專(zhuān)利名稱(chēng)：具有不通氣通道的樣品處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對(duì)分析物樣品的分離和/或分級(jí)有用的裝置。
背景技術(shù)：
用于蛋白質(zhì)樣品地二維分離系統(tǒng)是非常令人感興趣的，這是由于與一維系統(tǒng)相比它們的峰值容量增加了。例如，當(dāng)前采用二維聚(丙烯酰胺)凝膠電泳進(jìn)行復(fù)合蛋白質(zhì)混合物的分離，其中蛋白質(zhì)首先通過(guò)它們的等電點(diǎn)分離，然后通過(guò)大小分離。該技術(shù)非常好地分離蛋白質(zhì)混合物，然而非常耗時(shí)且勞動(dòng)密集。而且，因?yàn)榈鞍踪|(zhì)嵌入在凝膠基質(zhì)中，從而對(duì)于例如通過(guò)質(zhì)譜測(cè)定法的進(jìn)一步分析需要大量的試驗(yàn)方案，包括脫色、凝膠內(nèi)消化、以及萃取。諸如需要大量人為干預(yù)的過(guò)程以及大量的流體傳送等能導(dǎo)致誤差、污染、以及暴露到潛在的生物危害中。因此，存在對(duì)如下裝置的需求，該裝置能為二維分離和隨后的分析提供有限的使用者干預(yù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種裝置，該裝置包括基片，該基片具有第一主表面和第二主表面、以及軸心，該軸心形成用于基片的旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)；以及不通氣通道，該不通氣通道適于對(duì)樣品進(jìn)行分級(jí)。在一個(gè)實(shí)施例中，不通氣通道包括多個(gè)連接的隔室。在另一實(shí)施例中，裝置還包括至少一個(gè)集成電極，所述至少一個(gè)集成電極能可松開(kāi)地連接或集成到裝置的基片上。
本發(fā)明也提供還包括連接結(jié)構(gòu)和其它特征件的裝置，這些特征件至少通過(guò)那些連接結(jié)構(gòu)而連接到不通氣通道上。
本發(fā)明還提供使用根據(jù)本發(fā)明裝置的方法。例如，本發(fā)明的裝置對(duì)進(jìn)行分析物樣品的處理、分離和/或分級(jí)是有用的。因此，在一些實(shí)施例中，這些裝置可適于進(jìn)行等電聚焦和/或毛細(xì)管電泳。
本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)和特征將從以下詳細(xì)說(shuō)明、附圖、以及權(quán)利要求中顯而易見(jiàn)。
附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明


圖1a、1b、1c、1d和1e為根據(jù)本發(fā)明的裝置的平面圖(a)單一半徑；(b)可變半徑；(c)螺旋；(d)平直；以及(e)角形。
圖2a、2b、2c、2d和2e為在圖1a、1b、1c、1d和1e中示出的裝置的對(duì)置側(cè)的平面圖。
圖3為根據(jù)本發(fā)明的裝置的一部分的橫截面圖。
圖4為根據(jù)本發(fā)明的不通氣通道的一部分的平面圖。
圖5a、5b、5c、5d、5e、5f、5g和5h示出了不通氣通道的示例性設(shè)計(jì)。
圖6a和6b示出了用于產(chǎn)生pH梯度的固定方案的實(shí)例。
圖7a、7b、7c、7d、7e、7f、7g、7h和7i示出了不同的幾何形狀(a)樣品室；(b)具有閥的樣品室；(c)具有兩個(gè)閥以及收集容器的樣品室；(d)具有兩個(gè)閥和到盤(pán)上的毛細(xì)管電泳的連接的樣品室；(e)與7d一樣，具有單獨(dú)一個(gè)毛細(xì)管；(f)多個(gè)樣品室；(g)從樣品移開(kāi)的樣品注入口；(h)具有連接結(jié)構(gòu)的樣品平直通道；和(i)具有連接結(jié)構(gòu)的角形通道。
圖8為裝置的特征件的一部分的平面圖。
圖9a和9b為根據(jù)本發(fā)明的具有兩個(gè)閥的裝置的一部分的橫截面圖。
圖10a、10b和10c示出了示例性毛細(xì)管電泳注入口結(jié)構(gòu)的各個(gè)視圖(a)橫截面圖；(b)頂視圖；以及(c)底視圖。
圖11示出了根據(jù)本發(fā)明的毛細(xì)管電極結(jié)構(gòu)的實(shí)例的橫截面圖。
圖12a、12b和12c為根據(jù)本發(fā)明的集成電極的展開(kāi)圖。
圖13a、13b和13c為根據(jù)本發(fā)明的集成電極的橫截面圖。
圖14為集成到基部中的電極的橫截面圖，其中裝置在該基部上旋轉(zhuǎn)。
圖15為根據(jù)本發(fā)明的用于等電聚焦的裝置的平面圖。
圖16a和16b示出了從蛋白質(zhì)級(jí)份中獲得的二維實(shí)際凝膠，這些蛋白質(zhì)級(jí)份是從用于等電聚焦的裝置獲得的。
圖17a和17b為蛋白質(zhì)樣品的采用RotoforTM設(shè)備得到的考馬斯染色的SDS-PAGE圖像。
圖18為根據(jù)本發(fā)明的用于蛋白質(zhì)IEF、變性和毛細(xì)管電泳注入的裝置的平面圖。
圖19a、19b和19c為變性的蛋白質(zhì)樣品的一維凝膠(a)在試管中變性，不加熱；(b)在試管中加熱到95℃下5分鐘；而(c)在本發(fā)明的裝置中加熱到95℃下5分鐘。
圖20的圖表示出了采用本發(fā)明的裝置加熱不同量的時(shí)間而獲得的變性的淀粉葡萄糖苷酶的相對(duì)濃度之間的比較。
圖21示出了采用本發(fā)明的裝置加熱不同量的時(shí)間而獲得的變性的蛋白質(zhì)的電泳譜圖(熒光對(duì)遷移時(shí)間)。
圖22為從本發(fā)明裝置的等電聚焦容器獲得的蛋白質(zhì)級(jí)份的二維實(shí)際凝膠，在Agilent 2100生物分析儀上分析這些蛋白質(zhì)級(jí)份。
圖23a、23b、23c和23d為對(duì)分離的蛋白質(zhì)級(jí)份進(jìn)行等電聚焦的基質(zhì)輔助激光解吸電離(MALDI)質(zhì)譜。
圖24a、24b和24c為來(lái)自圖23a、23b、23c和23d中的一些圖的等電聚焦的級(jí)份的MALDI肽指紋譜(m/z 700-4,000)的實(shí)例。
圖25為根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)造成用于等電聚焦、變性和毛細(xì)管電泳的裝置的平面圖。
本發(fā)明的詳細(xì)說(shuō)明
本發(fā)明提供包括基片和不通氣通道的裝置。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，該裝置能用于樣品處理。例如，能利用該裝置進(jìn)行電泳分離，包括對(duì)樣品的等電聚焦。
本發(fā)明的裝置
在圖1a中示出了根據(jù)本發(fā)明的裝置100的一側(cè)。在這里示出的該裝置100包括基片102。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，該基片102具有大體扁平的圓形。該基片102還可具有不同于圓形的形狀，例如橢圓形或正方形。
基片102包括第一主表面104和在圖2a中示出的第二主表面106。已經(jīng)閱讀本說(shuō)明書(shū)的本領(lǐng)域內(nèi)熟練技術(shù)人員應(yīng)理解到在基片102上形成的特征件可在第一主表面104、第二主表面106中的任何一個(gè)主表面上形成，或者在這兩個(gè)主表面的任何組合上形成。
在對(duì)根據(jù)本發(fā)明的裝置100的描述中，會(huì)采用相對(duì)的術(shù)語(yǔ)“頂部”和“底部”。應(yīng)理解到這些術(shù)語(yǔ)僅在它們的相對(duì)意義上使用。例如，關(guān)于基片102的第一主表面104和第二主表面106，可采用“頂部”和“底部”的短語(yǔ)來(lái)表示基片102的對(duì)置表面。注意在使用中，裝置的取向是不相關(guān)的，而且對(duì)裝置的“頂部”或“底部”的描述不意圖以任何方式對(duì)本發(fā)明或其使用進(jìn)行限制。
基片102的厚度可根據(jù)許多因素而改變，這些因素包括但不限于基片102內(nèi)包含的特征件的深度。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，基片102為大約0.1毫米至大約100毫米厚。在另一實(shí)施例中，基片102為大約1毫米至大約4毫米厚。
基片102的尺寸也可根據(jù)許多因素而改變，這些因素包括但不限于在基片內(nèi)形成的特征件的數(shù)量、類(lèi)型和尺寸、將用于控制該裝置的系統(tǒng)、以及要分析的樣品的大小。一般地，在基片102為圓形形狀的實(shí)施例中，基片102的直徑為大約50毫米至大約500毫米。在另一實(shí)施例中，基片102具有大約80毫米至大約120毫米的直徑。
基片102可由已經(jīng)閱讀本說(shuō)明書(shū)的本領(lǐng)域內(nèi)熟練技術(shù)人員認(rèn)為對(duì)這種裝置是合適的任何材料制成。這些材料的實(shí)例包括但不限于聚合物，如熱塑性塑料，包括聚烯烴、聚丙烯、聚碳酸酯、高密度聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯(來(lái)自杜邦的特氟綸)、聚硅氧烷或它們的組合。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，基片102由聚丙烯制成。
包含在其內(nèi)形成的各種特征件的基片102能由已經(jīng)閱讀本說(shuō)明書(shū)的本領(lǐng)域內(nèi)熟練技術(shù)人員已知的任何方法制作成。對(duì)在基片102內(nèi)形成的特征件進(jìn)行制作的這些方法的實(shí)例包括但不限于注模、機(jī)械加工、顯微機(jī)械加工、擠出復(fù)制、沖壓、激光燒蝕、反應(yīng)離子刻蝕或它們的組合。
本發(fā)明的裝置100還包括形成用于基片102的旋轉(zhuǎn)中心軸線(xiàn)108的軸心。將本發(fā)明的裝置100布置成使得裝置100的繞旋轉(zhuǎn)中心軸線(xiàn)108的旋轉(zhuǎn)有助于裝置100的不同特征件之內(nèi)和之間的材料的傳送或運(yùn)動(dòng)。圖1a、1b、1c、1d和1e中的箭頭DR示出了裝置100的繞旋轉(zhuǎn)中心軸線(xiàn)108的旋轉(zhuǎn)。已經(jīng)閱讀本說(shuō)明書(shū)的本領(lǐng)域內(nèi)熟練技術(shù)人員將理解該裝置也能在與圖1a、1b、1c、1d和1e所示方向相反的方向上旋轉(zhuǎn)。
根據(jù)本發(fā)明的裝置100還包括不通氣通道110。在圖1a、1b、1c、1d和1e中可看到不通氣通道110的各種結(jié)構(gòu)的實(shí)例。對(duì)置側(cè)即在圖1a、1b、1c、1d和1e中示出的示例性裝置的第二主表面106分別在圖2a、2b、2c、2d和2e中示出。不通氣通道110大體形成在第一主表面104、第二主表面106或其組合內(nèi)。在圖1a、1b、1c、1d和1e以及圖2a、2b、2c、2d和2e中示出的實(shí)施例中，不通氣通道110形成在第一主表面104內(nèi)，如圖1a、1b、1c、1d和1e上的實(shí)線(xiàn)以及圖2a、2b、2c、2d和2e上的虛線(xiàn)示出的那樣，圖2中的虛線(xiàn)表示不通氣通道110形成在圖2a、2b、2c、2d和2e示出的基片102的隱藏側(cè)或?qū)χ脗?cè)上或形成在其內(nèi)。
如在這里使用的那樣，短語(yǔ)“不通氣通道”110中的詞“不通氣”表示在充滿(mǎn)液體時(shí)，通過(guò)從該通道移置一部分流體能在該通道內(nèi)產(chǎn)生真空。在某些實(shí)施例中，由來(lái)自裝置內(nèi)的氣體填充能在通道內(nèi)產(chǎn)生的該真空，而不是由來(lái)自裝置外部的氣體填充該真空。例如，當(dāng)流體從通道移置(如通過(guò)旋轉(zhuǎn)該裝置)并進(jìn)入連接結(jié)構(gòu)時(shí)，進(jìn)入的流體將迫使該連接結(jié)構(gòu)中的氣體進(jìn)入通道內(nèi)，而且連接結(jié)構(gòu)中的氣體將進(jìn)入通道內(nèi)的由流體移置而產(chǎn)生的真空。在這一意義上的不通氣與通過(guò)從通道移置流體而將來(lái)自裝置外部的氣體吸入通道的通氣系統(tǒng)不同。通氣系統(tǒng)一般還將包括通氣孔，以防止由于流體的移置而在通道內(nèi)形成真空。采用詞“不通氣”并不表示通道不能包括通氣孔，而是指通道展示出不通氣系統(tǒng)或密封系統(tǒng)的上述特征。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，不通氣通道110大體沿著基片102的圓弧。在基片102具有大體圓形形狀的一個(gè)示例性實(shí)施例中，不通氣通道110可以具有大體沿著基片102的圓弧的圓弧，即繞基片的中心是圓形的或同心的圓弧?？梢愿鶕?jù)許多因素來(lái)選擇不通氣通道110的長(zhǎng)度，這些因素包括但不限于不通氣通道110的用途以及基片102的尺寸。在不通氣通道110將用于等電聚焦(IEF)的實(shí)施例中，不通氣通道110的長(zhǎng)度可至少部分地取決于分離中所期望的pH敏感度即所期望的pH級(jí)份的數(shù)量、以及要分離的樣品的特定種類(lèi)。
可以用由不通氣通道110形成的圓弧相對(duì)于裝置100在使用過(guò)程中繞著旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)108測(cè)量的角度大小來(lái)表征不通氣通道110的長(zhǎng)度。例如，在相對(duì)于裝置100在使用過(guò)程中繞著旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)108測(cè)量時(shí)，不通氣通道110可形成約10°或更大的圓弧，可替換地約180°或更大?？商鎿Q地，不通氣通道110可形成繞裝置100的更長(zhǎng)圓弧。例如，在相對(duì)于裝置100在使用過(guò)程中繞著旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)108測(cè)量時(shí)，不通氣通道110可形成約320°或更大的圓弧。還應(yīng)理解到，在一些實(shí)例中，不通氣通道110能繞裝置100延伸超過(guò)360°。在用圓弧角度表征不通氣通道110的長(zhǎng)度時(shí)，裝置100的尺寸也將是決定不通氣通道110的路徑長(zhǎng)度的因素。
還可用不通氣通道110到旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)108的距離表征該裝置。這里的距離指的是不通氣通道110的中心到旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)108的距離。該距離在圖1a中圖示為半徑r。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，不通氣通道110的半徑為至少約10毫米。在另一實(shí)施例中，不通氣通道110的半徑為大約10毫米至大約120毫米。在另一實(shí)施例中，不通氣通道110的半徑為大約20毫米至大約50毫米。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，該半徑并非沿不通氣通道110的整個(gè)長(zhǎng)度都是恒定的。在一個(gè)實(shí)施例中，該半徑能隨著不通氣通道110的長(zhǎng)度而增加。在圖1b中可看到本發(fā)明裝置的半徑增加(r2＞r1)的一個(gè)實(shí)例。取決于相對(duì)的比較，這一裝置也能表征為半徑減小，即r2＜r1。具有非恒定半徑的裝置還能形成螺旋形的不通氣通道110。在圖1c中可看到這一裝置的實(shí)例。在該實(shí)例中，r1＜r2＜r3。
在圖1d中示出的另一實(shí)施例中，不通氣通道可以沿著平直路徑，該平直路徑例如大致與旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)108平行地沿基片的主表面延伸?？商鎿Q地，如圖1e示出的那樣，通道可以以繞基片中心同心布置的一系列平直部分為形式，或者如上所述離中心的距離是變化的。
不通氣通道110的深度和寬度可以至少部分地取決于基片102的尺寸、不通氣通道110的長(zhǎng)度、樣品的尺寸、或它們的某些組合。一般地，不通氣通道110的深度為大約10微米至大約2000微米。在一個(gè)實(shí)施例中，不通氣通道110的深度為大約100微米至大約500微米。與不那么深的不通氣通道110相對(duì)比，具有較深不通氣通道110的實(shí)施例能采用增加的樣品載荷。然而，增加的通道深度會(huì)導(dǎo)致焦耳加熱的增加，這是因?yàn)橛糜谝言O(shè)定電場(chǎng)強(qiáng)度的電流增加了。一般地，增加的焦耳加熱是不期望的。因此，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)具有能容許的焦耳加熱量的所期望的樣品尺寸的優(yōu)化將至少部分地決定不通氣通道110的尺寸。一般地，不通氣通道110的寬度為大約10微米至大約2000微米。在一個(gè)實(shí)施例中，不通氣通道110的寬度為大約100微米至大約1000微米。
不通氣通道110的側(cè)面或表面能具有大量不同的特征件，例如包括光滑表面、粗糙表面、波狀表面、平直側(cè)面、或傾斜側(cè)面。已經(jīng)閱讀本說(shuō)明書(shū)的本領(lǐng)域內(nèi)熟練技術(shù)人員還將理解到這些特征件或其組合可根據(jù)裝置的不同用途而提供各種優(yōu)點(diǎn)或缺點(diǎn)。
在根據(jù)本發(fā)明的裝置100的一個(gè)實(shí)施例中，不通氣通道110包括第一樣品孔112和第二樣品孔114。一般可將第一樣品孔112和第二樣品孔114描述為不通氣通道110的兩個(gè)端部上的隔室。第一樣品孔112和第二樣品孔114能具有許多功能，例如將樣品引入至裝置100、將一個(gè)或多個(gè)電極引入到裝置100、將試劑或溶液引入至裝置100、或這些功能的任何組合。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，利用第一樣品孔112或第二樣品孔114將樣品引入到裝置100中。在另一實(shí)施例中，能采用一個(gè)或多個(gè)第一樣品孔112和/或第二樣品孔114將兩種不同的溶液、以及兩個(gè)電極引入到裝置100中。
在一個(gè)實(shí)施例中，第一樣品孔112和第二樣品孔114構(gòu)造成允許使用者采用移液管或注射器將樣品、試劑或溶液引入到裝置100中。在裝置的另一實(shí)施例中，第一樣品孔112和第二樣品孔114還構(gòu)造成與以下將更加詳細(xì)描述的集成電極一起起作用。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，基片102中包含的特征件是密封的或是被覆蓋的。圖3示出了裝置100的一部分的橫截面、以及用于對(duì)裝置100進(jìn)行密封的示例方法。裝置100包括具有第一主表面104和第二主表面106的基片102，在該基片102中至少形成不通氣通道110。在本發(fā)明的該實(shí)施例中，覆蓋膜120施加到基片102的第一主表面104上。已經(jīng)閱讀本說(shuō)明書(shū)的本領(lǐng)域內(nèi)熟練技術(shù)人員將理解到能將覆蓋膜120僅施加到第一主表面104的包含特征件的區(qū)域上，或施加到整個(gè)第一主表面104上。已經(jīng)閱讀本說(shuō)明書(shū)的本領(lǐng)域內(nèi)熟練技術(shù)人員還將理解到可以用覆蓋膜120覆蓋第一主表面104、或第二主表面106、或者這兩個(gè)主表面，這取決于是否已經(jīng)在兩個(gè)表面內(nèi)形成特征件還是僅在這些表面中的一個(gè)表面上形成特征件。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，覆蓋膜120具有約50微米至約1000微米的厚度。在另一實(shí)施例中，覆蓋膜120具有約100微米至約250微米的厚度。覆蓋膜120能由已經(jīng)閱讀本說(shuō)明書(shū)的本領(lǐng)域內(nèi)熟練技術(shù)人員認(rèn)為合適的任何材料制成。這些材料的實(shí)例包括但不限于聚烯烴、聚丙烯、聚碳酸酯、高密度聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯(來(lái)自杜邦的特氟綸)、聚硅氧烷以及它們的組合。在一個(gè)實(shí)施例中，用透明的聚烯烴壓敏硅酮粘合劑密封基片102。
起到密封膜作用的覆蓋膜120可以包括但不必須包括設(shè)置在襯底(如選定波長(zhǎng)的電磁能量能透過(guò)的襯底)上的粘合劑，如壓敏粘合劑。在一個(gè)實(shí)施例中，選擇粘合劑使得粘合劑較好地粘附到制成傳統(tǒng)分析容器的材料(如聚烯烴、聚苯乙烯、聚碳酸酯或它們的組合)上；在高溫和低溫貯藏(如約-80℃至約150℃)期間保持粘附，同時(shí)還提供對(duì)樣品蒸發(fā)的有效密封；大致上不溶解于或者與生物樣品混合物或其某些組合反應(yīng)。已經(jīng)閱讀本說(shuō)明書(shū)的本領(lǐng)域內(nèi)熟練技術(shù)人員將理解到這些考慮中的一些考慮可能對(duì)一些應(yīng)用是重要的，但一些考慮可能并不重要。在一個(gè)實(shí)施例中，粘合劑不干涉(例如結(jié)合蛋白質(zhì)、溶解在溶液里等)裝置100內(nèi)進(jìn)行的任何過(guò)程。示例性粘合劑可以包括那些通常在進(jìn)行生物反應(yīng)的分析裝置的覆蓋膜上使用的粘合劑。這些粘合劑包括但不限于例如在國(guó)際公開(kāi)WO 00/45180(Ko等人)和WO00/68336(Ko等人)中描述的聚α烯烴及硅酮。
在本發(fā)明的裝置100的一個(gè)實(shí)施例中，不通氣通道110包括多個(gè)連接的隔室122。圖4示出了包括多個(gè)連接的隔室122的不通氣通道110的一個(gè)實(shí)施例的一部分。不通氣通道110的內(nèi)半徑123可以包括或者不包括如鋸齒的特征件。不通氣通道110的外半徑125可以包括或者不包括如鋸齒的特征件。不通氣通道110的特征可在于陡的角度，或可替換地為彎曲的。在該實(shí)施例中，這里一般將不通氣通道110的結(jié)構(gòu)稱(chēng)為“分成隔室的”。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，多個(gè)連接的隔室中的每個(gè)隔室具有至少約1皮升(pL)的容積。在另一實(shí)施例中，多個(gè)連接的隔室中的每個(gè)隔室具有小于約100微升的容積。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，多個(gè)連接的隔室122中的至少一個(gè)隔室具有與所述多個(gè)連接的隔室122中的其它隔室不同的容積。這一實(shí)施例可允許所收集樣品的變化。這也許能夠通過(guò)僅聚焦感興趣的樣品而為使用者節(jié)約時(shí)間。這還可以有助于將多于一個(gè)的不通氣通道110放置在單獨(dú)一個(gè)裝置100上。
如圖4所見(jiàn)，所述多個(gè)連接的隔室122中的每個(gè)隔室具有前緣128和后緣130。后緣130是連接的隔室122的面向旋轉(zhuǎn)方向DR的側(cè)面。前緣128為每個(gè)相應(yīng)的連接的隔室122的另一側(cè)面，或者是背離旋轉(zhuǎn)方向DR的側(cè)面。不通氣通道110的內(nèi)半徑123的前緣128到重心的角度(在圖4中定義為a)一般在從約10°到約90°的范圍內(nèi)。在一個(gè)實(shí)施例中，不通氣通道110的外半徑125的前緣128到重心的角度(在圖4中定義為b)約為45°。在一個(gè)實(shí)施例中，角度b大于或等于a。在另一實(shí)施例中，角度b等于a。在一個(gè)實(shí)施例中，后緣130到內(nèi)半徑123以及外半徑125的角度由a和b決定，而且在一個(gè)實(shí)施例中，它們與a和b相同。在一個(gè)實(shí)施例中，由前緣128和后緣130的角度產(chǎn)生的鋸齒狀通道可起到減小在裝置旋轉(zhuǎn)的過(guò)程中不通氣通道110內(nèi)流體慣性的作用。
圖5a示出了不通氣通道110的另一示例性設(shè)計(jì)。在該實(shí)施例中，不通氣通道110的多個(gè)連接的隔室122之間的過(guò)渡是光滑的。這一實(shí)施例可限制不通氣通道110內(nèi)的焦耳加熱效應(yīng)。
圖5b示出了不通氣通道110的另一示例性設(shè)計(jì)。該實(shí)施例示出了窄點(diǎn)505。窄點(diǎn)505一般指不通氣通道110的在兩個(gè)連接的隔室122之間的最窄的區(qū)域。已經(jīng)閱讀本說(shuō)明書(shū)的本領(lǐng)域內(nèi)熟練技術(shù)人員將理解到，內(nèi)半徑123(即通道的離基片旋轉(zhuǎn)中心較近的側(cè)面)以及外半徑125(即通道的離基片旋轉(zhuǎn)中心較遠(yuǎn)的側(cè)面)的前緣128到旋轉(zhuǎn)中心軸線(xiàn)108的角度能至少部分地決定窄點(diǎn)505的尺寸。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，在將本發(fā)明的裝置用于蛋白質(zhì)分離時(shí)，較小的窄點(diǎn)505能提供更加有效的分離。然而，隨著窄點(diǎn)505的尺寸變小，焦耳加熱效應(yīng)就增加。在一個(gè)實(shí)施例中，窄點(diǎn)505的直徑約200微米或小于200微米。在另一實(shí)施例中，窄點(diǎn)505的直徑為約10微米。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，多個(gè)連接的隔室122起到收集此時(shí)通過(guò)收集區(qū)域124的樣品部分的功能(見(jiàn)圖5a和5b)。通常，樣品然后例如通過(guò)連接結(jié)構(gòu)或通道從收集區(qū)域124向裝置的至少一個(gè)另外的特征件行進(jìn)。
如圖5c和5d示出的那樣，可將收集區(qū)域構(gòu)造成使得樣品以多種角度中的任何角度進(jìn)入連接結(jié)構(gòu)或通道或者離開(kāi)隔室。例如，在圖5c和5d中標(biāo)識(shí)為角度X和Y的位于收集區(qū)域124和外半徑125之間的角度可大約相等(例如見(jiàn)圖5b)，或者如圖5c和5d分別示出的那樣，這些角度可以不同使得X＜Y或者X＞Y。在一個(gè)實(shí)施例中，X或Y約為180°。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，不通氣通道110不包括多個(gè)連接的隔室，但包括距旋轉(zhuǎn)中心軸線(xiàn)108具有變化半徑的結(jié)構(gòu)。這一實(shí)施例可以描述為是蛇形的。在這一實(shí)施例中，不通氣通道110的中部到旋轉(zhuǎn)中心軸線(xiàn)108的距離在最小值和最大值之間波動(dòng)。這種蛇形不通氣通道110可以具有或者可以不具有從旋轉(zhuǎn)中心軸線(xiàn)108到內(nèi)半徑123的恒定距離、以及從旋轉(zhuǎn)中心軸線(xiàn)108到不通氣通道110的外半徑125的較大恒定距離。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，離中心較近的通道壁(即內(nèi)半徑)離基片中心的距離是變化的。到中心的距離可例如在已設(shè)定最小值和最大值之間變化或波動(dòng)，從而產(chǎn)生如圖5f和5g所示的波狀或Z字型圖案。離中心較遠(yuǎn)的通道壁(即外半徑)可同樣地在期望的最小值和最大值之間變化或波動(dòng)。如圖5f和5g所示，這些內(nèi)半徑和外半徑可以以相同的量波動(dòng)，在該情形下，通道的寬度或橫截面面積將保持相對(duì)恒定?？商鎿Q地，這些外半徑和內(nèi)半徑可以以不同的量波動(dòng)，這造成交替的窄點(diǎn)(通道變窄的區(qū)域)和隔室。在圖4以及圖5a和5b中示出了這一實(shí)施例的實(shí)例，其中內(nèi)半徑波動(dòng)的量比外半徑波動(dòng)的量小。在圖5g和5h示出的另外又一實(shí)施例中，在外半徑波動(dòng)的同時(shí)內(nèi)半徑可保持相對(duì)恒定，或者反之亦然。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，不通氣通道110能用于進(jìn)行等電聚焦(IEF)，其中連接的隔室122起到產(chǎn)生用于從樣品分離蛋白質(zhì)的不同pH容器的功能。在這一實(shí)施例中，除了待分離的樣品之外，還能將至少一種溶液添加到不通氣通道110中。在使用中，可以在最終使用者獲得裝置100之前添加該至少一種溶液，或者可以由使用者添加該至少一種溶液。在不通氣通道110用于IEF的實(shí)施例中，能將已分離的蛋白質(zhì)級(jí)份從裝置100中取出，以用于進(jìn)一步的分析，或者可以將裝置100構(gòu)造成使得能在裝置100自身上進(jìn)行進(jìn)一步的分析。
在本發(fā)明的將把不通氣通道110用于蛋白質(zhì)的IEF的實(shí)施例中，不通氣通道可以是但不必須是表面改性的。
在一個(gè)實(shí)施例中，實(shí)際上能對(duì)裝置內(nèi)的任何特征件的任何表面進(jìn)行改性，從而改變其某些性質(zhì)。能夠改變的性質(zhì)的實(shí)例包括但不限于表面能、疏水性、親水性或?qū)μ囟ú糠值姆磻?yīng)性。在一個(gè)實(shí)施例中，至少一個(gè)特征件的至少一個(gè)表面的表面能增加了。能用于對(duì)表面進(jìn)行改性以增加表面能的材料的實(shí)例包括鉆石狀玻璃(diamond-likeglass)。能在WO 01/67087中找到關(guān)于鉆石狀玻璃的細(xì)節(jié)。
在一個(gè)實(shí)施例中，能夠?qū)Σ煌馔ǖ?10的表面進(jìn)行改性，從而在將溶液添加到不通氣通道時(shí)產(chǎn)生pH梯度。在對(duì)不通氣通道進(jìn)行表面改性從而允許在裝置中形成pH梯度時(shí)，表面改性在這里指的是“固定pH梯度”。能采用已經(jīng)閱讀本說(shuō)明書(shū)的本領(lǐng)域內(nèi)熟練技術(shù)人員已知的任何方法來(lái)產(chǎn)生固定pH梯度。圖6a和6b示出了能用于產(chǎn)生固定pH梯度的表面改性的兩個(gè)實(shí)例。圖6a中示出的實(shí)例包括通過(guò)用三甲基硅烷等離子體處理而使聚合表面硅烷化從而對(duì)不通氣通道進(jìn)行表面改性。丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(由圖6a中的601表示)首先鍵合到表面Si-OH基(由603表示)上。ImmobilineTM(Amersham Bioscience，Sunnyvale CA)單體然后能與601的丙烯酸官能團(tuán)反應(yīng)以移植所需的分子，從而產(chǎn)生pH梯度。也可采用具有與酰胺基反應(yīng)的官能團(tuán)的其它硅烷化學(xué)物。圖6b示出了產(chǎn)生固定pH梯度的另一示例性方法，該方法包括使具有不同官能團(tuán)(從而具有不同pKa值)的硅烷與等離子體處理的表面反應(yīng)。該方法不需要將ImmobilineTM固定到通道表面上的附加步驟。
其它特征件
在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明的裝置可包括除了以上所討論的特征件之外的特征件。這些其它特征件的實(shí)例包括但不限于腔室、連接結(jié)構(gòu)、閥、以及分析結(jié)構(gòu)。已經(jīng)閱讀本說(shuō)明書(shū)的本領(lǐng)域內(nèi)熟練技術(shù)人員應(yīng)理解能以與不通氣通道的方式類(lèi)似的方式形成這些其它特征件。
在圖7a、7b、7c、7d、7e、7f、7g、7h和7i中能看到包括一些這樣的特征件的裝置的實(shí)例。圖7a、7b、7c、7d、7e、7f、7g、7h和7i中的裝置僅示出了將在這一示例性裝置中形成的特征件，而不是裝置(即基片)本身。
圖7a中的示例性裝置包括不通氣通道710、第一樣品孔712、第二樣品孔714、至少一個(gè)隔室連接結(jié)構(gòu)716以及至少一個(gè)腔室720。
根據(jù)本發(fā)明的不通氣通道710、第一樣品孔712、以及第二樣品孔714可包括以上討論的特征件中的一些特征件或這些特征件的任何組合。多個(gè)隔室連接結(jié)構(gòu)716起到將不通氣通道710的多個(gè)連接的隔室(在圖7a中沒(méi)有明確示出)連接到多個(gè)腔室720上的作用。在不通氣通道110不由多個(gè)連接的隔室制成的實(shí)施例如示例性蛇形不通氣通道中，多個(gè)連接的隔室一般與不通氣通道110的外半徑125在外半徑125離旋轉(zhuǎn)中心軸線(xiàn)108最遠(yuǎn)處接觸。一般地，隔室連接結(jié)構(gòu)716的物理特征，如長(zhǎng)度、深度、寬度等將按照與它們連接的不通氣通道710和腔室720的尺寸相同的比例而進(jìn)行選擇。隔室連接結(jié)構(gòu)716的橫截面幾何形狀可以例如是梯形、圓形、矩形或這些幾何形狀的任何變體。也可以對(duì)隔室連接結(jié)構(gòu)716上的表面進(jìn)行改性以改變表面特性，從而防止或促進(jìn)溶液的毛細(xì)管作用，或者從而進(jìn)行對(duì)化學(xué)溶液的改性。
一般地，所述多個(gè)腔室720可起到容納已經(jīng)通過(guò)隔室連接結(jié)構(gòu)716從不通氣通道710的連接的隔室(這里未示出)傳送來(lái)的樣品的作用。腔室720還可以但不必須起到反應(yīng)孔、冷卻或加熱區(qū)域、保持區(qū)域或其任何組合的作用。一般地，隔室連接結(jié)構(gòu)716的物理特征，如長(zhǎng)度、深度、寬度等將按照與它們連接的不通氣通道710和腔室720的尺寸相同的比例而進(jìn)行選擇。腔室720可以但不必須起到進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)或?qū)悠返母男缘墓δ?。在一個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)連接的隔室(在圖7a中未示出)可連續(xù)地連接到多于一個(gè)的腔室720上。這能允許在多于一組的條件下對(duì)樣品進(jìn)行處理。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，多個(gè)腔室720能起到反應(yīng)孔的作用。在這一實(shí)施例中，一般地，腔室720預(yù)先充有用于所期望的一個(gè)反應(yīng)或多個(gè)反應(yīng)的試劑。能在腔室720中進(jìn)行的反應(yīng)的一個(gè)實(shí)例包括蛋白質(zhì)的變性。在該實(shí)例中，使蛋白質(zhì)變性所需的試劑可在最終使用者獲得裝置之前就預(yù)先加載到腔室720中，或由使用者加載。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，多個(gè)腔室720能起到蛋白質(zhì)消化孔的作用，其中用蛋白酶如胰蛋白酶消化蛋白質(zhì)樣品，以產(chǎn)生作為結(jié)果的肽。
在多個(gè)腔室720起到加熱區(qū)域作用的實(shí)施例中，能采用已經(jīng)閱讀本說(shuō)明書(shū)的本領(lǐng)域內(nèi)熟練技術(shù)人員已知的任何方法對(duì)腔室進(jìn)行加熱。在WO 02/00347中能找到這些方法的實(shí)例。在另外又一實(shí)施例中，多個(gè)腔室720能既起到反應(yīng)孔的作用又起到加熱區(qū)域的作用。
在圖7b中示出了本發(fā)明的另一示例性實(shí)施例。圖7b中的裝置包括圖7a的所有特征件(標(biāo)以相同的附圖標(biāo)記)、以及腔室720內(nèi)或與腔室720相連的至少一個(gè)隔室閥718。以上關(guān)于圖7a討論的特征件可具有以上討論的特征件和/或功能中的一些或其任何組合。隔室閥718起到對(duì)流體從不通氣通道710的所述多個(gè)連接的隔室到腔室720的流動(dòng)進(jìn)行控制的作用。以下將更詳細(xì)地討論隔室閥718的示例性構(gòu)造和功能。
圖7c示出了根據(jù)本發(fā)明的裝置的另一示例性實(shí)施例。在圖7c中示出的裝置特征件包括圖7b中示出的裝置的所有特征件(標(biāo)以相同的附圖標(biāo)記)、以及至少一個(gè)腔室閥724、至少一個(gè)腔室連接結(jié)構(gòu)722、和至少一個(gè)收集容器725。以上關(guān)于圖7a和7b討論的特征件可具有相同特征件和/或功能中的一些或其任何組合。在該實(shí)施例中，所述至少一個(gè)腔室閥724起到控制流體從腔室720到收集區(qū)域725的流動(dòng)的作用。
在圖7d中示出的示例性裝置包括圖7c中示出的裝置的所有特征件(標(biāo)以相同的附圖標(biāo)記)、以及至少一個(gè)測(cè)量電極726、至少一個(gè)通道728及通道728的附屬電極730a和730b。以上關(guān)于圖7a、7b和7c討論的特征件可具有相同特征件和/或功能中的一些或其任何組合。在一個(gè)實(shí)施例中，樣品室720包含能構(gòu)造成對(duì)裝置內(nèi)在樣品室720中的溶液的pH進(jìn)行監(jiān)測(cè)的測(cè)量電極。在一個(gè)實(shí)施例中，該測(cè)量電極為能夠是離子敏感場(chǎng)效應(yīng)晶體管(ISFET)的集成元件。該測(cè)量電極能監(jiān)測(cè)的其它示例性特征包括但不限于溫度、溶解氧、以及溶解離子濃度(例如用于測(cè)量脫鹽)。
該實(shí)施例還包括通道728。該通道728可以但不必須構(gòu)造成進(jìn)行毛細(xì)管電泳。與通道728相關(guān)的是其電極730a和730b。關(guān)于形成、利用和設(shè)計(jì)用于毛細(xì)管電泳的通道728的示例性方法和細(xì)節(jié)能在美國(guó)專(zhuān)利No.6,532,997中找到。
如在圖7a、7b、7c和7d中見(jiàn)到的那樣，本發(fā)明的裝置還可包括起到將裝置特征件相互連接的作用的連接結(jié)構(gòu)。連接結(jié)構(gòu)的實(shí)例包括但不限于隔室連接結(jié)構(gòu)716和腔室連接結(jié)構(gòu)722。一般地，通過(guò)將裝置繞其中心軸線(xiàn)旋轉(zhuǎn)而實(shí)現(xiàn)流體通過(guò)連接結(jié)構(gòu)從一個(gè)特征件到另一特征件的傳輸。實(shí)現(xiàn)流體完全從裝置的一個(gè)特征件傳送到另一特征件所需的裝置旋轉(zhuǎn)速度可根據(jù)多種因素而改變，這些因素包括但不限于特征件的尺寸、特征件的幾何形狀、流體的粘性、溶液與基片之間的表面性質(zhì)差異、連接結(jié)構(gòu)中閥的類(lèi)型(以下將討論)、旋轉(zhuǎn)的速度、加速度和時(shí)間、或這些因素的任何組合。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，約2000轉(zhuǎn)/分或更高、在一些實(shí)例中約3000轉(zhuǎn)/分或更高、在一些實(shí)例中約4000轉(zhuǎn)/分或更高的旋轉(zhuǎn)速度可以用于將流體從一個(gè)特征件傳輸?shù)搅硪惶卣骷?。流體傳送所需的時(shí)間也將取決于以上討論的相同因素中的一些因素以及旋轉(zhuǎn)速度。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，能以1轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速使裝置旋轉(zhuǎn)至少約0.1秒，而在另一實(shí)施例中，能以10,000轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)至少約600秒。在另一實(shí)施例中，能以20,000轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速使裝置旋轉(zhuǎn)約3,600秒。
在圖7e中示出了本發(fā)明裝置的特征件的另一示例性實(shí)施例。圖7e中的裝置具有與圖7d的特征件相同的特征件，但具有單獨(dú)一個(gè)通道728。在一個(gè)實(shí)施例中，圖7d中的裝置對(duì)裝置上的每個(gè)腔室720具有一個(gè)通道728。可替換地，圖7e中示出的裝置具有一個(gè)通道728，腔室720的所有腔室連接結(jié)構(gòu)722通過(guò)通道連接結(jié)構(gòu)729而連接到該通道728上。
圖7f示出了本發(fā)明裝置的另外又一個(gè)示例性實(shí)施例。圖7f中的裝置具有與圖7b的裝置相同的特征件，但還包括腔室閥724、腔室連接結(jié)構(gòu)722、包括第一閥734和第二閥736的第二腔室732、容器連接結(jié)構(gòu)738以及容器740。在一個(gè)實(shí)施例中，第二腔室732能起到提供反應(yīng)孔的作用。在另一實(shí)施例中，第二腔室732能以與以上關(guān)于腔室720討論的方式相同的方式而起作用。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，多個(gè)腔室720能起到蛋白質(zhì)消化孔的功能，在其中用胰蛋白酶將蛋白質(zhì)樣品消化而產(chǎn)生肽。在連接到第一腔室(未示出)的第二腔室732中，能將樣品脫鹽以備引入隨后的分析步驟。
圖7g示出了根據(jù)本發(fā)明的裝置的另一示例性實(shí)施例。圖7g中的特征件包括不通氣通道710、第一樣品隔室715、第二樣品隔室717、樣品連接結(jié)構(gòu)713、以及第一樣品孔712和半徑較大的第二樣品孔714。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，樣品連接結(jié)構(gòu)713小于約2毫米。具有通過(guò)樣品連接結(jié)構(gòu)713而連接到樣品隔室715上的樣品孔712的優(yōu)點(diǎn)在于，樣品孔712中的溶液在裝置旋轉(zhuǎn)時(shí)不會(huì)溢出到不通氣通道的連接的隔室中。然而，從樣品隔室715(和/或717)去掉樣品孔可導(dǎo)致樣品開(kāi)始在樣品連接結(jié)構(gòu)713中分離。因此，在本發(fā)明的具有樣品連接結(jié)構(gòu)713的實(shí)施例中，能將樣品連接結(jié)構(gòu)713的長(zhǎng)度視為這兩個(gè)因素之間的折衷。
已經(jīng)閱讀本說(shuō)明書(shū)的本領(lǐng)域內(nèi)熟練技術(shù)人員將理解到，實(shí)際上能在基片102中形成特征件的任何組合。已經(jīng)閱讀本說(shuō)明書(shū)的本領(lǐng)域內(nèi)熟練技術(shù)人員也將理解到，能以任何組合的方式對(duì)包括但不限于圖7a至7g中的任何附圖中的特征件的任何組合進(jìn)行組合。還應(yīng)理解，如有需要，能在第一主表面、第二主表面或其一些組合上形成這些特征件。如果在第一和第二主表面上都形成特征件，則能通過(guò)形成進(jìn)入基片深度足夠連接這兩個(gè)特征件的連接結(jié)構(gòu)而實(shí)現(xiàn)那些特征件之間的連接。
盡管圖7a至7i和圖1a至1e中示出的不通氣通道被表示為沿著彎曲、平直或角形路徑的簡(jiǎn)單線(xiàn)，但應(yīng)理解到，這些線(xiàn)的意圖在于示出通道的總體結(jié)構(gòu)或路徑，但是通道的壁或側(cè)面(即，內(nèi)半徑和/或外半徑)仍然可以具有如上所討論的鋸齒狀(參差不齊的)或蛇形形狀，而且/或者通道可具有或可不具有隔室和窄點(diǎn)(即通道的寬度或橫截面面積增加和減小的區(qū)域)。因此，即使通道作為整體沿著相對(duì)平滑的路徑，但圖7c至7i的不通氣通道710以及圖1a至1e的不通氣通道110的側(cè)面能具有例如在圖4和圖5a至5h中示出的形狀的內(nèi)半徑和外半徑。
閥系統(tǒng)
本發(fā)明的連接的隔室、腔室或連接結(jié)構(gòu)可以包括但不必須包括一個(gè)或多個(gè)集成的閥結(jié)構(gòu)。以上在圖7a、7b、7c、7d、7e、7f、7g、7h和7i中涉及這些閥結(jié)構(gòu)。在圖8和圖9a中能看到集成閥結(jié)構(gòu)的一個(gè)實(shí)例。在本發(fā)明的該實(shí)施例中的閥結(jié)構(gòu)以唇緣140為形式，該唇緣140突出到如由壁141限定的由附圖標(biāo)記139表示的連接的隔室、腔室或連接結(jié)構(gòu)(這里統(tǒng)稱(chēng)為“特征件”)的外圍中(見(jiàn)圖9a)，該壁141繞特征件139的整個(gè)外圍以大體圓形形狀延伸(在圖8中以實(shí)線(xiàn)和虛(隱)線(xiàn)的組合示出特征件139的外圍)。將理解到，其它的處理腔室可具有分解成如三角形、正方形等片斷的側(cè)壁。
特征件139的底表面143或覆蓋膜120能夠進(jìn)一步限定特征件139的邊界，該底表面143又能由基片102限定(如圖9b所示)。如在例如圖9a中看到的那樣，唇緣140a以進(jìn)入特征件139容積中的底切延伸件為形式。結(jié)果，特征件139容積的一部分位于唇緣140a和140b以及覆蓋膜120之間。在圖8和9a中示出的特定實(shí)施例在特征件139的兩個(gè)側(cè)面上具有閥結(jié)構(gòu)。因此，特征件容積的一部分還位于唇緣140b和覆蓋膜120之間。
連接結(jié)構(gòu)137b的一部分延伸進(jìn)入唇緣140b中，而連接結(jié)構(gòu)137b的對(duì)置端位于下一個(gè)特征件139c內(nèi)。在連接結(jié)構(gòu)137b延伸到唇緣140b上時(shí)，薄區(qū)域142b相對(duì)于唇緣140b的其余部分形成有減小的厚度。特征件139的其中連接結(jié)構(gòu)137a的一部分延伸到唇緣140a上的對(duì)置端上也形成類(lèi)似的薄區(qū)域142a。
在唇緣140內(nèi)或在由連接結(jié)構(gòu)137b占有的薄區(qū)域142內(nèi)設(shè)置開(kāi)口時(shí)，特征件139a內(nèi)的樣品材料能移動(dòng)進(jìn)入連接結(jié)構(gòu)137b中，以便輸送給特征件139b。在唇緣140a和140b中沒(méi)有開(kāi)口時(shí)，唇緣140a和140b防止材料移動(dòng)到特征件139a或139b中，這些唇緣140a和140b另外密封覆蓋膜120，從而防止樣品材料在這一情形下從特征件139a中流出。
能夠由任何合適的一種或多種技術(shù)形成唇緣140中的開(kāi)口。例如，唇緣140可由機(jī)械刺穿、用激光能燒蝕等形成。在其它的實(shí)施例中，可將閥結(jié)構(gòu)結(jié)合在唇緣140中，從而在打開(kāi)該閥結(jié)構(gòu)時(shí)，材料能從特征件139a移動(dòng)進(jìn)入連接結(jié)構(gòu)137b中。一些閥結(jié)構(gòu)的實(shí)例可包括如在美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)20020047003中描述的泡沫、形狀記憶材料等。
唇緣140在由連接結(jié)構(gòu)137b占有的區(qū)域142內(nèi)的減小的厚度可提供許多優(yōu)點(diǎn)。例如，它可限制唇緣140可容易刺穿或變形以提供所需開(kāi)口的一個(gè)或多個(gè)位置，即唇緣140的圍繞區(qū)域142的較厚部分可對(duì)任何可能用來(lái)形成穿過(guò)唇緣140的開(kāi)口的技術(shù)帶來(lái)的變形更具抵抗力。具有減小的厚度的區(qū)域142的另一潛在優(yōu)點(diǎn)在于它能與例如其它的特征件和連接結(jié)構(gòu)一起模制成基片102。
不管采用的閥結(jié)構(gòu)的確切性質(zhì)如何，具有如圖8和9中示出的集成閥結(jié)構(gòu)的特征件或連接結(jié)構(gòu)的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于在特征件139a和閥之間不產(chǎn)生死區(qū)。換言之，位于特征件139a中的所有樣品材料在處理過(guò)程中受到大致相同條件的影響。如果閥位于特征件139a的沿連接結(jié)構(gòu)137b的下游，情況就可能不是如此。在這一情形下，位于特征件139a和閥之間的連接結(jié)構(gòu)的容積內(nèi)的任何樣品材料在處理過(guò)程中可能經(jīng)歷不同的條件，而不是受同樣的暴露于在處理特征件139a中的試劑或其它材料等。
通過(guò)利用至少用于覆蓋膜120的能被激光刺穿的材料也能實(shí)現(xiàn)閥。在該裝置的所需的一個(gè)或多個(gè)區(qū)域處引導(dǎo)激光將打開(kāi)這種閥。在一個(gè)實(shí)施例中，給盤(pán)加載有吸收某波長(zhǎng)的激光能的材料能形成這種閥。然后，僅向待“打開(kāi)”的所需區(qū)域引導(dǎo)激光，該激光發(fā)射至少該波長(zhǎng)的激光。在一個(gè)實(shí)施例中，基片能加載有能量吸收材料，而第一主表面和第二主表面上的覆蓋膜沒(méi)有加載。在將激光導(dǎo)向該裝置的所需區(qū)域時(shí)，基片將讓路允許流體進(jìn)入另一特征件，而不允許流體脫離該裝置。
能夠采用已經(jīng)閱讀本說(shuō)明書(shū)的本領(lǐng)域內(nèi)熟練技術(shù)人員已知的合適的能量吸收材料。實(shí)例包括加載碳或其它吸收材料如染料分子。在一個(gè)實(shí)施例中采用碳。
對(duì)于起到將樣品從一個(gè)特征件傳送到用于毛細(xì)管電泳的通道中的功能的連接結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，可能希望采用另一類(lèi)型的閥系統(tǒng)。這些閥系統(tǒng)的實(shí)例能在US6,532,997中找到。
盡管這里示出了特定種類(lèi)的閥，但是已經(jīng)閱讀本說(shuō)明書(shū)的本領(lǐng)域內(nèi)熟練技術(shù)人員將意識(shí)到能代替示例性閥或收縮通路的許多其它裝置或結(jié)構(gòu)。這些替換物可包括但不限于多孔塞、多孔膜、曲折通路、表面的疏水性差異、氣動(dòng)或壓電或機(jī)械操作的閥。
毛細(xì)管電泳接口
本發(fā)明的裝置還可包括構(gòu)造成與單獨(dú)一個(gè)毛細(xì)管或毛細(xì)管陣列接口的注入口，從而通過(guò)毛細(xì)管電泳從裝置傳送一個(gè)或多個(gè)樣品用于分離。
圖10a、10b和10c示出了能結(jié)合到裝置內(nèi)的注入口600的示例性結(jié)構(gòu)。該注入口設(shè)計(jì)成允許毛細(xì)管和電極刺穿覆蓋注入口的薄膜并與已處理的樣品溶液接觸，從而能將等分量的溶液從裝置中取出用于分析和/或進(jìn)一步處理。這些注入口可位于例如允許通向裝置的隔室或壁的位置，該隔室或壁又可與隔室連接結(jié)構(gòu)616接觸。
在圖10a、10b和10c中示出的毛細(xì)管注入口600包括針空隙610、角形進(jìn)入通道612和膜614。該針空隙610起到允許樣品收集針(在圖11中示出了其實(shí)例)通向容納在裝置中的已處理的樣品的功能。針空隙610還能設(shè)計(jì)成允許任何常用的樣品收集針與本發(fā)明的裝置一起使用。
膜614起到密封毛細(xì)管注入口600直到針空隙610被接通的功能。在一個(gè)實(shí)施例中，膜614由與以上討論的覆蓋膜120相同類(lèi)型的膜制成。在一個(gè)實(shí)施例中，膜614和覆蓋膜120為同一個(gè)膜，即一片材料覆蓋整個(gè)裝置。在另一實(shí)施例中，膜614(而且也可替換地是覆蓋膜120)由一旦樣品針移走后就能夠自身重新密封的膜制成。注入口600設(shè)計(jì)成具有角形進(jìn)入通道612和放氣槽口618，以在毛細(xì)管和電極刺穿膜614時(shí)允許空氣從注入口600中逸出而不干擾溶液。
圖11示出了示例性樣品收集針700。該樣品收集針700包括毛細(xì)管702和電極704。在一個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)使用粘合劑706將毛細(xì)管702保持在電極704內(nèi)。在一個(gè)實(shí)施例中，粘合劑706是環(huán)氧樹(shù)脂。毛細(xì)管702可延伸超出電極704的端部之外，以避免在樣品萃取和分離期間將氣泡引入毛細(xì)管中。
在毛細(xì)管702被引入裝置的注入口600之前，毛細(xì)管702可預(yù)加載有分離緩沖液。在毛細(xì)管和電極已經(jīng)與已處理的樣品溶液接觸時(shí)，可通過(guò)電動(dòng)注入將較小等分量的溶液引入到毛細(xì)管中。在將已處理的樣品溶液注入到毛細(xì)管中之后，將樣品收集針從裝置移開(kāi)，而膜重新密封。膜的重新密封特征使得裝置和剩余的樣品溶液能歸檔。在美國(guó)申請(qǐng)No.10/324,283或美國(guó)申請(qǐng)No.10/339,447中可找到這類(lèi)示例性接口結(jié)構(gòu)和構(gòu)造的進(jìn)一步的細(xì)節(jié)。
集成電極
本發(fā)明的裝置還能包括集成電極。集成電極為具有其可松開(kāi)地連接到基片上的至少一部分的電極。在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明的裝置包括與不通氣通道相連的集成電極。在這一實(shí)施例中，可以采用但不必須采用該不通氣通道用于IEF。在不通氣通道用于IEF的情形下，集成電極的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于它允許在從連接的隔室傳送樣品之前的對(duì)電極和/或裝置的最小的使用者干預(yù)。最小的使用者干預(yù)能使樣品的IEF分離和級(jí)份的傳送之間的時(shí)間延遲最小，這又能使分析物在不通氣通道的pH容器之間的擴(kuò)散最小。這些連接電極的另一優(yōu)點(diǎn)在于它們防止陽(yáng)極電解液或陰極電解液在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中從裝置排出。
本發(fā)明的裝置還能包括與裝置的其它特征件相連的集成電極。這些其它特征件的實(shí)例包括但不限于連接結(jié)構(gòu)，在這些連接結(jié)構(gòu)中，集成電極起到對(duì)連接結(jié)構(gòu)內(nèi)的或經(jīng)過(guò)連接結(jié)構(gòu)的溶液的pH或其它特性進(jìn)行確定的作用；以及能用于毛細(xì)管電泳的通道。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，集成電極通過(guò)螺紋可松開(kāi)地連接到裝置的基片802上。在圖12a中能看到這一實(shí)施例的橫截面的實(shí)例。集成電極800的該實(shí)施例包括第一部件804和第二部件806。該第一部件804通常為在兩端開(kāi)口并構(gòu)造為放置成與基片802接觸的圓柱體。第一部件804包括在第一部件804的外表面上的螺紋803。
第一部件804通常具有約1毫米至約10毫米的外徑804a。在一個(gè)實(shí)施例中，第一部件804的外徑804a約為3至5毫米。在另外又一實(shí)施例中，第一部件的外徑804a約為4毫米。第一部件804的外徑804a也決定基片802內(nèi)的插入孔801的直徑。在基片802內(nèi)的插入孔801之下，空間可以但不必須變窄，從而第一部件804在基片802內(nèi)具有壁架以擱在上面。還應(yīng)理解，圖12a中的基片802在波浪線(xiàn)所示下方連續(xù)，從而使得導(dǎo)電部分808將與裝置特征件內(nèi)的樣品相連。
圓柱形第一部件804內(nèi)部的內(nèi)徑為804b。一般地，內(nèi)徑804b為約0.5毫米至約9毫米。在一個(gè)實(shí)施例中，內(nèi)徑804b為約1毫米至約3毫米。在另外又一實(shí)施例中，內(nèi)徑804b約為2毫米。第一部件804的高度804c至少部分地由第二部件806的高度806c決定。
第二部件806包括蓋809和導(dǎo)電件808，并且一般可以描述為配合在第一部件804上。第二部件806在蓋809的內(nèi)側(cè)表面807上具有螺紋，該螺紋將第二部件806緊固到第一部件804上的合適位置。第二部件806的內(nèi)徑806a由第一部件804的外徑804a決定。第二部件806的外徑806b至少部分地由內(nèi)徑806a和蓋809的厚度809a決定。在一個(gè)實(shí)施例中，蓋809包括延伸件810，該延伸件810從蓋809的主要部分向外延伸，并在裝配集成電極800時(shí)擱在基片802的第一主表面799上。在這一實(shí)施例中，外徑806b一般為約3毫米至約15毫米。在一個(gè)實(shí)施例中，該外徑為約7毫米至約9毫米。在另外又一實(shí)施例中，該外徑約為8毫米。第二部件的高度806c至少部分地由第一部件804的高度決定。一般地，第二部件806的高度806c為約1毫米至約10毫米。在一個(gè)實(shí)施例中，第二部件806的高度為約5毫米至約7毫米。在另外又一實(shí)施例中，第二部件806的高度約為6毫米。
第二部件806還包括導(dǎo)電件808。該導(dǎo)電件808一般在蓋809的中心，并從蓋809的頂部向蓋809的基部向下延伸。導(dǎo)電件808的材料延伸穿過(guò)蓋809的整體，從而在蓋809的表面上能形成與導(dǎo)電件808的電接觸。在一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)電件808具有頂部811，該頂部811具有比導(dǎo)電件808的其余部分寬的直徑。較寬的頂部811的功能在于更容易在導(dǎo)電件808與電源(未示出)之間形成電接觸。導(dǎo)電件的長(zhǎng)度可在確保與溶液良好接觸的較長(zhǎng)導(dǎo)電件與較為堅(jiān)固的較短導(dǎo)電件之間折衷。在一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)電件808延伸到蓋809的基部。
在一個(gè)實(shí)施例中，第二部件809還包括O形環(huán)812。該O形環(huán)812起到在804與806之間產(chǎn)生密封的功能。一般地，O形環(huán)812的尺寸至少部分地由第一部件804和第二部件806的總體尺寸決定。在一個(gè)實(shí)施例中，O形環(huán)812具有2毫米的內(nèi)徑并為1毫米寬。在另一實(shí)施例中，能采用橡膠、硅橡膠墊圈、或高粘度油來(lái)在804與806之間產(chǎn)生密封。
在一個(gè)實(shí)施例中，第二部件806還包括氣孔813。該氣孔813起到防止集成電極800內(nèi)的樣品破壞的功能，在將第二部件806緊固到第一部件804上的合適位置時(shí)，壓力的增加可能導(dǎo)致這一破壞。氣孔813還起到允許將可能在導(dǎo)電件808處形成的氣體釋放的功能。在一個(gè)實(shí)施例中，氣孔的直徑小于1毫米，并設(shè)計(jì)成不干涉O形環(huán)。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，集成電極通過(guò)插腳和插槽機(jī)構(gòu)可松開(kāi)地連接到裝置的基片802上。在圖12b(分離構(gòu)件的橫截面圖)和圖12c(裝配的電極的橫截面圖)中能見(jiàn)到這一實(shí)施例的實(shí)例。集成電極800的該實(shí)施例包括第一部件804和第二部件806。該第一部件804通常為在兩端開(kāi)口且構(gòu)造為放置成與基片102接觸的圓柱體。第一部件804包括在第一部件804的外表面上的與插槽814匹配的插腳803。
在一個(gè)實(shí)施例中，第一部件804和第二部件806的蓋809由相同的材料制成，而在另一實(shí)施例中，第一部件804和第二部件806的蓋809由不同的材料制成。能采用已經(jīng)閱讀本說(shuō)明書(shū)的本領(lǐng)域內(nèi)熟練技術(shù)人員已知的任何適于制造第一部件804和第二部件806的蓋809的材料。這些材料的實(shí)例包括但不限于聚烯烴、聚丙烯、聚碳酸酯、高密度聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯(來(lái)自杜邦的特氟綸)、聚硅氧烷或它們的組合。在一個(gè)實(shí)施例中，第一部件804和第二部件806的蓋809由聚丙烯制成。能由本領(lǐng)域內(nèi)熟練技術(shù)人員已知的任何合適方法制作第一部件804和第二部件的蓋809。這些方法的實(shí)例包括但不限于例如注模和顯微機(jī)械加工。在一個(gè)實(shí)施例中，第一部件804和蓋809通過(guò)注模制作。
能夠由本領(lǐng)域內(nèi)熟練技術(shù)人員已知的適于制造電極的任何材料制成導(dǎo)電材料808。這些材料的實(shí)例包括鉑、金、銅、或合金。在一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)電材料808由鉑制成。能通過(guò)本領(lǐng)域內(nèi)熟練技術(shù)人員已知的任何合適方法制作導(dǎo)電材料808。這些方法的實(shí)例包括但不限于拉絲、金屬鑄造或焊接分立部件。在一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)電材料808是通過(guò)將金屬絲焊接到電極板上而制作的?？梢栽谏w809內(nèi)制作導(dǎo)電材料808，或者可以在蓋809外部制作導(dǎo)電材料808并在制作之后將導(dǎo)電材料808放置在蓋內(nèi)。在任何情形下，能將導(dǎo)電材料808簡(jiǎn)單地放置在蓋809內(nèi)，或能將其固定在蓋809內(nèi)。如果導(dǎo)電材料808要固定在蓋809內(nèi)，可將導(dǎo)電材料808粘附到蓋809上。能用于將導(dǎo)電材料808粘附到蓋809上的粘合劑的實(shí)例包括但不限于環(huán)氧樹(shù)脂。在一個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)環(huán)氧樹(shù)脂將導(dǎo)電材料808粘附到蓋809上。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，集成電極連接到裝置的基片902上。在圖13a中能見(jiàn)到這一實(shí)施例的實(shí)例。集成電極904的這一實(shí)施例包括結(jié)合到裝置內(nèi)的電極。在接觸點(diǎn)915處能實(shí)現(xiàn)與電極904的接觸，這些接觸點(diǎn)915都在裝置的邊緣處，來(lái)自裝置的頂側(cè)或來(lái)自裝置的側(cè)面。電極904的一端構(gòu)造成與電極孔912內(nèi)的溶液接觸。
在電極孔912充有溶液之后，可用多孔材料916覆蓋電極孔912。該多孔材料916通過(guò)粘合劑921而連接到裝置上。多孔材料916起到允許由水的電解在電極孔912內(nèi)形成的電解氣逸出的作用。多孔材料916還防止溶液在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中從裝置排出。一般地，多孔材料916是疏水的。這些材料的實(shí)例包括但不限于膜、非織物、以及陶瓷。在一個(gè)實(shí)施例中，多孔材料916由聚丙烯通過(guò)熱致相分離(TIPS)過(guò)程制造而制成。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，集成電極904安置在裝置的覆蓋膜920上。在圖13b中能看到這一實(shí)施例的實(shí)例。在位于裝置的頂側(cè)處的接觸點(diǎn)915處能實(shí)現(xiàn)與電極904的接觸。電極904的一端構(gòu)造成與電極孔912內(nèi)的溶液接觸。
在圖13c中可看到集成電極的另一實(shí)施例。該實(shí)施例允許穿過(guò)裝置的底部而形成接觸，將通過(guò)用電極材料封入覆蓋膜920內(nèi)的通孔而形成電極904。這然后將提供用于從裝置平臺(tái)到裝置的電連續(xù)性的裝置。
電極904通常例如由導(dǎo)電材料例如鉑、金、銅或合金的薄膜制成。在一個(gè)實(shí)施例中，電極904為金。能由蒸汽沉積、真空沉積、金屬濺鍍、導(dǎo)電材料(墨)印刷或已經(jīng)閱讀本說(shuō)明書(shū)的本領(lǐng)域內(nèi)熟練技術(shù)人員已知的任何其它方法形成導(dǎo)電跡線(xiàn)。在一個(gè)實(shí)施例中，電極由蒸汽沉積制造。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，將電極集成到能在其上使用該裝置的旋轉(zhuǎn)平臺(tái)中。在圖14中能看到這一實(shí)施例的實(shí)例。穿過(guò)能在其上旋轉(zhuǎn)該裝置的平臺(tái)930能實(shí)現(xiàn)與電極934的接觸。在一個(gè)實(shí)施例中，平臺(tái)930具有維持旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)中電流的水銀接合點(diǎn)。還能通過(guò)平臺(tái)的下側(cè)而形成接觸。在穿過(guò)裝置底部形成接觸的電極構(gòu)造中，電極934的上端935構(gòu)造成與電極孔912內(nèi)的溶液接觸。
電極934可以為例如鉑、金、銅或合金的細(xì)金屬絲。在一個(gè)實(shí)施例中，電極934為鉑。電極934還能是可刺穿粘附到裝置上的覆蓋膜920的插腳。在裝置從平臺(tái)930移開(kāi)時(shí)，覆蓋膜120能重新密封，從而防止溶液脫離盤(pán)。
本發(fā)明裝置的控制系統(tǒng)
本發(fā)明的裝置能與用于對(duì)裝置和裝置存在的狀況進(jìn)行控制的系統(tǒng)結(jié)合使用。這些系統(tǒng)的實(shí)例包括但不限于個(gè)人電腦(pc)控制的基部，用于對(duì)裝置的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行控制；冷卻系統(tǒng)，用于對(duì)整個(gè)裝置或裝置的所選部分進(jìn)行冷卻；加熱系統(tǒng)，用于對(duì)整個(gè)裝置或裝置的所選部分進(jìn)行加熱；激光系統(tǒng)，用于打開(kāi)閥；以及電極接觸/連接系統(tǒng)。
能用于控制裝置的系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)例為pc控制的基部，該基部用于對(duì)裝置的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行控制。在一個(gè)實(shí)施例中，采用pc通過(guò)外部驅(qū)動(dòng)器和無(wú)刷電動(dòng)馬達(dá)上的光學(xué)編碼器來(lái)控制該馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)。與盤(pán)接口的平臺(tái)連接到馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)軸上。pc對(duì)馬達(dá)運(yùn)動(dòng)的位置、速度、加速度和時(shí)間進(jìn)行控制，并從而對(duì)盤(pán)進(jìn)行控制。
用于對(duì)整個(gè)裝置或裝置的所選部分進(jìn)行冷卻的冷卻系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)例包括與pc控制的基部相連的由具有較高導(dǎo)熱性的材料制成的環(huán)。這些材料的實(shí)例包括但不限于鋁、銅和金。在一個(gè)實(shí)施例中，鋁環(huán)能夠例如構(gòu)造成位于整個(gè)裝置之下，而在另一實(shí)施例中，鋁環(huán)可構(gòu)造成只位于裝置的一部分之下。在本發(fā)明的將不通氣通道用于IEF的實(shí)施例中，一般將鋁環(huán)構(gòu)造成至少位于不通氣通道之下。這一構(gòu)造起到減小焦耳加熱效應(yīng)的作用。鋁環(huán)通過(guò)自身冷卻并接著從裝置吸收熱從而使裝置的與鋁環(huán)接觸的部分冷卻。一種使鋁環(huán)冷卻的方法包括將已冷卻的空氣吹到環(huán)上。也可通過(guò)采用非空氣的氣體和珀?duì)柼鋮s系統(tǒng)進(jìn)行冷卻。
用來(lái)對(duì)整個(gè)裝置或裝置的所選部分進(jìn)行加熱的加熱系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)例包括在WO 02/00347中找到的那些實(shí)例。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，還能采用機(jī)械系統(tǒng)來(lái)控制電極接觸/連接系統(tǒng)。電極連接系統(tǒng)向裝置提供電勢(shì)，或者向裝置的頂表面或底表面提供電勢(shì)。能夠機(jī)械地降低與頂表面接口的電源電極，使之與在裝置頂表面上的集成電極接觸。在試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，能夠機(jī)械地升高電極。電源電極能通過(guò)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)與裝置接口。通過(guò)平臺(tái)與馬達(dá)之間的水銀連接對(duì)平臺(tái)供電。平臺(tái)的特征在于與裝置直接接觸的電極。以上已經(jīng)描述了集成電極構(gòu)造的實(shí)例。
使用本發(fā)明裝置的方法
構(gòu)造裝置的特定應(yīng)用至少部分地決定使用本發(fā)明裝置的具體方法。
在裝置構(gòu)造成用于蛋白質(zhì)樣品的IEF的實(shí)施例中，使用本發(fā)明裝置的一個(gè)示例性方法如下。將蛋白質(zhì)樣品加載到不通氣通道的第一樣品孔中。然后允許或迫使樣品進(jìn)入IEF通道，直到樣品到達(dá)另一室。然后在其中一個(gè)室中加入陽(yáng)極電解液溶液，而在另一室中加入陰極電解液溶液。在加載樣品和溶液后，電極(帶有陽(yáng)極電解液的陽(yáng)極和帶有陰極電解液的陰極)就與樣品孔內(nèi)的溶液接觸?？商鎿Q地，可以將裝置放置在平臺(tái)上，并如描述的那樣加載樣品。將陽(yáng)極電解液加載到陽(yáng)極孔中，而將陰極電解液加載到陰極室中。然后用多孔膜覆蓋這些室，并用粘合劑將這些室保持在合適的位置。然后對(duì)電極接通電源并施加電壓。一直施加電壓，直到電流減小并達(dá)到穩(wěn)態(tài)值。然后使裝置旋轉(zhuǎn)，從而使蛋白質(zhì)級(jí)份從不通氣通道的連接的隔室通過(guò)所述多個(gè)隔室連接結(jié)構(gòu)而傳送到所述多個(gè)腔室中。然后能利用本領(lǐng)域內(nèi)熟練技術(shù)人員已知的能應(yīng)用于蛋白質(zhì)級(jí)份的任何技術(shù)對(duì)腔室內(nèi)的蛋白質(zhì)級(jí)份進(jìn)行進(jìn)一步分析。
在裝置包括集成電極的實(shí)施例中，使電極與溶液接觸的步驟將包括將集成電極的第二部件緊固到集成電極的第一部件上，從而確保導(dǎo)電材料與樣品孔內(nèi)的溶液接觸。
在裝置構(gòu)造成用于蛋白質(zhì)樣品的IEF和隨后處理的實(shí)施例中，示例性方法包括用于IEF方法的以上步驟，這些步驟之后還有以下步驟。蛋白質(zhì)級(jí)份一旦在腔室中，就可進(jìn)行隨后處理。如果隨后處理是蛋白質(zhì)的變性，就對(duì)能預(yù)先充有試劑的所述多個(gè)腔室進(jìn)行加熱。然后能從裝置中取出變性的蛋白質(zhì)以進(jìn)行進(jìn)一步的分析。
在另一實(shí)施例中，在使蛋白質(zhì)變性的同時(shí)可以對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行標(biāo)記，以便于隨后的探測(cè)。在這一實(shí)施例中，步驟與以上討論的一樣，但腔室中容納的試劑包括標(biāo)記試劑以及變性試劑。
在另外又一實(shí)施例中，還能在本發(fā)明的裝置上進(jìn)行在蛋白質(zhì)變性和標(biāo)記之后的分析如毛細(xì)管電泳。在蛋白質(zhì)變性和標(biāo)記之后，打開(kāi)所述多個(gè)腔室連接結(jié)構(gòu)中的閥。然后使裝置旋轉(zhuǎn)，從而將變性的、標(biāo)記的蛋白質(zhì)傳送到毛細(xì)管電泳通道中。然后將電極與毛細(xì)管電泳通道和電源連接。然后能利用激光誘導(dǎo)熒光探測(cè)分離的蛋白質(zhì)。
在另一實(shí)施例中，能通過(guò)質(zhì)譜分析進(jìn)一步對(duì)通過(guò)毛細(xì)管電泳分離的蛋白質(zhì)進(jìn)行分析。
在另一實(shí)施例中，已經(jīng)由IEF在不通氣通道內(nèi)分離的樣品能在腔室或容器中經(jīng)受胰蛋白酶化作用。可替換地，消化的樣品也可脫鹽。已經(jīng)閱讀本說(shuō)明書(shū)的本領(lǐng)域內(nèi)熟練技術(shù)人員將知道這些步驟、反應(yīng)條件、和進(jìn)行這些步驟所需的試劑。
在另一實(shí)施例中，樣品能在任何時(shí)刻從裝置中取出，并傳送以進(jìn)行其它分析，例如毛細(xì)管電泳(脫離裝置的)、液相色譜、聚丙烯酰胺凝膠電泳以及質(zhì)譜分析。本發(fā)明的裝置可以但不必須構(gòu)造成用于樣品的自動(dòng)傳送。
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例包括進(jìn)行蛋白質(zhì)樣品等電聚焦的方法，該方法包括將包含蛋白質(zhì)的樣品加載到本發(fā)明裝置的第一樣品孔內(nèi)；允許或迫使樣品進(jìn)入不通氣通道，直到樣品到達(dá)第二樣品孔；將陽(yáng)極電解液溶液加入到第一樣品孔中；將陰極電解液溶液加入到第二樣品孔中；使裝置的集成電極與樣品孔內(nèi)的溶液接觸；以及對(duì)電極施加電壓?？商鎿Q地，能夠在對(duì)電極施加電壓之前或之后用多孔膜覆蓋第一和第二樣品孔。
本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例包括進(jìn)行蛋白質(zhì)樣品等電聚焦的方法，該方法包括將包含蛋白質(zhì)的樣品加載到本發(fā)明裝置的第一樣品孔內(nèi)；允許或迫使樣品進(jìn)入不通氣通道，直到樣品到達(dá)第二樣品孔；將陽(yáng)極電解液溶液加入到第一樣品孔中；將陰極電解液溶液加入到第二樣品孔中；使裝置的集成電極與樣品孔內(nèi)的溶液接觸；對(duì)電極施加電壓；用多孔膜覆蓋第一和第二樣品孔(在對(duì)電極施加電壓之前或之后)；以及使裝置旋轉(zhuǎn)，以將蛋白質(zhì)級(jí)份從不通氣通道的連接的隔室傳送到腔室?？梢匀缫陨纤懻摰霓D(zhuǎn)速和時(shí)間量旋轉(zhuǎn)裝置。
本發(fā)明的另一實(shí)施例包括用于在樣品上進(jìn)行等電聚焦并對(duì)分級(jí)后的樣品進(jìn)行隨后處理的方法，該方法包括將包含蛋白質(zhì)的樣品加載到本發(fā)明裝置的第一樣品孔內(nèi)；允許或迫使樣品進(jìn)入不通氣通道，直到樣品到達(dá)第二樣品孔；將陽(yáng)極電解液溶液加入到第一樣品孔中；將陰極電解液溶液加入到第二樣品孔中；使裝置的集成電極與樣品孔內(nèi)的溶液接觸；對(duì)電極施加電壓；用多孔膜覆蓋第一和第二樣品孔(在對(duì)電極施加電壓之前或之后)；使裝置旋轉(zhuǎn)，以將蛋白質(zhì)級(jí)份從不通氣通道的連接的隔室傳送到腔室；以及對(duì)預(yù)先充有能使蛋白質(zhì)變性的試劑的腔室進(jìn)行加熱，以使蛋白質(zhì)變性。另一實(shí)施例包括在蛋白質(zhì)正被變性的相同或不同腔室內(nèi)對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行標(biāo)記。可替換地，蛋白質(zhì)能夠在第一腔室或隨后的腔室中經(jīng)受胰蛋白酶化作用。已經(jīng)經(jīng)受胰蛋白酶化作用的蛋白質(zhì)樣品還能隨后脫鹽。
另一實(shí)施例包括用于對(duì)包含蛋白質(zhì)的樣品進(jìn)行等電聚焦、處理和毛細(xì)管電泳的方法，該方法包括將包含蛋白質(zhì)的樣品加載到本發(fā)明裝置的第一樣品孔內(nèi)；允許或迫使樣品進(jìn)入不通氣通道，直到樣品到達(dá)第二樣品孔；將陽(yáng)極電解液溶液加入到第一樣品孔中；將陰極電解液溶液加入到第二樣品孔中；使裝置的集成電極與樣品孔內(nèi)的溶液接觸；對(duì)電極施加電壓；用多孔膜覆蓋第一和第二樣品孔(在對(duì)電極施加電壓之前或之后)；使裝置旋轉(zhuǎn)，以將蛋白質(zhì)級(jí)份從不通氣通道的連接的隔室傳送到腔室；以及使蛋白質(zhì)級(jí)份在腔室中反應(yīng)，從而使它們變性以及對(duì)它們進(jìn)行標(biāo)記；將裝置內(nèi)的腔室連接結(jié)構(gòu)內(nèi)的閥打開(kāi)；使裝置旋轉(zhuǎn)，從而將變性的、標(biāo)記的蛋白質(zhì)傳送到毛細(xì)管電泳通道中；以及將電極連接到毛細(xì)管電泳通道電極和電源上。能夠利用許多技術(shù)，包括激光誘導(dǎo)熒光或質(zhì)譜分析，對(duì)由毛細(xì)管電泳分離的變性的、標(biāo)記的蛋白質(zhì)級(jí)份進(jìn)行探測(cè)。
根據(jù)已經(jīng)閱讀本說(shuō)明書(shū)的本領(lǐng)域內(nèi)熟練技術(shù)人員的知識(shí)，能夠?qū)σ陨戏椒ㄖ械娜魏畏椒ɑ蛴糜谑褂帽景l(fā)明裝置的其它設(shè)想方法進(jìn)行改進(jìn)，例如，在處理過(guò)程中的任何時(shí)刻能將樣品取出，以進(jìn)行其它脫離裝置的分析，例如毛細(xì)管電泳(脫離裝置的)、液相色譜、聚丙烯酰胺凝膠電泳以及質(zhì)譜分析。已經(jīng)閱讀本說(shuō)明書(shū)的本領(lǐng)域內(nèi)熟練技術(shù)人員還將理解到，實(shí)際上能在本發(fā)明的方法中采用以上關(guān)于裝置所討論的裝置特征件的任何組合。已經(jīng)閱讀本說(shuō)明書(shū)的本領(lǐng)域內(nèi)熟練技術(shù)人員還將理解到，在最終使用者獲得裝置之前可以將許多試劑或溶液加載到本發(fā)明的裝置中，而且本領(lǐng)域內(nèi)熟練技術(shù)人員將理解到這將相應(yīng)地改變方法步驟。
實(shí)例
所有的化學(xué)制品都從Aldrich(密爾沃基，威斯康星)獲得，而且除非另有說(shuō)明，使用這些化學(xué)制品無(wú)需進(jìn)一步凈化。
實(shí)例1通過(guò)包括集成電極的本發(fā)明裝置與通過(guò)市場(chǎng)上可買(mǎi)到的系統(tǒng)進(jìn)行IEF分離的比較
制作根據(jù)本發(fā)明的、構(gòu)造成進(jìn)行IEF的裝置，并將該裝置與標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)進(jìn)行比較。
基片由聚丙烯制作成，而且在第一主表面上通過(guò)壓敏粘合劑用由聚烯烴制成的覆蓋膜將基片密封。在圖15中能見(jiàn)到該裝置的構(gòu)造。在圖15中，311代表用于繞中心軸線(xiàn)旋轉(zhuǎn)的軸心，310代表構(gòu)造成用于IEF的不通氣通道，312代表第一樣品孔，314代表第二樣品孔，340代表多個(gè)隔室連接結(jié)構(gòu)中的一個(gè)隔室連接結(jié)構(gòu)，而344代表多個(gè)腔室中的一個(gè)腔室。
用于IEF的不通氣通道的弧長(zhǎng)約為100毫米，而且具有20個(gè)連接的隔室。這些連接的隔室中前緣和后緣的角度約為10°。這些連接的隔室的容積約為5微升。這些連接的隔室的前緣和后緣角度被認(rèn)為使得不通氣通道內(nèi)的流體慣量最小。
裝置放置在構(gòu)造成使裝置旋轉(zhuǎn)的基部上，而且裝置由PC控制。對(duì)基部加入冷卻能力，以減小與焦耳加熱相關(guān)的溫度效應(yīng)。溫度受控的空氣通過(guò)空氣管路引入，并在裝置的下側(cè)處導(dǎo)向鋁環(huán)。裝置和基部構(gòu)造成使得鋁環(huán)直接位于不通氣通道之下。
裝置還包括集成電極。第一部件咬入并壓配合到那些樣品孔中的一個(gè)樣品孔內(nèi)，并起到流體儲(chǔ)備池的作用。第一部件在第一部件的外側(cè)上具有螺紋，第二部件緊固到該螺紋上的適當(dāng)位置處。第二部件在第二部件的中心處容納作為導(dǎo)電材料的Pt，并覆蓋樣品儲(chǔ)備池。Pt穿過(guò)蓋延伸到導(dǎo)電觸控墊。通過(guò)觸控墊和Pt形成從電源到溶液的電接觸。蓋還具有通氣孔以防止對(duì)室內(nèi)流體的破壞，當(dāng)蓋緊固在合適位置時(shí)，壓力的增加將導(dǎo)致這一破壞。
使細(xì)胞色素C、肌紅蛋白、人血清白蛋白(HSA)和藻青蛋白(Sigma，圣路易斯，MO)的4蛋白質(zhì)樣品溶解在2.5％的BioRad 3-10兩性電解質(zhì)(pH 3-10)(目錄#163-1113)(Bio-Rad，Hercules，CA)、20mM辛基吡喃葡萄糖苷(OGP)(Alexis公司，Lausen，瑞士)、6.0M尿素溶液和去離子H2O中，從而得到每種蛋白質(zhì)的最終濃度為4毫克/毫升的溶液。陽(yáng)極電解液為0.3M的H3PO4，而陰極電解液為0.3M的NaOH。
兩性電解質(zhì)分子是側(cè)基為不同pKa值的丙烯酰胺低聚物，并在溶液中形成陽(yáng)極電解液與陰極電解液之間的pH梯度。仔細(xì)地將蛋白質(zhì)-兩性電解質(zhì)樣品溶液充入不通氣通道，確保不形成氣泡。第一(陽(yáng)極)樣品孔充有低pH陽(yáng)極電解液溶液，而第二(陰極)樣品孔充有高pH陰極電解液溶液。
然后將集成電極緊固在樣品孔內(nèi)，確保Pt和溶液之間的接觸。然后將來(lái)自高壓電源的電極放置成與Pt電極觸控墊接觸。施加電壓，并對(duì)焦耳加熱產(chǎn)生的電流和溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)。采用的電場(chǎng)強(qiáng)度為200V/cm。電流在蛋白質(zhì)樣品聚焦過(guò)程中減小，這是由于溶液中帶電部分?jǐn)?shù)量減小了。觀察到電流在蛋白質(zhì)IEF完成時(shí)達(dá)到穩(wěn)態(tài)值。IEF設(shè)備達(dá)到穩(wěn)態(tài)通常所花的時(shí)間取決于每種蛋白質(zhì)的電泳淌度，蛋白質(zhì)的電泳淌度又取決于溫度、溶液粘度和電場(chǎng)強(qiáng)度。在這一實(shí)例中，向溶液施加電場(chǎng)約45分鐘。
在蛋白質(zhì)IEF之后，使平臺(tái)上的裝置以5000轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)約10秒，加速度約為100rad.s-2。離心力確保通道內(nèi)溶液上的均勻壓力，從而確保來(lái)自IEF容器的在相同半徑處的均勻的流動(dòng)傳送。通過(guò)不通氣通道的鋸齒狀設(shè)計(jì)，使得由不通氣通道內(nèi)的隔室形成的相鄰pH容器之間的擴(kuò)散最小。
采用Agilent 2100生物分析儀(Agilent Technologies，Palo Alto，CA)對(duì)來(lái)自pH容器的蛋白質(zhì)樣品進(jìn)行分子量分離。裝置離心作用后，收集二十個(gè)蛋白質(zhì)級(jí)份，并準(zhǔn)備按照標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方案用Agilent生物分析儀進(jìn)行分析。這二十個(gè)級(jí)份放置在兩個(gè)生物分析儀Labchip(AgilentTechnologies，Palo Alto，CA)上的相應(yīng)樣品孔內(nèi)，然后這些級(jí)份被單獨(dú)加載并在分析單元上運(yùn)行。對(duì)每個(gè)蛋白質(zhì)級(jí)份收集電泳譜圖。圖16a和16b示出了采用Agilent生物分析儀軟件將電泳譜圖轉(zhuǎn)化而生成的圖像。第一泳道代表用于校準(zhǔn)設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)蛋白梯，而隨后的泳道代表pH增加的20個(gè)蛋白質(zhì)級(jí)份。在下面的表1中示出的理論的蛋白質(zhì)pI和Mw用于分派4蛋白質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)際二維凝膠圖像中的蛋白質(zhì)。
表1
為了比較的目的，將二十個(gè)容器中的蛋白質(zhì)組成直接與BioRadRotoforTM(Bio-Rad，Hercules，CA)系統(tǒng)的輸出進(jìn)行比較。BioRadRotoforTM是市場(chǎng)上可買(mǎi)到的設(shè)備，其用來(lái)進(jìn)行復(fù)合蛋白質(zhì)混合物的較大規(guī)模IEF。在這些試驗(yàn)中，如上述那樣制備蛋白質(zhì)樣品、陽(yáng)極電解液以及陰極電解液溶液。
與380微升的Bio-Rad的兩性電解質(zhì)3-10(2.0％)和95微升的Serva的兩性電解質(zhì)9-11(0.5％)(Serva，海德堡，德國(guó))一起加載0.4毫克每(100微升)的藻青蛋白、HSA、肌紅蛋白和細(xì)胞色素C。用含有0.1％ OGP的8.0M的尿素將該溶液變?yōu)?9毫升。電解液為0.3M的NaOH和H3PO4。Rotofor運(yùn)行四個(gè)小時(shí)，而電壓在3個(gè)小時(shí)后在3000V達(dá)到高峰水平。采集級(jí)份，并立即測(cè)量pH和容積。從每個(gè)級(jí)份中取出等量的溶液用于SDS-PAGE分析。
圖17a和17b中的凝膠圖像代表來(lái)自Rotofor運(yùn)行的20個(gè)級(jí)份，其中從20個(gè)級(jí)份中的每個(gè)級(jí)份中取出固定量的樣品，并使之在SDS-PAGE凝膠上運(yùn)行，然后用考馬斯藍(lán)(Bio-Rad，Hercules，CA)染色。如這里示出的那樣，已知藻青蛋白在凝膠上分離時(shí)分為三個(gè)譜帶，而肌紅蛋白分為兩個(gè)譜帶。HSA的復(fù)雜性質(zhì)表現(xiàn)為除了形成“厚的”譜帶之外，在其正下方通常有另一譜帶。凝膠圖像表明這四種蛋白質(zhì)正根據(jù)它們的等電點(diǎn)進(jìn)行分離。在以下的表2中能看到這二十個(gè)級(jí)份的細(xì)節(jié)。
表2
在以下的表3中示出了蛋白質(zhì)分離系統(tǒng)和BioRad RotoforTM之間的蛋白質(zhì)組成的比較。如在表中見(jiàn)到的那樣，分離是可比的。大體上，比較凝膠圖像和蛋白質(zhì)位置，這兩個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)生對(duì)四種蛋白質(zhì)樣品的類(lèi)似分離。
表3
實(shí)例2使用本發(fā)明的裝置
用于蛋白質(zhì)變性和脫離裝置的毛細(xì)管電泳
制作根據(jù)本發(fā)明的裝置，該裝置構(gòu)造成進(jìn)行等電聚焦、隨后的蛋白質(zhì)變性，并構(gòu)造成與毛細(xì)管電泳接口，而且對(duì)在裝置中使蛋白質(zhì)變性的可行性進(jìn)行研究。
基片由聚丙烯制作成，而且在第一主表面上通過(guò)壓敏粘合劑用由聚烯烴制成的覆蓋膜將基片密封。在圖18中能見(jiàn)到該裝置的結(jié)構(gòu)。在圖18中，411代表用于繞中心軸線(xiàn)旋轉(zhuǎn)的軸心，410代表構(gòu)造成用于等電聚焦的不通氣通道，412代表第一樣品孔，414代表第二樣品孔，440代表多個(gè)隔室連接結(jié)構(gòu)中的一個(gè)隔室連接結(jié)構(gòu)，444代表多個(gè)變性腔室中的一個(gè)變性腔室，446代表多個(gè)變性腔室連接結(jié)構(gòu)中的一個(gè)變性腔室連接結(jié)構(gòu)，而448代表多個(gè)收集腔室中的一個(gè)收集腔室。
變性腔室包括對(duì)流體從隔室連接結(jié)構(gòu)到變性腔室的流動(dòng)以及從變性腔室到變性腔室連接結(jié)構(gòu)的流動(dòng)進(jìn)行控制的閥。通過(guò)激光能撞擊到該裝置上而使這些閥運(yùn)行。由裝置的加碳覆蓋膜和基片吸收激光能，從而允許流體從容納流體的容積傳遞到下一個(gè)連接容積。
該裝置構(gòu)造成用于通過(guò)美國(guó)專(zhuān)利No.6,532,997中公開(kāi)的方法加熱。
使三蛋白質(zhì)樣品(細(xì)胞色素c、β-乳球蛋白、淀粉葡萄糖苷酶)溶解在20mM的辛基吡喃葡萄糖苷溶液中，從而對(duì)每種蛋白質(zhì)得到最終濃度為2毫克/毫升。辛基吡喃葡萄糖苷為非變性表面活性劑，它有助于蛋白質(zhì)溶解，同時(shí)使蛋白質(zhì)維持原電荷。
采用來(lái)自Agilent 2100生物分析儀的樣品制備緩沖液作為變性溶液。該緩沖液含有十二烷基硫酸鈉、十二烷基硫酸鋰和二硫蘇糖醇。溶液還包含用于校準(zhǔn)和分析樣品電泳譜圖的下標(biāo)志和上標(biāo)志。
三蛋白質(zhì)樣品與變性化學(xué)物結(jié)合并經(jīng)受三種不同條件。第一樣品在離心管中在室溫下保持5分鐘，第二樣品在離心管中加熱到95℃下5分鐘(標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方案)，而第三樣品在上述裝置的變性腔室中加熱到95℃。
采用Agilent 2100生物分析儀對(duì)樣品進(jìn)行收集與分析，從而測(cè)量變性的蛋白質(zhì)的量。蛋白質(zhì)變性的程度由蛋白質(zhì)峰值的熒光強(qiáng)度決定。完全變性的蛋白質(zhì)樣品將提供尖銳而強(qiáng)烈的峰值，而變性較差的樣品導(dǎo)致相對(duì)較小的寬峰值。在圖19a、19b和19c中給出了樣品分析的結(jié)果。
圖19中的每種凝膠包括標(biāo)準(zhǔn)蛋白梯(泳道1、4、7、10)，變性溶液(泳道2、5、8、11)和三蛋白質(zhì)溶液(泳道3、6、9)。圖19a為在室溫下5分鐘的樣品的凝膠，圖19b為在95℃下5分鐘的樣品的凝膠，而圖19c為在上述裝置上在95℃下5分鐘的樣品的凝膠。
如圖19a、19b和19c中的圖像示出的那樣，采用本發(fā)明的裝置和加熱技術(shù)來(lái)使蛋白質(zhì)樣品變性是可行的。標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方案以及采用本發(fā)明裝置的淀粉葡萄糖苷酶峰值的相對(duì)強(qiáng)度是相當(dāng)?shù)?，并明顯比室溫條件下的峰值大。
圖20示出了來(lái)自本裝置以及標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方案的變性的淀粉葡萄糖苷酶的相對(duì)濃度。從本裝置恢復(fù)的蛋白質(zhì)量與標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方案相當(dāng)。這一試驗(yàn)證實(shí)了本裝置制備用于通過(guò)毛細(xì)管電泳進(jìn)行大小分離的蛋白質(zhì)樣品的可行性。
采用與以上相同的條件來(lái)確定蛋白質(zhì)完全變性所需的時(shí)間。將四個(gè)單獨(dú)的蛋白質(zhì)樣品加載到裝置的變性腔室中，并在95℃加熱1、3、5和10分鐘。在圖21中可見(jiàn)到四個(gè)樣品的電泳譜圖(熒光對(duì)遷移)。如在圖中能見(jiàn)到的那樣，蛋白質(zhì)在5分鐘后完全變性，而且對(duì)樣品加熱更多的時(shí)間并不增加變性的蛋白質(zhì)的量。
實(shí)例3使用本發(fā)明的裝置用于IEF分離和脫離裝置的毛細(xì)管電泳以及MS分析
制作根據(jù)本發(fā)明的裝置，該裝置構(gòu)造成進(jìn)行IEF，并構(gòu)造成與脫離裝置的毛細(xì)管電泳接口。
基片由聚丙烯制作成，而且在第一主表面上通過(guò)壓敏粘合劑用由聚烯烴制成的覆蓋膜將基片密封。
裝置放置在基部上，該基部構(gòu)造成如在以上的實(shí)例1中討論的那樣用于旋轉(zhuǎn)速度的pc控制和用于冷卻的控制。
使5蛋白質(zhì)樣品(細(xì)胞色素C、肌紅蛋白、泛素、人血清白蛋白、以及藻青蛋白)溶解在3％的Bio-Rad兩性電解質(zhì)(目錄#163-1113)以及20mM辛基吡喃葡萄糖苷溶液中(以使每種蛋白質(zhì)的最終濃度為4毫克/毫升)。向150微升的蛋白質(zhì)儲(chǔ)備溶液中加入50微升的12％Biolyte 3-10兩性電解質(zhì)、以及聚環(huán)氧乙烷(PEO，2％wt)，以得到最終的蛋白質(zhì)試驗(yàn)溶液。PEO也用來(lái)使蛋白質(zhì)的非特異性結(jié)合最小，并用來(lái)通過(guò)與微通道表面締合而控制電滲流。由于后者，電極處電解產(chǎn)生的氣泡逸流進(jìn)入IEF通道的可能性最小化。陽(yáng)極電解液和陰極電解液分別為0.02M的H3PO4和0.04M的NaOH。
在裝置最里面的圓形鋸齒通道內(nèi)進(jìn)行蛋白質(zhì)樣品的IEF。兩性電解質(zhì)分子是側(cè)基為不同pKa值的丙烯酰胺低聚物，它們?cè)谌芤褐行纬申?yáng)極電解液與陰極電解液之間的pH梯度。仔細(xì)地將蛋白質(zhì)-兩性電解質(zhì)樣品溶液充入通道，確保不形成氣泡。陽(yáng)極樣品孔(第一樣品孔)充有高pH陰極電解液溶液。然后將Pt電極放置在樣品孔內(nèi)，從而確保與溶液的接觸。
然后施加電壓，并對(duì)焦耳加熱產(chǎn)生的電流和溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)。在圖19中能見(jiàn)到溫度和電流跡線(xiàn)。采用的電場(chǎng)強(qiáng)度約為100V/cm。電流在蛋白質(zhì)樣品等電聚焦過(guò)程中減小，這是由于溶液中攜帶電荷的帶電粒種的數(shù)量減小了。觀察到電流在蛋白質(zhì)IEF完成時(shí)達(dá)到穩(wěn)態(tài)值。IEF試驗(yàn)達(dá)到穩(wěn)態(tài)所花的時(shí)間取決于這些蛋白質(zhì)的電泳淌度，蛋白質(zhì)的電泳淌度又取決于溶液粘度和電場(chǎng)強(qiáng)度。在這一實(shí)例中，向溶液施加電場(chǎng)30分鐘。
在蛋白質(zhì)等電聚焦后，通過(guò)離心傳輸而將單獨(dú)容器內(nèi)的蛋白質(zhì)樣品傳輸?shù)绞占皇抑?。分離裝置放置在對(duì)盤(pán)的位置和旋轉(zhuǎn)速度進(jìn)行控制的基部上。裝置以5000轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)10秒，加速度為100rad.s-2，從而將樣品從IEF通道容器傳輸?shù)绞占皇?。離心力確保均勻的壓頭，并從而確保來(lái)自IEF容器的在相同半徑處的均勻的流動(dòng)傳送。通過(guò)不通氣通道的鋸齒狀設(shè)計(jì)，使得相鄰pH容器之間的擴(kuò)散最小。
采用Agilent 2100生物分析儀對(duì)蛋白質(zhì)樣品進(jìn)行分子量分離。在盤(pán)的離心作用后，收集十個(gè)蛋白質(zhì)級(jí)份，并準(zhǔn)備按照Agilent提供的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方案進(jìn)行分析。將十個(gè)級(jí)份放置在生物分析儀Labchip的相應(yīng)樣品孔內(nèi)，然后這些級(jí)份被加載到分析單元中。
對(duì)每個(gè)蛋白質(zhì)級(jí)份收集電泳譜圖，而且在圖22中以二維實(shí)際凝膠示出這些電泳譜圖。第一泳道代表用于校準(zhǔn)隨后電泳譜圖的標(biāo)準(zhǔn)蛋白梯，而隨后的泳道代表pH增加的蛋白質(zhì)級(jí)份。在以下表4中給出用于分派蛋白質(zhì)的理論的蛋白質(zhì)pI和Mw。
表4
分離的蛋白質(zhì)級(jí)份經(jīng)受基質(zhì)輔助激光解吸電離(MALDI)質(zhì)譜分析。在圖23a至23d中可看到光譜。圖23a示出F1(級(jí)份1)中藻青蛋白和HAS的峰值，圖23b示出了F4中的泛素，圖23c示出了F6中的肌紅蛋白，而圖23d為F10中的細(xì)胞色素C。為了進(jìn)一步確定這些蛋白質(zhì)的特征，用胰蛋白酶進(jìn)行蛋白酶解。圖24示出了圖23中的IEF級(jí)份的MALDI肽指紋譜(m/z 700-4,000)。蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)檢索結(jié)果(Protein Prospector，UCSF Mass Spec Facility，http//prospector.ucsf.edu)確認(rèn)F1含有HSA、F6肌紅蛋白和F10細(xì)胞色素。然而這些檢索結(jié)果沒(méi)有在F1消化中探測(cè)到藻青蛋白肽，而F4的結(jié)果沒(méi)有為泛素提供確鑿的匹配。
實(shí)例4根據(jù)本發(fā)明的裝置以及使用該裝置用于IEF、變性、標(biāo)記和脫離裝置的毛細(xì)管電泳
基片將由聚丙烯制作成，而且同時(shí)在第一主表面和第二主表面上通過(guò)壓敏粘合劑用由聚烯烴制成的覆蓋膜將基片密封。將鋁環(huán)放置在裝置上變性容器之下。聚丙烯將是加碳的，以起到閥系統(tǒng)的功能。該裝置將由顯微機(jī)械加工而制作成。
用于IEF的不通氣通道的圓弧長(zhǎng)度將約為100毫米，并具有95個(gè)連接的隔室。這些連接的隔室的前緣角度和后緣角度約為60°。這些連接的隔室的容積約為0.75微升。將采用附加的隔室以?xún)?chǔ)存還可能在盤(pán)上被毛細(xì)管電泳分離的蛋白梯。蛋白梯溶液可以含有變性化學(xué)物。
將使蛋白質(zhì)樣品溶解在具有約3％的Bio-Rad兩性電解質(zhì)(目錄#163-1113)的10-50％的甘油/H2O溶液中。最終的蛋白質(zhì)濃度應(yīng)該約為5毫克/毫升。陽(yáng)極電解液溶液為pH2的H3PO4溶液，而陰極電解液溶液為pH11的NaOH。
不通氣通道將充有100微升的蛋白質(zhì)-兩性電解質(zhì)溶液。將以使泡沫形成最小的方式對(duì)通道進(jìn)行充注。第一樣品孔將充有低pH陽(yáng)極電解液溶液，而第二樣品孔將充有高pH陰極電解液溶液。
然后將鉑電極放置到第一樣品孔和第二樣品孔中，以確保與溶液接觸。將施加約100V/cm的電壓。將對(duì)焦耳加熱產(chǎn)生的電流和溫度進(jìn)行全程監(jiān)測(cè)。在蛋白質(zhì)樣品的聚焦過(guò)程中，電流將可能減小，而且將被觀察到達(dá)到穩(wěn)態(tài)值，這表明聚焦完成了。
裝置將被放置在對(duì)裝置的位置和旋轉(zhuǎn)速度進(jìn)行控制的旋轉(zhuǎn)平臺(tái)上。裝置將以5000轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)10秒，加速度為100rad.s-2。然后將通過(guò)激光打開(kāi)隔室連接結(jié)構(gòu)內(nèi)的閥。然后連接的隔室中的已聚焦的蛋白質(zhì)樣品將被旋轉(zhuǎn)輸出到腔室中。
這一裝置中的腔室將預(yù)先充有用于使蛋白質(zhì)變性的試劑。腔室含有β-巰基乙醇或二硫蘇糖醇，用于使蛋白質(zhì)間硫鍵斷裂；含水SDS溶液，用于使蛋白質(zhì)變性和溶解；以及熒光染料，該熒光染料使蛋白質(zhì)衍化或與SDS微團(tuán)(NanoOrange，Molecular probes，Eugene；或Abs/Em470/570nm)締合。腔室還將含有能用來(lái)按比例確定作為結(jié)果而產(chǎn)生的電泳譜圖的下標(biāo)志和上標(biāo)志蛋白質(zhì)，從而使得直接樣品比較成為可能。
一旦打開(kāi)隔室連接結(jié)構(gòu)內(nèi)的閥，將采用WO 02/100347中描述的光環(huán)技術(shù)將溶液加熱到95℃約5分鐘，以確保蛋白質(zhì)樣品的完全變性。在加熱過(guò)程中，在容積方面，腔室內(nèi)樣品的容積將減小，這將起到增加蛋白質(zhì)濃度的作用，從而增強(qiáng)對(duì)低濃度蛋白質(zhì)的探測(cè)。腔室244還包括測(cè)量溶液pH的電極。
然后將用紅外線(xiàn)(IR)激光打開(kāi)腔室連接結(jié)構(gòu)內(nèi)的閥。然后裝置將以5000轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)10秒，加速度約為100rad.s-2，以確保腔室和毛細(xì)管電泳通道之間的流體互連。
電泳毛細(xì)管將預(yù)先充有聚(環(huán)氧乙烷)-聚醚F-127緩沖液溶液。聚(環(huán)氧乙烷)起到分離基質(zhì)和表面涂層的作用，從而減小蛋白質(zhì)非特異性結(jié)合到毛細(xì)管壁上的可能性，并減小電滲流。聚醚表面活性劑增強(qiáng)了表面親水性，并為聚(環(huán)氧乙烷)提供具有吸引力的表面使聚(環(huán)氧乙烷)動(dòng)態(tài)地涂布在該表面上。運(yùn)行緩沖液為pH為8.6的TrisHCL-SDS。
毛細(xì)管電泳毛細(xì)管陣列然后將與裝置接口。
通過(guò)電動(dòng)注入將樣品加載到毛細(xì)管中，從而輸送非常細(xì)的圓柱狀樣品。通過(guò)使裝置旋轉(zhuǎn)而使單獨(dú)的毛細(xì)管通道與激光誘導(dǎo)熒光激勵(lì)探測(cè)系統(tǒng)對(duì)準(zhǔn)，從而采用激光誘導(dǎo)熒光(LIF)作為探測(cè)機(jī)構(gòu)。
實(shí)例5根據(jù)本發(fā)明的裝置以及使用該裝置用于IEF、變性、標(biāo)記和裝置上的毛細(xì)管電泳
制作根據(jù)本發(fā)明的裝置，該裝置構(gòu)造成進(jìn)行IEF、樣品制備以及毛細(xì)管電泳。
基片將由聚丙烯制作成，而且同時(shí)在第一主表面和第二主表面上通過(guò)壓敏粘合劑用由聚烯烴制成的覆蓋膜將基片密封。將鋁環(huán)放置在裝置上變性容器之下。聚丙烯將是加碳的，以起到閥系統(tǒng)的功能。該裝置將由顯微機(jī)械加工而制作成。在圖25中能見(jiàn)到該裝置的結(jié)構(gòu)。在圖25中，211代表用于繞中心軸線(xiàn)旋轉(zhuǎn)的軸心，210代表構(gòu)造成用于等電聚焦的不通氣通道，212代表第一樣品孔，214代表第二樣品孔，240代表多個(gè)隔室連接結(jié)構(gòu)中的一個(gè)隔室連接結(jié)構(gòu)，而242代表特定隔室連接結(jié)構(gòu)內(nèi)的閥系統(tǒng)，244代表多個(gè)腔室中包括電極的一個(gè)腔室，246代表多個(gè)腔室連接結(jié)構(gòu)中的一個(gè)腔室連接結(jié)構(gòu)，而248代表特定腔室連接結(jié)構(gòu)內(nèi)的閥系統(tǒng)，250代表電極，254代表電泳通道，而且252和256代表與特定電泳通道相關(guān)的電極。
用于IEF的不通氣通道的圓弧長(zhǎng)度將約為100毫米，并具有95個(gè)連接的隔室。這些連接的隔室的前緣角度和后緣角度約為60°。這些連接的隔室的容積約為0.75微升。將采用附加的隔室以?xún)?chǔ)存還可能在盤(pán)上被毛細(xì)管電泳分離的蛋白梯。蛋白梯溶液可以含有變性化學(xué)物。
將使蛋白質(zhì)樣品溶解在具有約3％的Bio-Rad兩性電解質(zhì)(目錄#163-1113)的10-50％的甘油/H2O溶液中。最終的蛋白質(zhì)濃度應(yīng)該約為5毫克/毫升。陽(yáng)極電解液溶液為pH2的H3PO4溶液，而陰極電解液溶液為pH11的NaOH。
不通氣通道將充有100微升的蛋白質(zhì)-兩性電解質(zhì)溶液。將以使泡沫形成最小的方式對(duì)通道進(jìn)行充注。第一樣品孔將充有低pH陽(yáng)極電解液溶液，而第二樣品孔將充有高pH陰極電解液溶液。
然后將鉑電極放置到第一樣品孔和第二樣品孔中，以確保與溶液接觸。將施加約100V/cm的電壓。將對(duì)焦耳加熱產(chǎn)生的電流和溫度進(jìn)行全程監(jiān)測(cè)。在蛋白質(zhì)樣品的聚焦過(guò)程中，電流將可能減小，而且將被觀察到達(dá)到穩(wěn)態(tài)值，這表明聚焦完成了。
裝置將被放置在對(duì)裝置的位置和旋轉(zhuǎn)速度進(jìn)行控制的旋轉(zhuǎn)平臺(tái)上。裝置將以5000轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)10秒，加速度為100rad.s-2。然后將通過(guò)激光打開(kāi)隔室連接結(jié)構(gòu)內(nèi)的閥。然后連接的隔室中的已聚焦的蛋白質(zhì)樣品將被旋轉(zhuǎn)輸出至腔室中。
這一裝置中的腔室將預(yù)先充有用于使蛋白質(zhì)變性的試劑。腔室含有β-巰基乙醇或二硫蘇糖醇，用于使蛋白質(zhì)間硫鍵斷裂；含水SDS溶液，用于使蛋白質(zhì)變性和溶解；以及熒光染料，該熒光染料使蛋白質(zhì)衍化或與SDS微團(tuán)(NanoOrange，Molecular probes，Eugene；或Abs/Em470/570nm)締合。腔室還將含有能用來(lái)按比例確定作為結(jié)果而產(chǎn)生的電泳譜圖的下標(biāo)志和上標(biāo)志蛋白質(zhì)，從而使得直接樣品比較成為可能。
一旦打開(kāi)隔室連接結(jié)構(gòu)內(nèi)的閥，將采用WO 02/100347中描述的光環(huán)技術(shù)將溶液加熱到95℃約5分鐘，以確保蛋白質(zhì)樣品的完全變性。在加熱過(guò)程中，在容積方面，腔室內(nèi)樣品的容積將減小，這將起到增加蛋白質(zhì)濃度的作用，從而增強(qiáng)對(duì)低濃度蛋白質(zhì)的探測(cè)。腔室244還包括測(cè)量溶液pH的電極。
然后將用紅外線(xiàn)(IR)激光打開(kāi)腔室連接結(jié)構(gòu)內(nèi)的閥。然后裝置將以5000轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)10秒，加速度約為100rad.s-2，以確保腔室和毛細(xì)管電泳通道之間的流體互連。
電泳毛細(xì)管將預(yù)先充有電泳分離緩沖液，例如聚(環(huán)氧乙烷)-聚醚F-127緩沖液溶液。聚(環(huán)氧乙烷)起到分離基質(zhì)和表面涂層的作用，從而減小蛋白質(zhì)非特異性結(jié)合到毛細(xì)管壁上的可能性，并減小電滲流。聚醚表面活性劑增強(qiáng)了表面親水性，并為聚(環(huán)氧乙烷)提供具有吸引力的表面使聚(環(huán)氧乙烷)動(dòng)態(tài)地涂布在該表面上。運(yùn)行緩沖液為pH為8.6的TrisHCL-SDS。
毛細(xì)管電泳通道將約為50微米寬、50微米深和70毫米長(zhǎng)。
通過(guò)篩選基質(zhì)，即1％wt的聚環(huán)氧乙烷溶液(Mw 100,000)而防止樣品進(jìn)入毛細(xì)管電泳通道。然后通過(guò)電動(dòng)交叉注入將樣品加載到毛細(xì)管通道中，從而輸送高度濃縮的但非常細(xì)的圓柱狀樣品。這樣確保在較短的分離長(zhǎng)度上的高分離度。通過(guò)使裝置旋轉(zhuǎn)而使單獨(dú)的毛細(xì)管通道與激光誘導(dǎo)熒光激勵(lì)探測(cè)裝置對(duì)準(zhǔn)，從而采用激光誘導(dǎo)熒光(LIF)作為探測(cè)機(jī)構(gòu)。
以上的說(shuō)明書(shū)、實(shí)例和數(shù)據(jù)提供對(duì)本發(fā)明組成的制造和使用的完整說(shuō)明。因?yàn)榭梢圆黄x本發(fā)明的精神和范圍作出本發(fā)明的許多實(shí)施例，從而本發(fā)明在于這里所附的權(quán)利要求。
權(quán)利要求
1.一種用于處理樣品材料的裝置，該裝置包括
基片，該基片包括第一主表面和第二主表面、以及軸心，該軸心形成用于基片的旋轉(zhuǎn)中心軸線(xiàn)；
不通氣通道，該不通氣通道具有內(nèi)半徑和外半徑，所述通道適于對(duì)樣品材料進(jìn)行分級(jí)；以及
至少一個(gè)隔室連接結(jié)構(gòu)，所述至少一個(gè)隔室連接結(jié)構(gòu)與所述不通氣通道的所述外半徑接觸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述基片包括聚合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述基片包括聚烯烴、聚丙烯、聚碳酸酯、高密度聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、特氟綸、聚硅氧烷、或它們的組合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述基片為約0.1毫米至約100毫米厚。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述基片形狀為圓形，而且直徑為約50毫米至約500毫米。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述不通氣通道包括多個(gè)連接的隔室。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其中所述多個(gè)連接的隔室中的每個(gè)隔室具有約100微升的容積。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述不通氣通道是弧形的。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其中所述不通氣通道具有約180°或更大的弧長(zhǎng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，還包括至少一個(gè)集成電極。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其中所述至少一個(gè)集成電極與所述不通氣通道相連。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其中所述集成電極包括與所述基片相連的第一部件以及可松開(kāi)地連接到所述第一部件上的第二部件。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其中所述集成電極包括金屬膜。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其中所述金屬膜包括鉑。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，還包括至少一個(gè)覆蓋膜。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，還包括與所述不通氣通道的所述外半徑接觸的多個(gè)隔室連接結(jié)構(gòu)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的裝置，還包括多個(gè)腔室，每個(gè)腔室形成用于容納樣品材料的容積。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，其中所述多個(gè)腔室包含試劑。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，其中所述多個(gè)腔室連接到所述多個(gè)隔室連接結(jié)構(gòu)上。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的裝置，還包括至少一個(gè)腔室閥。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的裝置，其中所述腔室閥通過(guò)所述腔室閥的至少一部分的激光燒蝕而起作用。
22.根據(jù)權(quán)利要求19所述的裝置，還包括多個(gè)電泳通道，其中所述多個(gè)電泳通道相對(duì)于基片的旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)而大體沿徑向向外延伸。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的裝置，還包括多個(gè)位于至少一個(gè)腔室和至少一個(gè)電泳通道之間的腔室連接結(jié)構(gòu)、以及至少一個(gè)腔室閥。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的裝置，其中所述基片包括吸收激光能的材料。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的裝置，其中吸收激光能的所述材料包括加碳聚合物。
26.根據(jù)權(quán)利要求24所述的裝置，其中所述腔室閥通過(guò)所述腔室閥的至少一部分的激光燒蝕而起作用。
27.根據(jù)權(quán)利要求23所述的裝置，還包括多個(gè)樣品制備腔室，每個(gè)樣品制備腔室形成用于容納樣品材料的容積。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的裝置，還包括位于所述至少一個(gè)電泳通道和至少一個(gè)樣品制備腔室之間的制備連接結(jié)構(gòu)、以及閥結(jié)構(gòu)。
29.根據(jù)權(quán)利要求27所述的裝置，其中所述多個(gè)樣品制備腔室包含用于蛋白質(zhì)消化的試劑。
30.根據(jù)權(quán)利要求27所述的裝置，其中所述多個(gè)樣品制備腔室構(gòu)造成被加熱。
31.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述不通氣通道的表面的可濕性與涂布有改善不通氣通道的可濕性的化合物的基片材料塊的可濕性不同。
32.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述不通氣通道的表面已經(jīng)被改性以產(chǎn)生固定pH梯度。
33.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述中心軸線(xiàn)和所述外半徑之間的距離是波動(dòng)的。
34.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述中心軸線(xiàn)和所述內(nèi)半徑之間的距離是波動(dòng)的。
35.一種用于處理樣品材料的裝置，該裝置包括
基片，該基片包括第一主表面和第二主表面、以及軸心，該軸心形成用于基片的旋轉(zhuǎn)中心軸線(xiàn)；
不通氣通道，該不通氣通道具有內(nèi)半徑和外半徑，所述通道適于對(duì)所述樣品材料進(jìn)行分級(jí)。
36.一種裝置，包括
基片，該基片包括第一主表面和第二主表面、以及軸心，該軸心形成用于基片的旋轉(zhuǎn)中心軸線(xiàn)；
通道，該通道具有內(nèi)半徑和外半徑，所述通道包括多個(gè)連接的隔室；以及
多個(gè)隔室連接結(jié)構(gòu)，所述多個(gè)隔室連接結(jié)構(gòu)與所述通道的所述半徑接觸。
37.一種對(duì)包含分析物的樣品進(jìn)行等電聚焦的方法，所述方法包括步驟
(a.)將樣品加載到裝置上，該裝置包括基片，該基片具有第一主表面和第二主表面、以及軸心，該軸心形成用于基片的旋轉(zhuǎn)中心軸線(xiàn)；不通氣通道，該不通氣通道具有內(nèi)半徑和外半徑、以及第一和第二樣品孔；以及多個(gè)隔室連接結(jié)構(gòu)，其中所述隔室連接結(jié)構(gòu)與所述不通氣通道的所述外半徑接觸，其中樣品被加載到第一或第二樣品孔中；
(b.)使得樣品進(jìn)入裝置的不通氣通道；
(c.)將陽(yáng)極電解液溶液添加到裝置的第一樣品孔中；
(d.)將陰極電解液溶液添加到裝置的第二樣品孔中；
(e.)使電極與樣品孔中的溶液接觸；
(f.)向電極施加電壓；以及
(g.)使裝置旋轉(zhuǎn)，從而使溶液從不通氣通道運(yùn)動(dòng)到所述多個(gè)隔室連接結(jié)構(gòu)。
38.根據(jù)權(quán)利要求37所述的方法，其中在裝置旋轉(zhuǎn)之前打開(kāi)所述多個(gè)隔室連接結(jié)構(gòu)中的閥。
39.根據(jù)權(quán)利要求37所述的方法，其中所述溶液通過(guò)所述多個(gè)隔室連接結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)到多個(gè)腔室。
40.根據(jù)權(quán)利要求37所述的方法，其中所述腔室包含化學(xué)試劑。
41.根據(jù)權(quán)利要求37所述的方法，其中對(duì)包含溶液和試劑的所述腔室進(jìn)行加熱。
42.一種對(duì)分析樣品進(jìn)行分級(jí)的方法，所述方法包括步驟
將所述樣品加載到根據(jù)權(quán)利要求24所述的裝置中，以及
使所述裝置旋轉(zhuǎn)，從而使所述樣品分級(jí)。
43.一種處理包含分析物的溶液的方法，所述方法包括以下步驟
(a.)將溶液加載到裝置中，所述裝置包括(i)基片，該基片具有第一主表面和第二主表面、以及軸心，該軸心形成用于基片的旋轉(zhuǎn)中心軸線(xiàn)；以及(ii)在所述基片內(nèi)的不通氣通道；
(b.)使得溶液進(jìn)入該不通氣通道；
(c.)分離溶液的分析物；以及
(d.)向溶液施加離心力，從而對(duì)所述溶液進(jìn)行分級(jí)。
44.根據(jù)權(quán)利要求43所述的方法，其中利用等電聚焦分離所述分析物。
45.一種用于處理樣品材料的裝置，該裝置包括
基片，該基片包括第一主表面和第二主表面、以及至少一個(gè)通道；
樣品孔，該樣品孔用于保持流體，所述孔連接到所述通道上；
集成電極，該集成電極構(gòu)造成當(dāng)所述裝置中存在所述流體時(shí)與所述流體接觸；以及
在所述孔外部的接觸點(diǎn)，該接觸點(diǎn)允許電流輸送到所述電極。
全文摘要
一種裝置包括基片，該基片具有第一主表面和第二主表面、以及軸心，該軸心形成用于基片的旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)；以及不通氣通道，該不通氣通道具有多個(gè)連接的隔室。還公開(kāi)了使用本發(fā)明裝置的方法。
文檔編號(hào)G01N27/447GK1829569SQ200480021988
公開(kāi)日2006年9月6日 申請(qǐng)日期2004年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月1日
發(fā)明者塞繆爾·J·加倫, 威廉·貝丁加姆, 巴薩舍巴·E·莊康克林, 帕特里克·L·科萊曼, 彼得·D·陸德外斯, 伊西德羅·安蓋洛·E·薩拉加 申請(qǐng)人:3M創(chuàng)新有限公司