポートを有する（例えば、図２Ａ、５Ａ、６Ａ、７Ａ、８Ａ参照）。カートリッジは、マイクロ流体デバイスの６つのポートと整合し、エラストマ材料（例えば、ガ示されないスケットまたはＯリング）を使用して、ポートにシールする、６つの流体ポートを備える。

【0257】

カートリッジ１７０４は、器具と界面接触するように構成され、これは、界面デバイス１７０６を介して遂行されてもよい。界面デバイス１７０６は、６つの独立してばね荷重された継手アセンブリ（また、本明細書では、「相互接続」）１７１０を備え、これは、ポートを介して、カートリッジおよびマイクロ流体デバイスと流体的および／または電気的に連通するように構成される。ばね荷重された継手アセンブリは、例えば、サンプル、陽極液、陰極液、動員試薬、ガス（例えば、霧化のため）等を提供する、外部流体ラインに結合する。各ばね荷重された継手アセンブリは、流体ポートと噛合する、例えば、円錐形継手または平坦面シール継手であることができる。そのような実施例では、独立してばね荷重された継手は、マイクロ流体カートリッジ内の孔１７１２を介して、６つの流体ポート（６つのうちの４つのみが、矢印によって示される）と噛合する、円錐形継手または平坦面シール継手を備える。いくつかの側面では、孔１７１２は、テーパ状であることができる。界面デバイス１７０６は、位置決めピン１７０８を使用して、精密な方式において、カートリッジ１７０４と結合するように構成されてもよい。

【0258】

図２０Ｂは、「シールされた」構成における、マイクロ流体デバイスと、カートリッジと、界面デバイスとの間の界面を図式的に示す。圧着力１７１２が、全３つの構成要素に接触するように印加され、それによって、実質的無漏出流体連通を確立してもよい。

【0259】

図２０Ｃ－２０Ｅは、装填解除された、接触された、およびシールされた構成における、ばね荷重された継手アセンブリの断面図を図式的に示す。図２０Ｃは、装填解除された構成における、ばね荷重された継手アセンブリを示し、その中で流体相互接続は、カートリッジのエラストマ構成要素１７１４に接触していない。図２０Ｄは、接触された構成における、ばね荷重された継手アセンブリを示し、その中で流体相互接続は、カートリッジのエラストマ構成要素１７１４に接触する。図２０Ｅは、シールされた構成における、ばね荷重された継手アセンブリを示し、その中で流体相互接続は、カートリッジのエラストマ構成要素１７１４に接触する（例えば、１６１２等の圧着力の印加に応じて）。シールされた構成では、カートリッジは、ばね荷重された継手を介して、界面デバイスに圧着され、シール力が、管類とカートリッジとの間で発生される。ばね荷重された継手のばね１７１６は、反復可能シール力を確立することを補助する。

【0260】

図２１Ａ－２１Ｃは、図２０Ｃ－２０Ｅにおいて実証されるように、装填解除された、接触された、およびシールされた構成における、ばね荷重された継手アセンブリの斜視図を図式的に示す。

【0261】

図２２Ａ－２２Ｃは、マイクロ流体デバイスとカートリッジとの間の界面を図式的に示す。図２２Ａ－２２Ｂを参照すると、デバイスのポートとカートリッジとの間の界面は、エラストマ構成要素１９０１（例えば、Ｏリングまたはガスケット）であって、これは、実質的に無漏出シールをカートリッジとデバイスとの間に発生させることを補助する。いくつかの実施形態では、接続されたガスケットのセットが、図２２Ｃに示されるように、使用されてもよい（例えば、デバイスのポート間のピッチまたは間隔が同一である事例において）。

【実施例10】

【0262】

実施例１０－コンピュータシステム
図２３は、例示的ソフトウェアアーキテクチャシステムを示す。ソフトウェアアーキテクチャシステムは、本明細書に開示されるシステムと統合されてもよく、１つまたはそれを上回るコンピュータプロセッサを備えてもよい。いくつかの事例では、１つまたはそれを上回るコンピュータプロセッサは、データを収集および／または分析するように構成されてもよい。ソフトウェアアーキテクチャシステムは、先入れ先出し（ＦＩＦＯ）データベースと通信し得る、コントローラサービスを備える、コンピュータ処理ユニットを備えてもよい。いくつかの事例では、ＦＩＦＯデータベースは、グラフィカルユーザ界面と、サーバデータベースとを備え得る、第２のコンピュータプロセッサと通信してもよい。第２のコンピュータプロセッサは、例えば、クラウドを介して、顧客データベースと通信してもよい。いくつかの事例では、コンピュータ処理ユニットは、（例えば、有線または無線接続を介して）システムの１つまたはそれを上回るハードウェアユニットと通信してもよい。例えば、コンピュータ処理ユニットは、ＵＳＢハブを介して、ステージ、１つもしくは複数のカメラまたはカメラ、高電圧電力供給源、オートサンプラ、流量制御システム（例えば、マイクロ流体流制御のためのソフトウェアおよびハードウェア、例えば、Ｆｌｕｉｇｅｎｔ Ｉｎｃ．）および／または他の研究室機器に接続されてもよい。

【実施例11】

【0263】

実施例１１－統合されたシステム
図２４は、統合されたシステムの例示的ブロック図を示す。統合されたシステムは、本明細書に開示される１つまたはそれを上回るシステムを備えてもよい。システムは、界面接触カートリッジ２１０７を備えてもよく、これは、複数のリザーバ２１０３と流体および／または電気連通してもよい。例えば、界面接触カートリッジ２１０７は、陽極液リザーバ、陰極液リザーバ、動員剤リザーバ、およびオートサンプラユニットに接続されてもよい。代替として、またはそれに加え、界面接触カートリッジ２１０７は、圧力制御マニホールド２１０５と流体および／または電気連通してもよく、これは、流体駆動機構、例えば、ポンプに結合されてもよい。界面接触カートリッジ２１０７は、カートリッジ２１００に結合されてもよく、これは、デバイス２１０１を備えてもよい。デバイス２１０１は、陽極液高電圧リザーバ、陰極液高電圧リザーバ、動員剤高電圧リザーバ、およびサンプルラインと電気および／または流体連通してもよい。陽極液高電圧リザーバ、陰極液高電圧リザーバ、動員剤高電圧リザーバ、およびサンプルラインはそれぞれ、界面接触カートリッジ２１０７と流体および／または電気連通してもよい。デバイス２１０１はまた、廃棄物管理ユニット２１０９に結合されてもよく、これは、廃棄物をデバイス２１０１から離れるように指向するために使用され、いくつかの事例ではまた、サンプルを下流分析ユニット２１１１に指向するために使用されてもよい。いくつかの実施形態では、廃棄物管理ユニット２１０９は、霧化装置を備えてもよい。いくつかの事例では、下流分析ユニット２１１１は、質量分析計を備えてもよい。

【0264】

システムはまた、複数の撮像システムを備えてもよい。例えば、システムは、撮像システム２１１５を備えてもよく、これは、カメラ、照明器、廃棄物レセプタクル、および／またはアダプタを備えてもよく、これは、分析ユニット２１１１と界面接触するために使用されてもよい。システムはまた、撮像システム２１１７を備えてもよく、これは、照明器（例えば、ＵＶ照明源）、ミラー、および／またはカメラまたは他の好適な検出器を備えてもよい。いくつかの事例では、検出器（例えば、カメラ）は、冷却源、例えば、ファンまたは他の温度制御プラットフォームに接続されてもよい。

【0265】

図２５は、統合されたシステムの例示的ブロック図を示す。システムは、サンプル２２０１と、サンプルを貯蔵し、サンプルを処理する（例えば、サンプルを混合する、試薬を添加する、吸引または分注する等）ように構成され得る、サンプルおよび試薬ホルダおよび／またはプロセッサ２２０３と、サンプル注入器２２０５と、サンプル先端洗浄器２２０７とを備えてもよい。サンプル先端洗浄器は、サンプルおよび／またはシステムを洗浄するための機構を備えてもよい。システムはまた、分離ユニット２２０９を備えてもよく、これは、デバイスを構成する、カートリッジと、撮像システム（例えば、ＵＶ照明器およびカメラ）とを備えてもよい。分離ユニットは、複数のコントローラ２２１１に結合されてもよく、これは、負圧（例えば、真空）または正圧（例えば、回転式またはダイヤフラムポンプ、弁等）を使用した流体制御を備えてもよい。コントローラ２２１１および／または分離ユニット２２０９は、流体マニホールド２２１３に結合されてもよく、これは、１つまたはそれを上回る試薬含有リザーバを備えてもよい。

【0266】

分離ユニット２２０９は、分離反応（例えば、等電点電気泳動）および／または動員反応を実施するために使用されてもよい。分離ユニット２２０９は、通信界面２２１５（例えば、ＲＦＩＤ）、高電圧電力供給源２２１７、廃棄物管理ユニット２２１９（例えば、真空および廃棄物レセプタクル）、別の撮像ユニット２２２１、および／または下流分析ユニット２２２３（例えば、質量分析計）に接続または結合されてもよい。いくつかの事例では、分離ユニット２２０９は、温度制御ユニット２２２５に結合されてもよい。いくつかの事例では、本明細書に説明される１つまたはそれを上回るシステムは、温度制御ユニット２２２７および／または、例えば、器具制御２２２９のための他の制御ユニットを備えてもよい。

【0267】

本発明の好ましい実施形態が、本明細書に示され、説明されたが、そのような実施形態は、一例のみとして提供されることが、当業者に明白であろう。本発明が本明細書内に提供される具体的実施例によって限定されることは、意図するものではない。本発明は、前述の明細書を参照して説明されたが、本明細書の実施形態の説明および例証は、限定的な意味で解釈されるように意図されていない。多数の変形例、変更、および代用が、ここで、本発明から逸脱することなく、当業者に想起されるであろう。さらに、本発明の全ての側面は、種々の条件および変数に依存する、本明細書に記載される具体的描写、構成、または相対的割合に限定されないことを理解されたい。本明細書に説明される発明の実施形態の種々の代替物が、本発明を実践する際に採用され得ることを理解されたい。したがって、本発明はまた、任意のそのような代替物、修正、変形例、または均等物を網羅するものとすることが検討される。以下の請求項は、本発明の範囲を定義し、これらの請求項およびそれらの均等物の範囲内の方法ならびに構造は、それによって網羅されることが意図される。

【図1A】

【図1B】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図6A】

【図6B】

【図6C】

【図7A】

【図7B】

【図7C】

【図8A】

【図8B】

【図8C】

【図9A】

【図9B】

【図10A】

【図10B】

【図10C】

【図11A】

【図11B】

【図11C】

【図12A】

【図12B】

【図12C】

【図12D】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17A】

【図17B】

【図17C】

【図17D】

【図17E】

【図18】

【図19】

【図20A】

【図20B】

【図20C】

【図20D】

【図20E】

【図21A】

【図21B】

【図21C】

【図22A】

【図22B】

【図22C】

【図23】

【図24】

【図25】

【国際調査報告】