JPH09509498A

JPH09509498A - 分析対象物質の確定及び処理のためのメソ規模の試料前処理装置及びシステム

Info

Publication number: JPH09509498A
Application number: JP8516296A
Authority: JP
Inventors: ワイルディング、ピーター; クリッカ、ラリー・ジェイ
Original assignee: University of Pennsylvania Penn
Current assignee: University of Pennsylvania Penn
Priority date: 1994-11-14
Filing date: 1995-11-13
Publication date: 1997-09-22
Anticipated expiration: 2015-11-13
Also published as: EP0739240B1; WO1996014934A1; EP0739240A1; DE69533159T2; AU704277B2; CA2181190A1; CA2181190C; JP3220158B2; CN1110369C; DE69533159D1; MX9602774A; AU4236996A; ATE269160T1; CN1143917A

Abstract

(57)【要約】メソ規模サンプル前処理装置は種々の分析、例えば結合検定、ポリヌクレオチド増幅等を含む確定を実行するために、細胞濃化断片と細胞成分減少断片とに分離された、微量試験サンプルを与える能力がある。かかる装置を含む分析システムがまた開示される。

Description

【発明の詳細な説明】分析対象物質の確定及び処理のためのメソ規模の試料前処理装置及びシステム参考関連出願この出願は次の係属中の特許出願の一部継続の出願である：１９９２年５月１日付け米国特許出願第０７／８７７，７０２号；米国特許第５，３０４，４８７号である米国特許出願第０７／８７７，５６３号の分割出願である、１９９４年２月１４日付け米国特許出願第０８／１９６，０２１号；現在放棄された、米国特許出願第０７／８７７，７０２号の継続出願である１９９４年５月２６日付け米国特許出願第０８／２５０，１００号；現在放棄された、米国特許出願第０７／８７７，６６２号の継続出願である１９９４年９月１９日付け米国特許出願第０８／３０８，１９９号。上述の特許及び特許出願に開示全体が本願明細書において参照に用いられる。発明の背景この発明は、小さな寸法を有し、全血等の微量な試験サンプルの効果的な前処理を促進し、試験サンプルに存在する分析対象物質を確定し及び／又は処理するサンプル前処理装置に関する。また、本件発明は、例えばポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）等の予め選択されたポリヌクレオチドの増幅を含む種々の検定プロトコルを分析と同時に実行するようにデザインされた類似の寸法の装置と、上述の装置とを含む試験システムに関する。この１０年間において、技術的には種々の原因分析や監視の目的で、生物学的サンプルの分析を実行する多数のプロトコル、試験用具及び装置が開発されてきた。免疫学的検定法、免疫定量検定法、凝固反応検定法、ポリヌクレオチド増幅、種々の配位子ー受容体の内部反応及び複合サンプルにおける種の偏差移動を含む分析法の全てが、種々の生物学的な微分子又は汚染物質の存在や量、特定の形式の細胞の存在を確定するために使用されてきた。最近、生物学的サンプルを取扱い、及び特定の臨床学的試験を行うための小型で使い捨ての装置が開発された。庄司らによってシリコンウエーハー上に形成された小型の血液ガス分析機の使用が報告されている。庄司，等.,サンサー・アンド・アクチュエータ，１５号：１０１〜１０７（１９８８）。佐藤らによって微細機械シリコン装置を使用する細胞融合技術が報告されている。佐藤，等.,サンサー・アンド・アクチュエータ，Ａ２１ーＡ２３号：９４８〜９５３(１９９０) 。チバ・コーニング・ダイアグノスティックス社（米国）によって血液凝固を検出する、マイクロプロセッサー制御のレーザー光度計が製造された。微細加工技術は最初は微細電子分野において開発されたものである。アンジェル，等.,サンエンティフィク・アメリカン，２４８号：４４〜５５(１９８３)。微細加工技術は１０ミクロン（生物学的細胞の寸法）からナノメータ（いくつかの生物学的な高分子の寸法）までの範囲の、微細な寸法の構造的要素を有する微細工学的装置の製造を可能とした。例えば機械的な挙動特性及び流動特性等、微細機械学の研究には上述の小さな構造を有するデータを報告する多くの実験が含まれている。生命科学においては上述の装置の潜在的能力は十分に活用されていない。ブルネッテ（Exper．Cell Res.，１６７号，２０３〜２１７（１９８６）及び１６４号，１１〜２６（１９８６））によってシリコン、チタニウムコーティングポリマー及びその類似物の溝内における繊維芽細胞及び上皮細胞の挙動が研究された。マッカートニーら（Cancer Res.,４１号：３０４６〜３０５１（１９８１））によって溝付きプラスチック基体における腫瘍細胞の挙動が実験された。ラセル（Blood Cells.，１２号：１７９〜１８９（１９８６））によって微細循環における見識を得るべく、微細毛細管内における白血球及び赤血球の流れが研究された。フング及びワイツマンによって微細機械における流体力学の研究が報告されているが、分析装置と関連したデータを得るものではなかった。フング，等.,Med.and Biol.Engineering，９号：２３７３２４５（１９７１）；ワンツマン，等.,Am.Inst.Chem.Eng.J.,１７号：２５〜３０（１９７１）。コロンブス等によって多チャネルの実験的試験装置においてイオン選択電極を分離するために、生物学的流体の毛細管流を制御する場合において直交する方向のＶ字状溝を圧印しかつ積層した２枚のシートが利用された。コロンブス，等.,Clin.Chem. ,３３号：１５３１−１５３７（１９８７）。増田ら及び鷲津らによって細胞の取扱い操作（例えば、細胞融合）のための流体流通チャンバーの利用が報告された。増田，等.,ＩＥＥＥ／ＩＡＳ会議会報，頁１５４９〜１５５３(１９８７)；鷲津，等.,ＩＥＥＥ／ＩＡＳ会議会報，頁１７３５〜１７４０(１９８８)。この技術は流体サンプル、特に生物学的分析の分野における分析対象物質の確定のための微細工学的装置の潜在的な使用については十分に検討されなかった。ポリヌクレオチド増幅技術を用いた生物学的分析はよく知られている（例えば、マニスチス，等.,モレキュラー・クローニング：実験マニュアル，コールドスプリング・ハーバー・ラボラトリー出版社：１９８９，頁１４．１〜１４．３５参照）。そのような技術の１つがＰＣＲ増幅であり、これは熱安定ポリメラーゼ、例えばタックＤＮＡポリメラーゼ（チン，等.,J.Bacteriol.，１２７号：１５５０（１９７６）），ヌクレオシド三リン酸塩、及び異なる連鎖で、テンプレートＤＮＡの両端の螺旋構造上に存在する連鎖に対して相補的な連鎖を有する２つのオリゴヌクレオチドを用いて、ＤＮＡテンプレート上で実行されることができ、これは増幅されるべきＤＮＡ断片（プライマーズ）の側面に位置する。反応成分は二重螺旋構造のテンプレートＤＮＡの交雑を外すためのより高い温度（例えば９４℃）と、これに続くアニール及び重合のためのより低い温度（例えば６５℃）との間で循環される。脱交雑の温度と、アニール及び重合の温度との間で繰り返される循環反応によってテンプレートＤＮＡのほぼ指数関数的な増幅が与えられる。温度循環を用いて自動的にＰＣＲ連鎖反応を実行する装置は市販されている（パーキン・エルマー社）。ＰＣＲ増幅は遺伝的障害の診断（エンゲルク，等.,Proc.Natl.Acad.Sci.,８５号：５４４（１９８８））、臨床学的サンプルにおける病原性微生物の核酸連鎖の検出（オウ，等.,サイエンス，２３９号：２９５（１９８８））、法廷証拠、例えば精液の遺伝的特定（リー，等.,ネイチャー，３３５号：４１４（１９８８））、活性化された腫瘍形成遺伝子（フエアー，等.,Proc.Natl.Acad.Sci.,８５号：１６２９（１９８８））及びクローン分子の種々の特徴（オステ，バイオテクニックス，６号：１６２（１９８８））における突然変異の分析に利用されている。ＰＣＲ検定は探子として使用する、クローン形成された二重螺旋構造ＤＮＡの特定の連鎖の形成、ｃＤＮＡ断片の選択的増幅によって非クローン遺伝子のための特定の探子の形成、少量のｍＲＮＡからｃＤＮＡの収集物の形成、連鎖のための大量のＤＮＡの形成及び突然変異の分析等の広範囲の用途に利用されることができる。父性特定のための試験、及び遺伝的疾患や感染的疾患の試験、等の臨床学的試験における広範囲の潜在的用途において臨床学的に用いられることのできる、ポリヌクレチオド増幅を実行するための便利で、迅速なシステムが必要とされるている。微生物の確定に利用されている現在の分析技術はほとんど自動化されておらず、通常は組織の数を増加させるために適当な媒体中での培養を必要とし、及び一般的には対象物の系統や亜種の特定のために視覚的及び／又は化学的の手法が採用されている。かかる手法における固有の遅れはしばしば感染症の最終的な特定の前に医学的な補助を必要とする。産業、公衆衛生あるいは臨床学的環境において、上述の遅れは不幸な結果を招来する。微生物を迅速に検出する便利な装置が必要とされる。本件発明の目的は非常に少量によって流体サンプルを迅速かつ効率よく分析でき、非常に低い濃度で流体サンプルに存在する物質を特定できる関連の分析装置とともに使用されるサンプル前処理装置を提供することである。他の目的は生物学的用途又は他の用途の範囲において細胞内分子、例えばＤＮＡを含む、予め選択された分子状又は細胞状の分析対象物質の迅速かつ自動的な分析を促進させることのできる、微細形成された構造的要素を有する使い捨て可能な小型（例えば、体積で１ｃｃ以下）の装置を提供することである。本件発明のさらに他の目的は迅速な臨床学的試験、例えばウィルス性又はバクテリア性の感染症の試験、遺伝学的分離の試験、精液運動性の試験、血液特性の試験、食物、体液及び類似物質中の汚染物質の試験等に各々用いられることのできる、上述の装置の改良を提供することである。発明の概要本件発明は種々の生物学的分析及び他の分析のための微粒子成分、例えば細胞を含む試験サンプルの微量断片を都合よく与える、微細形成されたサンプル前処理装置を提供する。さらに、本件発明は微細形成された分析対象物質の検出装置、例えば免疫学的検定装置及び／又はポリヌクレオチド増幅を実行する微細形成された装置とともに、本件発明の微細形成されたサンプル前処理装置を含む分析システムを提供する。本件発明のサンプル前処理装置は流体伝達関係にあるサンプル入口部とサンプル出口部とを有するサンプル流通通路と、入口部と出口部との間に配置されたセパレータとを含む。このセパレータは流通通路内に分離領域を形成する上流対面部分を有し、分離領域では流体サンプル内に存在する微粒子成分が収集されるようになっている。この装置は好ましくは分離領域と流体伝達関係にある流通チャネルを含み、これは収集された微粒子成分を分離領域から送り出すことができるようになっている。この流通チャネルは搬送流体を分離領域内に案内するとともにセパレータの上流対面部分を越えて案内する入口部分と、搬送流体をセパレータの上流対面部分を越えて案内するとともにセパレータの外方に案内する送り出し部とを含む。少なくとも１つの流通通路及び流通チャネル部分は後の説明で特徴付けられているように、少なくとも１つのメソ規模寸法を有する。本件発明の１つの実施形態によれば、流通通路は少なくとも１つのメソ規模寸法を有し、セパレータは流通通路における制限された流通領域を含み、これは流通通路の少なくともメソ規模寸法よりも小さく、及び流体サンプルから微粒子成分を分離するのに十分に小さい少なくとも１つのメソ規模寸法を有する少なくとも１つの流通路部分によって形成される。本件発明のサンプル前処理装置は公知の微細組立て技術を用い、剛性基体の表面に形成された流通通路及び流通チャネルを備えて製作されることができる。好ましい実施形態において、構造的要素が形成される基体の表面はカバー、例えばその表面に取付けられる透明ガラスカバー又は透明プラスチックカバーによって覆われている。本件発明のメソ規模サンプル前処理装置は特に係属中の米国特許出願第０７／８７７，７０２号の対象であるメソ規模検出装置及び／又は係属中の米国特許出願第０８／０３８，１９９号の対象であるメソ規模ポリヌクレオチド増幅装置に関連して使用されるのに適する。’７０２号及び’１９９号の出願の開示全体は後述される場合には十分に、上述で注記されたように、本件出願で参照されることによって利用される。上述のメソ規模装置はさらに後で詳細に説明されるが、分析システムとして機能するように種々の組合せで使用されることができる。１つの実施形態において、装置は細胞を含有した試験サンプルの分析に利用さされることができる。本件発明のサンプル前処理装置によって与えられた試験サンプルの断片は、連続的に又は基本的には同時に分析されることができる。メソ規模検出装置は種々の分析対象物を確定できるが、これは剛性基体とメソ規模流通システム及び選択的には流通チャネルから構成され、剛性基体はサンプル入口部分を決定するように微細形成され、メソ規模流通システムは入口部分に対して流体伝達関係にある分析検出領域を含み、流通チャネルは入口部分と分析検出領域とに対して内部接続されている。少なくとも１つの分析検出領域とサンプル流通チャネルとがある場合、これらは少なくとも１つのメソ規模寸法を有する。分析対象物の検出領域には試薬が設けられ、これは分析対象物と反応し、分析対象物を確定しうる検出可能な生成物を生成するようになっている。１つの実施形態において、試薬は結合物質、選択的には検出領域において固定的な支持体又は可動の支持体上に固定され、特に分析対象物と結合する結合物質である。また、上述の生成物を検出するためのディテクターが含まれ、これは試験サンプル内の分析対象物の確定を許容する。メソ規模のポリヌクレオチド増幅装置は剛性基体とメソ規模流通システム及び選択的には流通チャネルから構成され、剛性基体はサンプル入口部分を決定するように微細形成され、メソ規模流通システムは装置の入口部分に対して流体伝達関係にあるポリヌクレオチド増幅領域を含み、流通チャネルは入口部分とポリヌクレオチド増幅領域とに対して内部接続されている。少なくとも１つのポリヌクレオチド増幅領域とサンプル流通チャネルとは後者がある場合には少なくとも１つのメソ規模寸法を有する。また、ポリヌクレオチド増幅領域のサンプル流通領域上流側には生物学的試験サンプルの細胞成分を溶離する溶離手段が設けられている。かかる装置はＰＣＲを実行するために利用されることができ、この場合にはポリヌクレオチド増幅領域は適切な試薬を含み、例えば各サイクル毎に二重螺旋構造が外され、フライマーが一重螺旋構造までアニールされ、プライマー間で増幅されたポリヌクレオチドが合成されるように温度を制御する等、試薬の繰り返し温度変化させる手段が設けられている。ここで説明した各分析装置は本件発明のサンプル前処理装置と共に使用されるか否かに関係なく、本件発明の範囲に含まれる。上述の装置は通常は装置のホルダーとして機能する取付け基部とともに使用され、取付け基部は装置上の１又は複数の口部を取付け基部内の１又は複数の流通ラインに一致させるようになっている。分析対象物を含有する全血等の試験サンプルはサンプル前処理装置の入口にセットされた後、取付け基部又は装置自体に一体化されることのできる推進機構、例えばポンプが採用され、サンプルは流通通路に沿って分離領域を経て流通される。微粒子成分を含まないサンプルは前者の出口部が後者の入口部に対して流体伝達関係にある、サンプル前処理装置から分析対象物検出装置に向けて搬送される。分離領域に残存する血液細胞や他の形成された物体等の微粒子成分は分離領域から送り出され、ポリヌクレオチド増幅装置の入口部に対して流体伝達関係にある、サンプル前処理装置の流通チャネルの送り出し部を経てポリヌクレオチド増幅装置に搬送されることができる。他方、試験サンプルはサンプル前処理装置に注入されることができ、あるいはこのサンプルは毛細管の作用によって入口を経てメソ規模サンプル前処理装置内に進入することができる。選択的には上述の装置内で実行される分析プロトコルに基づき、取付け基部もまた装置内に試薬、例えば分類された結合物質、ポリヌクレオチド増幅試薬、パッファ、あるいは所望の分析を実行するに必要な他の試薬等を注入するようにデザインされることができる。本件発明の装置及びシステムは細胞や分子の分析対象物を含む種々の臨床学的試験を自動的に、高感度に、しかも迅速に実行するために、あるいは反応又は細胞の成長を監視するために用いられることができる。分子又はイオンの分析対象物の存在又は濃度の確定、特定の形式の細胞の存在の確定、あるいは細胞内の遺伝子連鎖又は組換えＤＮＡ連鎖の存在の確定を含むいかなる試験も基本的には本件発明の装置及び分析システムを用いて上手く実行されることができる。これらのメソ規模装置によって病原性のバクテリア又はウイルスを検出する迅速な化学的試験を提供することができる。また、この装置によって血液成分、例えばホルモンの存在又は濃度のための迅速な試験を提供できる。さらに、限定されるものではないが、有用な用途に血液型テスト等の他の生物学的検定方法が含まれる。本件発明の装置及びシステムは使用前に容易に殺菌されることができる。本件発明の装置及びシステムを用いて実行される試験は容易に終了させることができ、試験が終了すると装置を廃棄することができ、これはサンプル間の汚染を防止し、潜在的に有害な物質を埋設し、廃棄のための微量の廃液のみを生成し、安価な分析を可能とする。本件発明のの他の効果及び特徴はさらに説明され、当業者には添付図面を参照しつつ、後述の本件発明の詳細な説明からより明確になるであろう。図面の簡単な説明第１図は透明カバーを通して見た、本件発明のサンプル前処理装置を示す概略斜視図である。第２図及び第３図はサンプル前処理装置の部分を経た流通通路内に制限された流通のセパレータ（フィルター形式）を微細加工した他の実施形態を示す一部平面図であり、セパレータは流通通路を経た試験サンプルの流れを制限する一連の通路部分を有している。第４図は装置を保持するとともに装置を経た流体の流れを整えるのに役立つ取付け基部と組合された、本件発明のサンプル前処理装置の概略断面図である。第５図は第１図に示される同一の装置を示す概略平面図であり、その各出口部は第１、第２の微細加工分析構造部と流体伝達関係にあり、微細加工分析構造部はサンプル前処理装置によって与えられるサンプル断片に対して独立した分析を実行するようにデザインされている。第６Ａ図及び第６Ｂ図は分離領域からの流通通路の出口部が種々の検定プロトコルを実行するために分析装置のサンプル入口部と流体伝達関係にある、本件発明のサンプル前処理装置を示す概略断面図である。両装置は取付け基部と組合せて示され、取付け基部は装置を保持し、装置を通過する流体の流れを整え、及び第６Ａ図に示される実施形態においては装置を通過した流体の流れに沿った所定の位置での差圧を検出するのに役立つようになっている。第６Ａ図は横方向に突き合わせた装置を示し；第６Ｂ図は積み重ね配列の装置を示す。第７図はポリヌクレオチド増幅を実行するために、分析装置のサンプル入口部と流体伝達関係にある搬送流体流通チャネルの出口部を有する本件発明のサンプル前処理装置の概略断面図である。両装置は取付け基部と組合せて示され、取付け基部は装置を保持し、装置を通過した流体の流れを整え、装置を通過した流体の流れのコースに沿う所定の位置で差圧を検出するのに役立つ。第８Ａ図及び第８Ｂ図は本件発明のサンプル前処理装置と共に使用することを意図した２つの分析装置を示す概略平面図である。第８Ａ図の装置は２つのメソ規模流通システムを有し、各々は分析対象物を捕獲するため、選択的には検出するために、流通チャネルによって単チャンバーに内部接続されている。第８Ｂ図は酵素免疫学的検定を実行するとともに２つの捕獲チャンバーを有する類似のデザインが示されている。蛋白質等の分析対象物は例えば適切な免疫的捕獲試薬によって第１のチャンバー内に捕獲され、抗体ー酵素共役によって分類され、発色性基体に露出されることかできる。酵素は基体を例えば適切な免疫的捕獲試薬によって捕獲される発色団に変換し、第２のチャンバーにおいてそれは発色団を濃縮し、背景のシグナルを減少させる。第２のチャンバーは選択的には同様に発色団の検出に用いられることができる。第９図は本件発明のサンプル前処理装置と共に使用することを意図した微細加工された分析装置を示す概略平面図である。この分析装置は種々の検定プロトコルを実行する際に使用される試薬、洗浄液及びその類似物質の添加及び混合のタイミングを一致させるうる一連の屈曲チャネルを含む；第９Ａ図に示されるように、単チャンバーは分析対象物の捕獲及び検出のために設けられ；第９Ｂ図は分析対象物の捕獲チャンバー及び独立した分析対象物の検出チャンバーを有する他の装置の実施形態の一部拡大図である；第９Ｃ図は分岐領域において流れの制限によって分析対象物の検出を許容する分岐された流通通路領域を含む他の装置の実施形態の一部拡大図である。第１０Ａ図は本件発明のサンプル前処理装置と共に使用され、微量サンプルに基づいて種々の検定プロトコルを実行する他の実施形態の分析装置を示す概略平面図である；第１０Ｂ図は第１の流通通路の一部分を示す拡大平面図であり、そこを通してサンプル流体が第１０Ａ図に示される装置のサンプル入口部分に導入される；第１０Ｃ図は第１０Ｂ図の１０Ｃ−１０Ｃ線に沿った第１の流通通路の一部横断面図であり、第１の流通通路を構成する側方に隣接配列されたＶ字状チャネルを示す；第１０Ｄ図は第１０Ｃ図の１０Ｄ−１０Ｄ線に沿った第１の流通通路の一部縦断面図であり、Ｖ字状チャネルを分離する障壁の特定の構造的特徴を示す；第１１Ａ図は本件発明のサンプル前処理装置と共に使用することを意図した分析装置の概略平面図であり、分析装置は細胞の分類、細胞の分離及びＰＣＲ等のポリヌクレオチド増幅を含む種々の手順を実行するのに適した一連のメソ規模チャンバーを有する；第１１Ｂ図はメソ規模ＰＣＲ分析装置のための他のデザインを示す概略平面図である。第１２Ａ図及び第１２Ｂ図は本件発明のサンプル前処理装置の流通通路に配置された微細加工され、流れを制限するセパレータの他の実施形態を示す一部平面図である。第１２Ｃ図及び第１２Ｄ図は本件発明のサンプル前処理装置の流通通路に配置された微細加工され流れを制限するセパレータのさらに他の実施形態を示す長手方向の一部断面図である。類似の参照符号は添付図面に現れる類似の部分を示している。発明の詳細な説明本件発明のサンプル前処理装置は好ましくは厚み１〜数ミクロン以下、面積ほぼ０．１ｃｍ²〜０．５ｃｍ²の範囲の寸法を有するチップ形状を有する剛性基体を含む。この基体には微細加工にてサンプル流通通路が形成され、サンプル流通通路は入口及び出口及び入口と出口の間の中間に配置されたセパレータを有している。セパレータの上流対面部分は流通通路内に分離領域を形成し、分離領域内では試験サンプルの微粒子成分が収集される。また、この装置は分離領域と流体伝達関係にある流通チャネルを含み、これは収集された微粒子成分を分離領域から送り出すように機能する。この流通チャネルは入口部分及び送り出し部分を有し、入口部分は搬送流体を分離領域内に、及びセパレータの上流対面部分を越えて案内し、送り出し部分は微粒子成分が浮遊している搬送流体を分離領域の外方に案内するようになっている。上述の流通通路及び流通チャネル部分の少なくとも１つは少なくともメソ規模の寸法を有する。サンプルの微粒子成分が分析されるべきでない場合、これらは分離領域に残存することができ、その場合において流通チャネルは基本的には機能せず、従って装置から除去されることができる。ここで、“メソ規模”とは少なくとも１つが０．１μｍ〜１０００μｍ、より好ましくは０．２μｍ〜５００μｍの範囲の断面寸法を少なくとも１つ有する、流通通路又は流通チャネル及び、反応及び／又は検出チャンバー等の他の構造的要素を表す。この流通通路及びチャンバーの好ましい深さは０．１μｍ〜１００ μｍ、より好ましくは２μｍ〜５０μｍの範囲である。流通通路の好ましい幅は２μｍ〜２００μｍ、より好ましくは３μｍ〜１００μｍの範囲である。チャンバーの好ましい幅は０．０５ｍｍ〜５ｍｍ、より好ましくは５０μｍ〜５００μ ｍの範囲である。セパレータにおける流通通路の幅は典型的には大部分の生物学的サンプル及び他の試験サンプルから微粒子物質を分離するのに十分小さい５０ μｍ以下の範囲である。セパレータの流通通路は通常は約０．１μｍから約１００μｍの深さを有する。セパレータの流通通路の長さは約０．１μｍから約５ｍｍの範囲内にある。流通通路及び他の構造部分は断面で見た時に三角形、楕円形、四角形、矩形又は他の形状をなし、与えられた構造を経た又は構造内へのサンプル流体の流れの通路を横断するその少なくとも１つの断面形状寸法は、メソ規模である。本件発明のメソ規模の装置はここで説明される分析装置とともに、広範な生物学的分析におけるサンプル前処理を促進させ、種々の試験サンプルにおける微小量の分子的分析対象物及び細胞的分析対象物の双方を迅速に確定することを可能とする。分析が終了すると、装置は代表的には廃棄される。少なくとも１つのメソ規模寸法を有する少なくとも１つの流通通路又は他の構造要素を備えたメソ規模装置は、当業者にとって公知の種々の微細加工手法を用いて剛性基体材料から大量生産的に設計され組立てられることができる。かかる手法にはスピンコーティングや化学的蒸着等の薄膜蒸着技術、例えばＵＶ又はＸ線プロセス等のレーザー加工又はフォトリソグラフ技術、湿式化学プロセス又はプラズマプロセスのいずれか一方によって実行されることのできるエッチング手法、ＬＩＧＡプロセス又はフラスチックモールドが含まれる。例えば、マンツ等のトレンド・イン・アナリティカル・ケミストリー１０号：１４４〜１４９（１９９１）参照。本件発明のサンプル前処理装置は適切な基体の表面に流通通路及びセパレータを形成した後、その表面上にカバーをマウントすることにより便利に製作されることができる。剛性基体及び／又はカバーはシリコン、ポリシリコン、シリコンガラス、熱電対材料、ガリウム砒化物、ポリイミド、シリコン窒化物及び二酸化シリコン等の材料によって構成されることができる。また、カバー及び／又は基体はアクリル、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリエチレンあるいは他の樹脂材料等のプラスチック材料で構成されることができる。選択的には、カバー及び／又は基体は透明材料、例えば比較的薄い、陽極的に結合されたガラス層あるいは超音波溶接されたプラスチック製シート材料で構成されることができる。他方、類似の材料の２つの基体がサンドイッチされることができ、あるいは適切な基体材料が２つの透明カバー材料の間にサンドイッチされることができる。第１図には本件発明のメソ規模サンプル前処理装置の１つの実施形態の概略が示されている。この装置１０は適切な基体１１内に微細組立てされ、これによりサンプル入口部１４及びサンプル出口部１６を有するサンプル流通通路１２ａ及び１２ｂが形成されている。フィルター形式のセパレータ１８が入口部１４と出口部１６との間の流通通路に挿入されている。セパレータの上流対面部分２０には試験サンプルの微粒子成分を収集する分離領域２２が形成されている。また、装置は分離領域２２と流体伝達関係にある流通チャネル２４ａ及び２４ｂを含み、搬送流体を分離領域に分配し、収集された微粒子物質を分離領域から送り出すようになっている。流通チャネル２４ａ、２４ｂは搬送流体、例えば等浸透圧バッファを供給源（図示せず）からセパレータ１８の上流対面部分２０を越えて案内する入口部分２６を有する。送り出し部分２８は搬送流体をフィルター要素の表面を越え、分離領域２２の外方に搬送するようになっている。セパレータ１８はサンプル前処理装置のサンプル流通通路１２ａ、１２ｂ内に微細組立てされ、分析の前に装置を通過した試験サンプルから微粒子物質を除去するのに役立つようになっている。第２図及び第３図に示される、１つの実施形態において、セパレータは流通通路１２ａ、１２ｂに比して寸法の小さい一連のメソ規模通路部分によって構成されている。操作において、セパレータ１８はフィルターとして機能し、微粒子物質をその上流側表面１８ａに蓄積する一方、通路部分を出た濾過物質は流通通路１２ｂに沿って連続するようになっている。フィルター通路部分１９は約５μｍないし約５０μｍの範囲の深さ及び幅で微細組立てされ、この場合に流通通路１２ａ、１２ｂはほぼ１０００μｍの程度の最大深さ及び最大幅を有する。フィルター要素は流通通路内に配置された基体材料の概ね起立した少なくとも１つの、好ましくは複数の突起を形成するように装置の基体内に微細組立てされるのが好ましく、これは分離領域を通過したサンプル流体の流れを制限するのに役立つようになっている。第２図に示されるように、セパレータ１８の上流対面部分の外方には突起部Ｐか設けられ、サンプル流体中の微粒子物質によって通路部分の閉鎖を阻止するのを促進するようになっている。また、セパレータ１８の上流対面部分に近接して廃液溜め（図示せず）が設けられることができ、サンプル流体から取り除かれた不溶性体積物を収集するようになっている。第１図から分かるように、セパレータ１８は基本的にはサンプル入口部１４と出口部１６との間に固定的に位置する静止的構造であるのが好ましい。他方、しかしながらセパレータは流通通路内に一時的に配置されることもできる。例えば、磁性体微粒子の塊が磁界の作用によって流通通路１２ａ、１２ｂ内の各々の固定位置に保持され、試験サンプルから微粒子物質を濾過させることができる。サンプルの流体部分は濾過物として微粒子物の間の隙間を通過する。適当な時間が経過すると、適用された磁界は除かれ、磁性体微粒子は所望の分析又は廃棄のために、流通通路から、そこに蓄積された試験サンプルからの微粒子物質とともに移送されることができる。必要な場合、セパレータ１８は試験サンプルから微粒子又は生成物を取り除くことを促進する試薬を含むことができる。混合した細胞個体群を含む生物学的サンプルの場合、例えば混合個体群内の目標とする特定の形式の細胞と解放可能に結合する結合物質は、セパレータに吸収され、あるいは固定され、目標とする形式の細胞を取り除きあるいは選択的に保持するように作用する。保持されるべきでない細胞は廃棄のために分離領域から搬送されることができる。保持された細胞はその後は分析のためにリリースされるようになる。本件発明のサンプル前処理装置は取付け基部、例えば第４図に断面図で示され、本件発明の分析システムを構成する異なる装置に流体を分配し、装置から流体を送り出し、装置間で流体を搬送する取付け基部３０と組合せて使用されることができる。この取付け基部３０は装置１０を保持し、口部、例えば装置１０の口部１４を取付け基部内の流通ライン３３と一致させる収容凹所３２を有する。この取付け基部は推進機構、例えば第４図に示されるポンプ３４を含み、サンプルを装置の流通通路に送るようになっている。特定の分析対象物を含むことが疑わしい生物学的流体サンプルが取付け基部の入口３５に供給された後、ポンプ３４が作動されて装置１０のサンプル入口１４に搬送し、次に流通通路１２ａ、１２ｂを通過させる。ポンプ３４は取付け基部３０の要素として示されているが、必要な場合には公知の微細加工技術によって装置１０に組み込むこともできる。しかし、コスト面を考慮すると、取付け基部３０にポンプを配置するのが好ましい。他方、実行されるべき分析の性格により、サンプルは装置内に注入されることもでき、あるいはサンプルは毛細管の作用によって入口部を通して装置の流通通路部分に進入させることもできる。他の実施形態において、取付け基部はサンプル前処理チップ上に配置されることもでき、例えば装置上のカバーを無くし、サンプルが装置内に注入されることを許容されるように装置の入口部と接続された流通ラインを備えて設けられることができる。装置の微細組立て構造は液圧応用の全容積を充満されることができ、取付け基部は例えば装置又は取付け基部内に位置するバルブによって流体の流れが構造内を通過するように案内するのに利用されることができる。微細組立てシリコンチップ内へのバルブの一体化は技術分野で公知の方法によって達成されることができる。取付け基部３０の出口部３６はここで説明した形式の分析装置を保持する類似の取付け基部の入口部と内部接続されることができ、これにより装置内１０で処理されたサンプルは試験のために分析装置に送られる。また、分析装置は装置のメソ規模流通通路及び他の構造部の内容物を観察するために取付け基部と組合せて利用されることができる。例えば、取付け基部は装置内のメソ規模構造部の内容物を観察するために顕微鏡（図示せず）を含むことができる。第１図に示すように、透明カバー２９は装置の内容物を動的に観察することを容易にする窓として役立つようになっている。第５図には第１図のサンプル前処理装置と、種々の結合検定プロトコル及びポリヌクレオチド増幅を実行するようにデザインされた分析装置１１０との組合せの概略図が示されている。この目的を達成するため、装置１１０は検定構造部１１２、及びポリヌクレオチド増幅／検定構造部１２２が設けられている。第５図に示される実施形態において、流通通路１２ａ、１２ｂの出口部は装置の検定構造部１１２の入口部１１４と流体伝達関係にあり；チャネル２４ａ、２４ｂの送り出し部分２８はポリヌクレオチド増幅／検定構造部１２２の入口部１２４と流体伝達関係にある。検定、他の試験又は分析の実行に使用される試薬は、試薬入口部１１６又は１２６の各々を介して導入されることができる。反応領域１１７は典型的には検定構造部１１２に設けられ、そこで適切な試薬が分析対象物と反応して分析対象物を確定しうる検出可能な生成物を生成するようになっている。いわば、形成された生成物質は分析対象物の性質又は量としての明確な情報を与える生成物である。この生成物は反応領域で生成された形態、あるいは検出を高めうる次の反応に支配される形態で検出されることができる。独立した反応／検出領域１１８はこの目的のために設けられることができる。分析対象物ー特定の結合物質を含む溶液は反応領域と流体伝達関係にある入口部（図示せず）を介して反応領域１１７に導入されることができる。水溶液中に導入された蛋白質結合物質は凍結乾燥された形態でメソ規模構造部に保持されることができる。他方、結合物質は例えばチャンバー表面に、又は可動、剛性相支持体、例えばチャンバー内に配置された磁性又は非磁性のポリマー微粒子に物理的吸着又は化学的吸着によって製造された後、分析装置のメソ規模チャンバー内に固定されることができる。装置１１０を用いてポリヌクレオチド増幅を実行する場合、サンプル前処理装置１０の送り出し部分２８から送られた対象の細胞が溶離剤又は上述の米国特許第５，３９４，４８７号に説明されているような分離構造のいずれかによる分離に支配される。目標のポリヌクレオチドは増幅領域１２７内で増幅を受けた細胞から放出され、増幅されたポリヌクレオチドは検出領域１２８で検出されることができる。１又は複数の開口１１６、１１９、１２６及び１２９がシステムを排気するために大気に開口されることができる。結合検定構造部１１２及びポリヌクレオチド増幅／検定構造部１２２の操作はかかる装置の後述の他の実施形態を参照しつつさらに説明されるであろう。第５図に示されるように、検定構造部１１２及びポリヌクレオチド増幅／検定構造部１２２は単装置として共通の基体上に形成されているが、この構造部は後で明らかになるであろうが別々の基体上に組立てられ、別々の分析装置又はチップとして機能することもできる。第５図に示されるように、上述のサンプル前処理装置及び分析装置が分析システムとして機能するように一緒に使用された場合、例えばこのシステムは有利なことには第６Ａ図、第６Ｂ図及び第７図に示される形式の取付け基部と組合される。上述の第４図の取付け基部と同様に、第６Ａ図の取付け基部５０は各装置に流体を分配し、各装置から流体を送り出し、各装置間で流体を搬送するのに役立つようになっている。取付け基部５０はサンプル前処理装置１０及び分析装置１１２を保持し、装置内の口部を取付け基部の流通ラインと一致させる収容凹所を有する。特に、流通ライン５４ａはサンプル前処理装置の入口部１４と一致し、流通ライン５４ｂはサンプル前処理装置の出口１６及び入口１１４と一致し、流通ライン５４ｃは分析装置の検定構造部１１２の出口１１９と一致している。第６Ａ図に示されるように、流通ライン５４ａは取付け基部入口部５６と流体伝達関係にある一方、流通ライン５４ｃは取付け基部の出口５７と流体伝達関係にある。取付け基部は典型的には分析システムに対してサンプル流体を送る推進機構、例えばポンプ５８を含む。微粒子を含む流体試験サンプル、例えば全血、分析対象物を含んでいることが疑わしい精液相が取付け基部５０の入口部５６に供給された後、ポンプ５８が作動されてセパレータ１８に対してサンプルを送り、微粒子成分が実質的に減少されたサンプル流体、例えば精液が提供される。実質的に微粒子生物がなくなったサンプル流体は試験、例えば免疫学的検定のために、流通ライン５４Ｂを介して装置１０から検定構造部１１２に送られる。分析装置の反応／検出領域内において結合基体に対する分析対象物自体又は分析対象物の反応生成物の結合は上述の参照された関連出願（例えば、米国特許出願第８７７，７０２号参照）に開示されているように、装置内のサンプル流体の圧力又は電気的導電性の監視を含む多くの手法により、あるいは視覚的又は機械によって透明カバーを介しての光学的な検出法により検出されることができる。例えば、第６Ａ図に示される分析装置１１２の反応領域１１７内での結合物質と分析対象物との反応はメソ規模の流通通路の特定の領域におけるサンプル流体の圧力を監視することにより検出されることができる。これは口部１４及び１１９を介して各々装置に出入りする流体の流通圧力を検出する２つの圧力検出器５９ａ、５９ｂによって第６Ａ図の分析システムー取付け基部の組合せ内で実現されることができる。検定が行われている間、微粒子が凝集し、又は分子が化学的に相互反応してネットワークを形成し、反応／検出領域を通過するサンプル流体の制限された流通又は粘性の増加を招来すると、かかる変化は積極的な結果を示す圧力変化として検出されることができる。メソ規模の圧力センサー、及び他の電気的又は電気機械的センサーはシリコン基体上に直接組立てられることができるとともに、既に確立された技術によって大量生産されることができる。アンジェル，等.,サイエンティフィック・アメリカン，２４８号：４４〜５５(１９８３) 。取付け基部の他の実施形態は本件発明による他の装置とともに異なる検定プロトコルを実行する場合に使用されるために組立てられることができる。かかる実施形態の１つは第６Ｂ図に示され、これは分析システムの断面図を示し、取付け基部７０内に設けられた収容凹所７２内に配置され、サンプル前処理装置１０’ に積み重ねられた分析装置１１０’から構成される。微粒子を含有した試験サンプル流体が取付け基部の入口７４に与えられると、推進機構、例えばポンプ７５によってサンプル流体が装置１０に送られ、分析のために微粒子成分が実質的に減少されたサンプル流体が分析装置１１０’に与えられる。分析装置１１０’のカバー１１６’はシステムの排気のために大気に開放した隙間１１４’を有する。積み重ねの頂上に分析装置１１０’を配置することはカバー１１６’の透明部分を介して光学的検出を許容する。第７図には上述の形式の取付け基部と組合された、サンプル前処理チップとポリヌクレオチド増幅のための分析装置とからなる分析システムの他の図が示されている。第７図の分析システムの断面図はサンプル前処理装置１０とポリヌクレオチド増幅／検定構造部１２２とが配置された収容凹所を有する取付け基部９０を示している。サンプル前処理装置１０内の流通チャネル２４ｂの送り出し部２８は流通ライン９２を通してポリヌクレオチド増幅／検定構造部１２２の入口部１２４と流体伝達関係にある。流通ライン９３は分析装置の出口部１２９と一致され、取付け基部の出口部９４と流体伝達関係にある。ポリヌクレオチドが例えば上述の適切な分離手段と接触することによりサンプル前処理装置１０内のサンプル流体から分離された細胞成分からリリースされると、ポリヌクレオチドは増幅領域１２７に導入される。また、増幅のために必要な試薬は第５図に示されるように、入口部１２６を介して増幅領域１２７に加えられる。推進機構、例えばポンプ（図示せず）はポリヌクレオチドサンプルを流通ライン９２を介して増幅領域１２７を分配するのに使用される。増幅試薬は取付け基部又は分析装置（図示せず）に設けられた異なる流通ラインを介して増幅領域１２７に同様に分配されることができる。ポリヌクレオチド反応の生成物は上述の方法による検出のために領域１２８に送られることができる。結果生成物は必要な場合には取付け基部の出口部９４を介して回収されることができる。装置１０及び１２２を通過した試験サンプル流体の流れの通路に沿った差圧は装置１０の送り出し部２８の上流点で圧力を測定するために取付け基部又は装置内に配備された圧力センサー（図示せず）と関連する圧力センサー９６を用いて測定されることができる。取付け基部９０はポリヌクレオチド増幅領域内における温度を制御する加熱／冷却要素９５、例えば電気的加熱要素及び／又は冷却要素を含むことが出来る。他方、電気的加熱要素（図示せず）は増幅領域１２７下方の取付け基部内で電気接点と一致するように電気的に接続される電気要素とともに、分析装置１２２の基体内に集積されることもできる。他方、取付け基部は内部又は外部の加熱手段、例えばポリヌクレオチド増幅／検定構造部１２２の増幅領域に隣接して配置されるレーザー又は他の電磁気エネルギー源（図示せず）を含むことができる。取付け基部９０内のマイクロプロセッサーは脱交雑のために適した温度、例えば９４℃と、アニール及び重合のために適した温度、例えば６５℃との間でポリヌクレオチド増幅領域内における温度サイクルを与えるために、加熱要素を制御するのに用いられることができる。また、マイクロプロセッサー又は他の電気的コントローラが反応チャンバー内の熱サイクルを検出し維持することを許容するように、熱電対が増幅領域を囲む基体内に取付け基部と電気的に接続されて設けられることができる。また、冷却要素、例えば小型熱電気ヒートポンプ（マテリアル・エレクトリック・プロダクツ社.,トレントン，ＮＪ）が増幅チャンバーの温度を調整するために取付け基部内に含まれることができる。他の実施形態において、ポリヌクレオチド増幅チャンバーの温度はガラスカバー１０９を介して反応チャンバーに指向されるタイムドレーザーパルスによって制御され、サンプルの連続加熱冷却が増幅サイクルのために必要な温度まで許容されることができる。シリコンの熱特性は迅速な加熱冷却サイクルを可能とする。第４図、第６Ａ図、第６Ｂ図及び第７図に示される本件発明の全ての実施形態において、ポンプは取付け基部内のマイクロプロセッサーによって制御されることができる。また、最後に述べた図に示される装置は場合によって例えば取付け基部上にマウントされたクランプ（図示せず）、例えば接着により対面する装置表面の結合、あるいは収容凹所に対して装置を適切な寸法として装置を収容凹所に摩擦的に保持する、等を含む種々の方法により取付け基部の収容凹所にあるいは相互に確実に固定して保持されることができる。第８Ａ図には本件発明のサンプル前処理装置と組合せて使用されることのできる生物学的検定装置が示されている。装置１３０は基体１３１上に組立てられ、基体１３１にはチャネルの両端に微細形成された入口部１３３を備えたメソ規模流通チャネル１３２Ａ、１３２Ｂと、中央のメソ規模の混合／捕獲／検出チャンバー１３５とが設けられている。第８Ａ図に示されるように、チャンバー１３５の断面寸法はチャネル１３２Ａ、１３２Ｂのそれに比して大きくなっている。分析対象物と特に結合する物質等の捕獲試薬はチャンバー１３５内の静的又は可動支持体のいずれか一方に固定されることができる。例えば、ポリマー微粒子等の可動支持体が使用された場合、微粒子の寸法は固定された試薬がチャンバー１３５内に閉じ込められるために、流通チャネル１３２ａ、１３２ｂの断面寸法に比して大きくなるように選択されるべきである。このように微粒子剛性支持体上に固定された試薬は入口部１３７を介して上手くチャンバー１３５内に充填されることができる。ここに述べた形式の装置は種々の免疫学的検定反応を実行するために使用されることができる。例えば、癌胚抗原（ＣＥＡ）の確定のための非拮抗的免疫学的計量検定法は例えばプラスチックビーズ等の微粒子支持体に固定されたモノクロナル・抗ＣＥＡ・抗体でチャンバー１３５を充填することにより実行されることができる。ＣＥＡのために分析されるべき試験サンプルは次にチャンバー１３５を充填するために加えられ、固定された試薬とともに導入された流体を追い出す。その後、チャンバー１３５内の内容物は十分な時間保持されて抗原ー抗体が十分に結合される。続いて、モノクロナル抗ＣＥＡ抗体ホースラディッシュペルオキシダーゼ等の抗体酵素共役がチャンバー内に加えられ、その内容物が再び保持される。発色性基体の溶液が次にチャンバー１３５に加えられ、これは固定された試薬を洗浄し、非結合の共役を追い出すのに役立つ。十分な基体がチャンバー内に保持されて固定試薬と結合して標識ペルオキシダーゼと反応する。発色団の生成速度はサンプル内のＣＥＡ濃度に直接的に比例する。また、装置１３０は試験サンプル内のチロオキシンを確定する拮抗的検定を実行するために使用されることができる。このフォーマットを実行する場合、チャンバー１３５にはプラスチックビーズの表面に結合した抗チロキシン抗体からなる固定試薬が充填される。チロキシンのために分析されるべき試験サンプルはチロキシン・ペルオキシダーゼ共役と予め混合されてチャンバー内に加えられ、チャンバー内に充填されるとともに固定試薬とともに導入された流体を追い出す。次に、チャンバー内の内容物は十分な時間保持されて抗原ー抗体が十分に結合する。選択的にはバッファーがチャンバー１３５を流通されて固定試薬が洗浄される。次に、発色性基体がチャンバーに加えられ、固定試薬が洗浄されるとともに非結合試薬が追い出される。十分な基体がチャンバー内に保持され、固定試薬に結合した標識ペルオキシダーゼと反応する。発色団の生成は試験サンプル内のチロオキシンの濃度に逆比例する。第８Ａ図の検定構造部はチャネル1３５内の固定試薬を囲い込むように構成されているが、そのデザインは洗浄の目的で流体が固定試薬をポンプで注入し通過させることのできるものである。最後に述べた２つの実施形態は他の装置が種々の検定フォーマットを実行するのに使用できるのと同様に、第８Ａ図の装置として単に例示されたものであることを利害されるべきである。第８Ｂ図には基体１４１上に微細加工され、例えば免疫学的捕獲によって分析対象物を捕獲するためにチャンバー１４５と流体伝達関係にある入口部１４３を有する分析装置１４０が示されている。この装置は酵素免疫学的検定を実行するために適用される。その目的のため、装置は独立したチャンバー１４７を有し、これは適切な基体上の標識酵素の反応によって生成される発色団を捕獲し濃縮させるための結合剤を内蔵している。例えば、蛋白質分析対象物が“サンドイッチ ”検定技術を用いて確定されることができ、その場合に分析対象物はチャンバー内に固定されて特定の分析対象物と結合する抗体によってチャンバー１４５内に捕獲される。捕獲された分析対象物は例えばアルカリ性ホスファターゼからなる酵素抗体共役と蛋白質分析対象物と特に結合する抗体とで識別される。フルオレセイン燐酸塩が標識酵素のための発色性基体としてチャンバー１４５内に導入される。アリカリ性ホスファターゼが基体上に作用してチャンバー１４７内に固定された抗フルオレセイン抗体によって捕獲されるフルオレセインが生成される。チャンバー１４７内には例えば構造部壁面に固着された材料によって疎水性環境が形成されると、捕獲剤又は反応混合成分、例えば界面活性剤又は膠質粒子形成剤が結合フルオレセインからの蛍光性信号を改善するであろう。発色団の検出はチャンバー１４７内で実行され、あるいは発色団が他の装置において検出されるために出口部１４９を介して装置から取り除かれることができる。この確定を実行する場合に４ニトロフェニール燐酸塩又は４メチルウンベリフェロン燐酸塩等の他の基体が脱燐酸化生成物を捕獲するために使用される結合剤とともに選択されることができる。第９図には本件発明を実施する場合に使用されることのできる生物学的検定装置の他の実施形態が示されている。装置１５０の基体１５１には口部１５２ａ〜１５２ｅ、流通チャネル１５４ａ〜１５４ｇ、反応チャンバー１５６ａ、１５６ｂ及び捕獲／検出チャンバー１５８が微細組立てされている。反応チャンバー１５６ａ、１５６ｂは各々屈曲メソ規模チャネルを含む。屈曲チャネルの通路長さはサンプル試薬の混合及び添加のタイミングが一致しうるようにデザインされることができる。この形式の装置は装置内の口部と一致される口部を有する取付け基部と組合せて利用されることができ、その取付け基部は装置の流通システムからの流体を分配し受け取ることができ、選択的にはチャンバー１５８内の積極的な又は量的な結果を光学的に検出することができる。装置の１つの用途において、サンプルのコレステロール成分が確定されることができる。コレステロールエスタラーゼが入口部１５２ａを介して供給され、バッファ及びサンプルが入口部１５２ｂ、１５２ｃを介して各々加えられる。次に、混合物はチャネル１５４ｄを経て屈曲した混合／反応チャンバー１５６ａに送られる。混合及び反応の時間は屈曲チャネルを適切な長さに微細加工し、流速を制御することにより予め設定されることができる。コレステロールオキシダーゼが口部１５２ｄを介して加えられ、チャネル１５４ｇを経て屈曲チャネル１５６ｂに送られ、そこでコレステロールオキシダーゼとチャネル１５６ａ内の流体との間のタイミングのよい混合及び反応が起こる。上述と同様の加熱手段が装置を３７℃又はそれ以上に保持するために設けられることができる。発色性基体が検出のために流通チャネル（図示せず）を介して１５３ｅに導入される。積極的な又は量的な結果が例えばチャンバー上に配置された光学的窓を介して検出チャンバー１５８を観察することにより光学的に検出されることができる。検出チャンバー１５８には酵素反応の生成物を捕獲し、従って検出を促進させる能力のある固定結合半剤が設けられることができる。この装置は臨床学的酵素反応又は他の反応の範囲に適用されることができる。第９Ｂ図に示されるたの実施形態によれば、識別された蛍光性分析対象物の捕獲は分析対象物及び分析対象物とリリース可能に結合する特定の結合剤とを含むチャンバー１５８ａ内で起こる。リリースされた識別済み蛍光性分析対象物はチャンバー１５８ｂ内で検出のために捕獲される。第９Ｃ図に示されるさらに他の実施形態において、流通チャネル１５４ｆは流通活路がチャネル１５４ｅに比してより小さな断面積をなし、これにより装置を通過する試験流体の流れが制限されるように収縮されることができる。第９Ｃ図に示されるように、チャネル１５４ｆは各分岐チャネルで小さな寸法を有し、結果的に狭い流通通路を与える平行流通通路のパターンで構成されている。この装置は種々の凝集検定の実行に利用されることができ、微粒子誘導凝集又は錯体合成物誘導凝集の現象が流通チャネル１５４ｆの分岐部分１５９を通過するサンプルの制限された流れに基づいて検出される。第１０Ａ図は種々の結合検定プロトコルを実行するためにデザインされたメソ規模分析装置１７０を概略的に示す。この装置は微量のサンプルと測定された少量の試薬とに基づいて分析対象物の範囲を確定することができ、装置内には検出されるべき識別された生成物が生成され、その結果全てのサンプル、未反応試薬及び反応生成物が装置内に閉じ込められて残存し、その後に廃棄されるようになっている。この装置は第６Ａ図を参照して説明された一般的形式の取付け基部（図示せず）と組合せて使用されることができる。かかる装置は装置を保持する収容凹所を有するとともに、流通ライン、及びサンプル、試薬、洗浄溶液およびその類似物を装置に分配するために共同するポンプ及びバルブを有する。また、取付け基部には全てここで説明されるように、温度コントロール及びセンサー手段、分析対象物の検出を促進する圧力センサー及び／又は電気コネクター、光学的検出手段、信号増幅及び計量手段が含まれる。また、この組合せは装置全体のシーケンス及びコントロール要素、計量情報の表示及び例えば取付け基部のマイクロプロセッサー介して又は外部コンピュータと接続されることによって記憶する手段を含む。この装置は上述のように０．０１〜１００μＬの範囲、好ましくは約０．５μ Ｌから約５０μＬまでの全容積を与えるように構成される流通通路が微細加工されている。使用に際しては微量の試験サンプル流体が入口部１７１に導入される。この試験サンプル流体は例えば入口部１７１に導入される前に、本件発明のサンプル前処理装置を通過させることにより予め濾過されることができる。他方、このサンプル流体は装置１７０内に導入された後に濾過されることもできる。内部濾過は横断流通濾過技術によって効率よく実現されることができる。第１０Ｂに示されるように、入口部１７１に導入された後にサンプル流体が最初に通過する流通通路１７２は、２つの隣接するＶ字状チャネル１７２ａ、１７２ｂに分割され、長手方向の障壁１７３によって分離され、これは基体材料で形成されるのが好ましい（しかし、カバープレート又はシートの一部とされ、そこから吊り下げられるであろう）。障壁１７３は装置のカバーとともに、第１０Ｃ図に示されるように、少なくとも１つの流通通路部分を形成し、これは流体が流通するのを許容するが、流体サンプルの微粒子成分、例えば細胞の流通を阻止するのに十分小さい寸法である。障壁１７３はサンプル流体を流通通路１７２ａには直接的に、流通通路１７２ｂには間接的に供給するように配置され、流通通路１７２ｂ内を通過する流体は入口部１７１に導入された予め濾過されていないサンプルに比して微粒子成分が実質的に減少されている。流通通路１７２は入口部の下流側において比較的小さな断面寸法から比較的大きな断面寸法を分岐するように、あるいは入口部の下流側において比較的大きな断面寸法と比較的小さな断面寸法とを集合させる壁面を備え、又少なくとも１つの流通通路の壁面にほぼ平行に配置される障壁１７３を備えて形成されることができる。かかるデザインはサンプル流体に非線形な流れを与え、流通通路部分１７４から微粒子を取り除くのを促進する。試験サンプル流体が装置１７０の外方で濾過される場合、上述の内部フィルターは不要とできる。他方、内部濾過されたサンプル流体は入口部１７５を介して直接、従って流通通路１７２をバイパスして装置内に導入されることができる。また、必要な場合にはバッファが希釈されたサンプル流体の前処理のために口部１７５を介して導入されることができる。過量のバッファは出口部１７６に収集されることができる。流通通路１７２ａに捕獲された微粒子物質は第１０Ｂ図に示されるように出口部１７６に送られる。流通通路１７２ｂの濾過物質は次に計量チャンバーとして機能するように適切な寸法に設定された流通通路１７７内に送られ、分析のために所定のサンプル量が与えられる。この所定のサンプル量は通常は約１μＬ程度であろう。装置１７０には分析のために装置内のサンプル流体の所望量を計量するのを促進するために、スケール１７８が例えばエッチング等で設けられることができる。規定のサンプル量を装置１７０内に導入することを可能とすることにより、流通通路１７７はまた分析対象物の計量を許容することとなる。装置１７０内に、又はかかる装置と共に使用されるようにデザインされた取付け基部内に組み込まれた適切な推進機構（図示せず）が計量されたサンプル流体を流通通路１７９に搬送するために採用されることができ、これは選択的にはサンプル流体を結合検定を実行する場合に使用されるプライマリー試薬と混合するために設けられる。装置１７０９内にかかる混合チャンバーを含むことは分析対象物とプライマリー試薬との間の迅速で完全な反応を達成する上で有益である。サンプル流体、試薬、バッファ及びその類似物を装置１７０の流通システムに搬送するための適切な推進機構には種々のポンプ、例えば微細機械ポンプ、ダイヤフラムポンプ、シリンジポンプ、容積閉鎖ポンプ、同様に内方浸透圧誘導流、ガスの電気化学的旋回による誘導流及び当業者に公知の他のポンプ手段が含まれる。プライマリー試薬は入口部１８０を介して装置内の流通通路１７９に直接的に分配されることができる。このプライマリー試薬は流通通路１７９に導入された後、計量されたサンプル流体と連続的に又は基本的には同時に混合されるようになる。過量のフライマリー試薬は出口部１８１う介して流通システムから送り出されることができる。プライマリー試薬の供給源は選択的には装置１７０内に設けられることのできる内部格納チャンバーとされることができる。他方、プライマリー試薬は上述の第６Ａ図で説明された取付け基部等、検定装置とともに使用される取付け基部内の貯蔵器から、あるいは装置外部の他の供給源から装置内に分配されることができる。このプライマリー試薬は乾燥又は凍結乾燥の形態、あるいは他の適切な形態で溶液、ゲル又はニートとして格納されることができる。例えば、プライマリー試薬は流通通路１７９内の場所において凍結乾燥されることができ、その場合に例えば入口部１８０を介して導入される試験サンプル流体又は適切な溶媒がフライマリー試薬を溶解するために使用されることができる。他方、試験サンプル流体又は溶媒は上述のように流体搬送手段により流通チャネル１７９から第１０図に示される流通システム外方の貯留チャンバー（図示せず）に案内され、プライマリー試薬を溶解させることもできる。さらに、加熱手段又は撹拌手段（図示せず）が貯留チャンバーに採用されてそこに貯留されたプライマリー試薬の溶解を促進させることもできる。サンプル流体と溶解されたプライマリー試薬とからなるプライマリー反応混合物は又、上述のように、乱流を促進させる構造的要素を有する流通チャネル１７９内で反応させることもできる。撹拌手段又は他の手段がフライマリー反応混合物の十分な混合を確保するために設けられることができる。このプライマリー反応混合物は所望の反応が終了するまでの十分な時間流通チャネル１７９内に保持されるようになる。第７図で説明したような、流通チャネル１７９内の温度を整える手段が、選択的にはプライマリー反応状況を高めるために利用されることができる。また、流通チャネル１７９内の温度検出する手段が必要な場合には設けられる。流通通路１７９内のプライマリー反応混合物の滞留時間と検出された温度とを相互に関連させるようにシステムの全体的機能を制御するマイクロプロセッサー又は類似の装置には温度検出手段が操作可能に接続されることができる。反応が完了すると、プライマリー反応混合物の全部又は一部が例えば上述のポンプ又は他の推進機構によって捕獲領域１８２及び検出領域１８３に送られることができ、そこでサンプル流体の１又は複数の原成分又はプライマリー反応生成物が監視され及び／又は検出される。他方、その存在又は濃度がサンプル流体内の分析対象物の存在又は濃度と相互に関連する、２次反応の生成物が分析対象物の確定に採用されることもできる。これらは結合検定を実行する場合に一般的に用いられる、装置１７０と関連して利用される検出技術である。簡単に言えば、これらは他の試験試薬によって実行されるような化学的試験；例えばプライマリー反応の間の化学的変化によって招来される分析対象物の特性における変化、例えば吸光度や波長におけるシフト、フルオレセイン分極の変化、フルオレセインストークスシフトにおける変化、及びその類似における変化を検出する分光器の使い方；顕微鏡、画像解析機又は類似の手順によって測定される凝集；及び反応したプライマリー混合物の電気化学的挙動の測定、例えば電流計及び／又は電位差計／電解電量計の技術による特定の測定を含む。分析対象物の確定のための２次反応の実行に関し、流通通路１８２によって決定される捕獲領域が設けられ、捕獲領域には上述の形式の流体搬送手段によって反応したプライマリー混合物の全部又は一部が送り込まれ、捕獲領域内ではプライマリー反応混合物内の生成物の１又は複数の成分が表面への結合によって捕獲されることができ、結果的に検出及び／又は計量が行われる。捕獲試薬は流通通路１８２の壁面上、流通通路１８２内に存在する微粒子又はビーズの表面上、あるいは両者の上に固定されることができる。プラスチック、ラテックス、シリカ又は、電磁気要素を含む適切な支持材料からなり、フライマリー反応混合の生成物に特に結合する能力のある固相捕獲試薬を流通通路１８２に予め充填するために、入口部又は充填穴が設けられている。微粒子捕獲試薬は最終的には乾燥又は凍結乾燥される湿式スラリー、又は乾燥のいずれかの形態で流通通路１８２に注入されることができる。いずれの場合に流通通路への充填は選択的には振動手段又は他の手段によって補助されることができる。捕獲試薬の可動固相体は１０ナノメータから１０ミクロンまでの寸法を有する微粒子又はビーズからなり、ビオジン化され又は共役抗体が特に結合するアビジン、ストレプアビジン又は他の基体の表面コーティングがなされている。流通通路１８２には流通を制限する構造的要素１８９ａ、１８９ｂ又は他の手段が設けられて流通通路１８２内に捕獲試薬を閉じ込める一方、流体の通過を許容している。また、微粒子捕獲試薬は第８Ａ図について説明されたように流通通路１８２内に閉じ込められることができる。プライマリー反応混合物は捕獲試薬との反応が公知の程度まで進行する、好ましくは基本的に終了するのに十分な時間だけ流通通路１８２内に残留されるようになる。流通通路１７９に関して上記で説明したように、流通通路１８２内の温度を整え、検出する手段が選択的には設けられることができる。プライマリー反応混合物の捕獲された生成物は２次反応の進行前に洗浄されるのが好ましい。２次反応のための試薬溶液は入口部１８５を介して装置１７０に直接分配される。過量の２次試薬は出口部１８６又は１８７を介して流通システムから取り除かれる。他方、２次反応のための試薬は溶解の前には保持されるとともに、装置１７０、装置と共に使用される取付け基部又は装置外部の幾つかの他の便利な供給源の貯留チャンバー内で使用される。１又は複数の流通ラインは装置１７０内の流通通路と適切に接続されるとともに、推進機構に操作可能に結合され、選択的に溶媒を入口部から、貯留された試薬が溶解されて２次反応溶液を生成する上述の２次貯留チャンバーに向けて搬送するように設けられる。２次反応のための試薬は捕獲されたプライマリー反応生成物と共役する酵素を特定する酵素基質、２次反応溶液に溶解した時に結合したプライマリー反応生成物の洗浄を補助する物質とを含む。２次反応は好ましくは流通通路１８２で起こり、２次反応溶液が捕獲したプライマリー反応生成物と反応する。２次反応生成物は光吸収特性、蛍光特性、燐光特性に基づいて検出可能な分子又はイオン；その放射特性によって検出可能な分子又はイオン；あるいは核磁気共鳴特性又は常磁性によって検出可能な分子又はイオン；の群から選択される物質である。２次反応の生成物は当該技術分野において公知の手順によって増幅されてその検出を高めることができる。例えば、酵素増幅反応が採用され、２次反応溶液内における非蛍光性先駆物質から生成されたフロロオレがリリースされる。２次反応が終了した後、生成結果物は流通通路１８２内、又は結果的に検出領域１８３において、あるいは装置１７０外部の検出器において検出され、計量される。サンプル流体の流通通路を横断する、流通通路１７７及び１８３の好ましい断面寸法は約１００μｍの幅、７０μｍの深さである一方、サンプル流体の流通通路を横断する、流通通路１７９及び１８２の好ましい断面寸法は約４００μｍの幅、７０μｍの深さである。これらの寸法は上述のようにメソ規模内にある。捕獲及び分析対象物の検出の目的で、ポリクロナル及びモノクロナル抗体の両方を採用した免疫学的計量（サンドイッチ）検定及び拮抗的な免疫学的検定を含む種々の結合検定プロトコルが装置１７０内で実行されることができる。検出抗体の１つの形態は固相上に捕獲された後、結合半剤として検出可能なフロロオレである共役標識を含む。検出抗体の他の形態はプライマリー反応生成物からリリースされた後、検出されるフロロオレである共役標識を含む。検出抗体の他の形態はホースラディッシュ・ペルオキシダーゼ又はアルカリ性ホスタファーゼ等の共役酵素半剤を含む。洗浄工程は装置１７０から潜在的に干渉する物質を除去するのに適切な場合に実行される。過量のサンプル流体、試薬、洗浄溶液及び類似物は結合されるとともに、種々の流通通路及び構造要素から、好ましくは装置１７０内の十分な容積の単廃棄容器内に追い出され、全てのサンプル流体及び反応生成物が廃棄のために安全に収容される。第１１Ａ図は生物学的な細胞含有の流体サンプル内の細胞内ポリヌクレオチドの存在を確定し、次に特定のヌクレオチド連鎖の検定を実行するために使用される分析装置１９１を概略的に示す。基体１９２上にはメソ規模の流通通路１９４ａ〜１９４ｃが微細加工され、これは細胞分離チャンバー１９６ａ、細胞溶離チャンバー１９６ｂ、フィルター要素１９７、部分１９８ａ及び１９８ｂを有するポリヌクレオチド増幅チャンバー、及び検出領域１９９を有する。また、メソ規模流通システムには流体出入口部１９３ａ〜１９３ｄが設けられている。この装置は第６Ａ図に付いて説明されたような取付け基部と組合せて使用されることができる。最初に、上述の取付け基部内のバルブが口部１９３ｃ及び１９３ｄを閉じる一方、口部１９３ａ及び１９３ｂを開くように作用する。例えば、サンプル前処理装置から送られてきた混合細胞を含むサンプルが、ポンプ（図示せず）等の適切な推進機構によってサンプル入口部１９３ａに案内され、流通チャネル１９４ａを経て分離チャンバー１９６ａに送られる。チャンバー１９６ａはチャンバー壁面上に固定された結合半剤を含み、これはサンプル内における所望の形式の細胞上の分子表面に選択的に結合する。残りの細胞成分は口部１９３ｂを介して基体を出る。チャンバー１９６ａ内で所望の形式の細胞と結合した後、洗浄し及び目標細胞の分離を確保するために、流れがバッファを伴って継続される。次に、口部１９３ｂが閉じられ、口部１９３ｃが開かれる。流れは次に固定された細胞をチャンバー１９６ａから取り除くために十分に増加される。流れが継続されて細胞をチャンバー１９６ｂ内の突部１９５を貫通する膜を通過させて細胞を開裂して細胞内物質をリリースさせる。サンプルの流れはフィルター１９７を通過するまで継続されて大きな細胞膜及び破片が除去され、濾過物質は流通チャネル１９４ｂによってＰＣＲチャンバー部分１９８ｂに接続されたメソ規模チャンバー部分１９８ａに送られる。ＰＣＲ検定に必要な標識ポリメラーゼ、プライマー及び他の試薬は次にその供給源（図示せず）から口部１９３ｃを介して部分１９８ｂに加えられ、分離された細胞副次集団からの細胞内溶解性成分とＰＣＲ試薬との混合を許容する。（反応混合物質が蒸発しないことを確保し、装置からの損失を防止すべく）口部が閉じられると、ポンプ（図示ぜす）等の推進機構が口部１９３ｂに駆動力を加え、ＰＣＲサンプル及び試薬を各々９４℃と６５℃に設定された口部１９８ａと口部１９８ｂとの間の流通チャネル１９４ｂに循環させ、複数のポリヌクレオチドの溶解及び重合のサイクルを実行し、試料のポリヌクレオチドの増幅を許容する。次の処理工程の前に、口部１９３ｃが閉じられ、口部１９３ｄが開かれる。同一の推進力が次に細胞集団から分離されて増幅されたポリヌクレオチドを、第９Ｃ図について説明したような流通チャネルのパターンの形態をなす検出領域１９９に案内するのに使用される。制限された領域での減少された流れは増幅されたポリヌクレオチドの生成物の存在を積極的に示すのに役立ち、検出領域１９９を覆って配置されたガラスカバーを介して光学的に検出されることができる。他方、増幅されたポリヌクレオチドの生成物はパーキンエルマー社から市販されている“ＴａｑＭａｎ”（登録商標）試薬等、上述の目的のために開発された商業的に市販されている試薬を用い、反応チャンバー内で直接に検出されることができる。また、増幅されたポリヌクレオチドは当該技術分野で公知の種々な方法、例えばエチジウム臭化物の存在下におけるアガロースゲル内での電気泳動法を用い、装置の外部で検出されることもできる。第１１Ｂ図には本件発明を実施する場合に有用な分析装置の他の実施形態が示されている。この装置２１０はメソ規模ポリヌクレオチド増幅領域２２２Ａが微細形成された基体２１４を含む。この装置は第７図に示される取付け基部９０と類似の取付け基部と組合せて使用されることができる。この取付け基部は装置２１０内の口部２１６Ａ、２１６Ｂ、２１６Ｃ、２１６Ｄに接続された流通通路が設けられている。また、この取付け基部は口部２１６Ａ、２１６Ｂ、２１６Ｃ、２１６Ｄが機械的に開閉されることを許容するバルブを含む。１つの実施形態において、装置の流通システムは液圧的に満杯に維持され、取付け基部内、又は装置自体内のバルブは流体の流れを案内するのに利用されることができる。チャンバー２２２ＡはＰＣＲのために必要な脱交雑の温度、アニール及び重合の加熱を与えるのに適切な温度に加熱及び冷却される。反応領域の温度は第７図で説明したように制御されることができる。第１１Ｂ図に示される流通システムはここで説明される一般的な形式の、フィルター要素２２４を含み、分析の障害となる傾向のあるサンプル流体の濾過可能な成分を除去するようになっている。操作において、ＰＣＲに必要なポリメラーゼ酵素及び他の試薬を含むサンプルは入口部２１６Ａを介して反応チャンバー２２２Ａに分配される。口部が閉じられると、加熱要素が次に脱交雑に適した温度と、アニール及び重合に適した温度との間で反応チャンバーを温度変動させるために利用されるＰＣＲ反応サイクルが終了すると、口部２１６Ｂ及び口部２１６Ｄが開かれ、チャンバー２２２Ａの内容物を、例えばビーズ２９２に固定されたポリヌクレオチドの探子を含む検出領域２２２Ｂに送る。ポリヌクレオチドのための積極的な検定は検出領域内のビーズの凝集によって示される。ポリヌクレオチド増幅はここではＰＣＲを特に参照して説明されているが、本件発明の装置及びシステムが他の種々のポリヌクレオチド増幅反応にも効果的に等しく利用されることができることは当該技術分野の当業者には理解されるであろう。かかる他の反応はポリメラーゼ連鎖反応等の熱的に従属したものであるか、又はそれらは単温度（例えば、核酸連鎖に基づく増幅（ＮＡＳＢＡ））で実行されることができる。さらに、かかる反応にはＤＮＡリガーゼ、Ｔ７ＲＮＡポリメラーゼ及び／又は逆転写酵素、その他を含む、広範な種々の増幅試薬及び酵素を採用できる。さらに、ポリヌクレオチドの変成は公知の化学的手法又は物理的手法自体、又はこれらと温度変化とを組合せた手法によって達成されることができる。本件発明の装置において実行されるポリヌクレオチド増幅反応は限定されるものではないが、次のものが含まれる：(1)自立式連鎖複製（３ＳＲ）及び螺旋置換増幅（ＳＡＤ）；(2)目標ポリヌクレオチドに固着される信号の増幅に基づく手法、例えば“分岐連鎖”ＤＮＡ増幅（チロン社.,エメリビル，ＣＡ）；(3) 増幅又は探子ＤＮＡに基づく手法、例えばリガーゼ連鎖反応（ＬＣＲ）及びＱＢレプリカーゼ増幅（ＱＢＲ）；(4)転写に基づく手法、結紮活性化転写（ＮＡＳＢＡ）；及び(5)種々の他の増幅手法、例えば修復連鎖反応（ＲＣＲ）及び繰り返し探子反応（ＣＰＲ）（これらの手法及びその商業上の販売の概要についてはジェネシスグループ、モントクレア、ＮＪ；ザ・ジェネシス・レポート・ＤＸ、３巻第４号、２月１９９４の２〜７頁参照）。本件発明のサンプル前処理装置は本件出願と同時に出願された米国特許出願第０８／３０８，１９９（代理人Ｎｏ．Ｇ１１５８）の主題である、メソ規模ポリヌクレオチド増幅装置と関連して使用されることができる。最後に説明した出願の開示全体はここで参照されることによって明確にされる。簡単に言えば、最後に説明した特許出願のサンプル流体内の予め選択されたポリヌクレオチドの増幅のためのメソ規模装置に関する。この装置には約０．１〜１０００μｍの断面寸法を少なくとも１つ有するポリヌクレオチド増幅チャンバーを含んで微細加工された基体が設けられている。また、この装置にはチャンバーにサンプルを導入するため、必要な場合にチャンバーを排気するため、選択的には装置から生成物又は廃棄物質を取り除くため、反応チャンバーと流体伝達関係にある少なくとも１つの口部が含まれている。反応チャンバーには予め選択されたポリヌクレオチドの増幅のために必要な試薬が設けられている。また、この装置には反応チャンバーの内容物を熱的に整えて予め選択されたポリヌクレオチドを増幅するための手段が含まれている。反応チャンバーは熱的な調整を促進するために高い体積表面比でもって形成されるのか好ましい。また、増幅反応チャンバーには必要な場合には反応チャンバーの壁面を構成する物質によって増幅反応が阻害されるのを抑制する混合物が含まれている。また、第４図、第６Ａ図、第６Ｂ図、第７図に各々示される取付け基部３０、５０、７０、９０は計量された量のサンプル、試薬、バッファ及び類似物を分配し、同時に上述の分析プロトコルの実行と関連して装置にサンプル又は他の流体をタイミングよく添加することを実行するのに利用されることができる。これらの場合においてマイクロプロセッサーが取付け基部に含まれる時、１つ又は一連の分析のためのデータを集めることを助けるのに使用されることができる。分析対象物の確定は上記ではサンプル流体として全血を特に参照して説明されたが、この試料の分析対象物には例えば抗凝固剤を含む全血、希釈された全血、溶離された全血、検定試薬を含む全血、血清、血漿、尿、精液、髄液、羊水、洗浄液、組織抽出物、細胞懸濁液、及びここで述べられる装置及びシステムを用いて分析されるのに有益な他のサンプル流体等、の他の生物学的流体を含む、最初のものから変化した試験サンプル又は試料に存在するものが含まれる。第１２Ａ図ないし第１２Ｄ図にはここで説明された装置の流通通路内に配置されることのできる微細加工され、制限された流通のセパレータの各種の他の実施形態が示される。第１２Ａ図のセパレータは複数の仕切２５１の形態をなし、チャネル２５３の対向表面２５２ａ、２５２ｂから突出し、チャネルに沿って長手方向に整列された、一連の流通通路部分２５４ａ、２５４ｂを形成する。チャネル２５０の底面から突出する１又は複数の中間仕切２５５が、１又は複数の仕切２５１の下流対面部分に隣接して配置され、整列された流通通路２５３によって設けられた流通通路内の障壁又はバッフルとして起立している。比較的狭い流通通路２５４ａ、２５４ｂを比較的高速度で通過するサンプル流体は、平行仕切の間のスペース内に分散される一方、速度を減速し、かかるスペースのコーナーのデッドスペース内を移動する傾向にある。次に、サンプル流体が次の内部連続仕切のスペース内を通過すると、微粒子物質が各々デッドボリューム内に各々保留される。従って、その後の内部仕切スペース内の各通路により、微粒子物質は累積的に保留され、サンプル流体は仕切を通過して下流に流れると、次第に純化されるようになる。十分な数の仕切を一連に設けると、微粒子の濃度を段階的に減少させることが可能となり、その効率は予め設定されることができる。バッフル２５５によってデッドボリューム領域内でサンプル流体を案内することを補助できる。第１２Ｃ図には障壁２５７によって形成され、チャネル２５０の底面２５６から突出するダム形式のセパレータ構造が示されている。第１２Ｃ図及び第１２Ｄ図に示されるセパレータ構造は微粒子の性質を利用し、重力の影響で降下させるようになっている。これは赤血球の沈降分離を行うことによって全血の分析に特に有用である。サンプル流体が障壁２５７上の高速で通過した後、即座に減速する。チャネル２５０の床面に向けて降下した微粒子物質は、支持のより低い速度に遭遇し、渦流によって次に続く障壁を越える可能性が減少される。かかる一連の障壁を越えるサンプル流体の通路によって微粒子濃度が段階的に減少され、徐々に純化されたサンプル流体が生成されることができる。カバープレート２６０から吊り下げられた１又は複数の舌片はサンプル流体を下方に案内するのを補助する。次の実施例は本件発明をより詳細に説明するために提供される。これらの実施例は例示であることを意図し、発明を限定するものではない。実施例１プラスチック・シリコン複合の検定装置はシリコン基体１３１を覆ってプラスチック（３Ｍ透明シート）カバーを取付けることによって組立てられ、第８Ａ図に概略的に示すように、流通チャネル１３２ａ、１３２ｂが微細加工され、チャネルの両端には入口部１３３が微細加工されている。（０．０５Ｍソディウム・バイカーボネイト、ｐＨ９．６内への）抗Ａ希釈溶液と、塩類へのＡ型血液の１：１０希釈溶液とがホルダーを用い、シリンジを介してチャネル１３２ａ、１３２ｂの対向端部の入口部１３３に導入された。溶液は中央チャンバー１３５で一緒に混合され、凝集が光学顕微鏡によってプラスチックカバーを通して観察された。その結果が下記表に示される。実施例２マウスＩｇＧ溶液（０．０５Ｍソディウム・バイカーボネイト、ｐＨ９．６内に５０μｇ／ｍＬ）（ＳＩＧＭＡＣａｔ．Ｎｏほ１−５３８１）と、ＰＢＳバッファへのヤギ抗マウスＩｇＧ（Ｈ＆Ｌ）ーフルオレセイン・カルボキシレート・ビーズ（ポリサイエンス社）の１：２０希釈溶液が実施例１での説明のように準備された他の検定装置のチャネル１３２ａ、１３２ｂの対向端部の入口部にホルダーを用い、シリンジを介して導入された。溶液は反応／検出領域１３５で一緒に混合され、凝集が光学顕微鏡によってプラスチックカバーを通して観察された。本件発明の特定の実施形態が上記で説明され及び／又は例示されたが、上述の説明から当該技術分野の当業者には種々の他の実施形態が明らかであろう。従って、本件発明は説明され及び／又は例示された特定の実施形態に限定されず、請求の範囲に記載の範囲内において種々の変形及び改良が可能である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号０８／３３８，７２８ (32)優先日 1994年11月14日 (33)優先権主張国米国（ＵＳ） (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＡＵ，ＣＡ，ＣＮ，ＪＰ，ＭＸ，ＲＵ

Claims

【特許請求の範囲】１．分析のための微粒子成分を含む試験サンプルの前処理用の装置であって、上記装置が流体伝達関係にあるサンプル入口部及び出口部と、上記入口部と出口部との間に配置されるセパレータとを含むサンプル流通通路を備え、上記セパレータが上記微粒子成分が収集される流域でセパレータ領域を区画する上流対面部分を有し、また、上記セパレータ領域と流体伝達関係にあり、収集された微粒子成分を上記濾過領域から送り出す流通チャネルを備え、上記チャネルが搬送流体を上記分離領域内にかつ上記セパレータの上流対面部分を越えて案内する入口部分と、上記搬送流体を上記セパレータの上流対面部分を越えて上記分離領域外方に案内する送り出し部分を有し、上記流通通路及び流通チャネルの少なくとも１つが少なくとも１つのメソ規模寸法を有する試験サンプル前処理装置。２．上記流通通路が少なくとも１つのメソ規模寸法を有し、上記セパレータが上記流通通路内に流れの制限された領域を含み、上記流れの制限された領域が上記流通通路の最小のメソ規模寸法よりも小さい少なくとも１つのメソ規模寸法を有するとともに上記試験サンプルから上記微粒子成分を分離するのに十分に小さい少なくとも１つの通路部分によって形成されている請求項１記載の試験サンプル前処理装置。３．上記少なくとも１つの通路部分は上記通路部分の少なくとも一部分が上記流通通路に対して一般的に垂直であるような少なくとも１つの折曲げ部分を有する請求項２記載の試験サンプル前処理装置。４．上記流通通路及び上記流通チャネルが剛性基体の表面に形成され、上記表面に取付けられたカバーによって覆われている請求項１記載の試験サンプル前処理装置。５．上記セパレータが上記流通通路に配置され、試験サンプルの上記流通通路に沿った流れを制限する、上記基体の少なくとも１つの一般的に起立した突起部の形態をなす請求項４記載の試験サンプル前処理装置。６．上記カバーが透明である請求項４記載の試験サンプル前処理装置。７．請求項１の装置と上記装置と共に使用される取付け基部との組合せ装置であって、上記取付け基部が、上記装置のホルダー、上記装置のサンプル入口部と内部接続された試験サンプル入口溝、及び上記流通通路に沿って試験サンプルを移動させる推進機構を含む組合せ装置。８．上記取付け基部がさらに上記試験サンプルの貯留器を含む請求項７記載の組合せ装置。９．上記取付け基部がさらに上記流通チャネルの上記入口部分と内部接続された搬送流体入口溝と、搬送流体を上記流通チャネルに沿って移動させる推進機構とを含む請求項７記載の組合せ装置。１０．上記取付け基部がさらに上記搬送流体の貯留器を含む請求項９記載の組合せ装置。１１．流体サンプル内の分析対象物を確定するシステムであって、上記システムが請求項１記載のサンプル前処理装置と分析対象物の検出装置とを含み、分析対象物の検出装置が：サンプル入口部；及び流通システム；上記サンプル前処理装置の流通通路の出口部；を決定するように組立てられた剛性基体を含み、上記流通システムが：上記入口部と流体伝達関係にある分析対象物の検出領域で、上記分析対象物と反応して上記分析対象物を確定しうる検出可能な生成物を生成する試薬を有する上記領域と、上記生成物を検出する検出器とを含み：上記サンプル前処理装置の流通通路の出口部が上記分析対象物の検出装置の上記サンプル入口部と流体伝達関係にある、分析対象物の確定システム。１２．上記分析対象物の検出装置において、サンプル流通チャネルが上記入口部及び上記分析対象物の検出領域と内部接続され、上記分析対象物の検出領域及び上記サンプル流通チャネルの少なくとも１つが少なくとも１つのメソ規模寸法を有する請求項１１記載の分析対象物の確定システム。１３．上記試薬が特に上記分析対象物に結合する結合物質である請求項１１記載の分析対象物の確定システム。１４．上記分析対象物が抗原であり、上記結合物質が抗体てある請求項１３記載の分析対象物の確定システム。１５．上記分析対象物が配位子であり、上記結合物質が受容体である請求項１３記載の分析対象物の確定システム。１６．上記分析対象物が所定連鎖の核酸分子であり、上記結合物質が上記分析対象物の連鎖に対して相補的又は同一源の連鎖を有する核酸分子である請求項１３記載の分析対象物の確定システム。１７．細胞由来の所定のポリヌクレオチドの分析を実行する装置をさらに含み、上記分析がポリヌクレオチド増幅反応からなり、上記ポリヌクレオチド分析装置が：サンプル入口部；及び流通システム；を決定するように組立てられた剛性基体を含み、上記流通システムが：ポリヌクレオチドを増幅する試薬を含む、上記入口部と流体伝達関係にあるポリヌクレオチド増幅領域、上記サンプル前処理装置の流通チャネルの送り出し部分と上記細胞を溶離する上記ポリヌクレオチド増幅領域とを仲介する溶離手段、上記ポリヌクレオチド分析装置のサンプル入口部と流体伝達関係にある上記サンプル前処理装置の流通チャネルの送り出し部から構成される、請求項１１記載の分析対象物の確定システム。１８．上記装置の入口部及び上記ポリヌクレオチド増幅領域と内部接続された、上記ポリヌクレオチド分析装置内のサンプル流通チャネルをさらに含み、上記ポリヌクレオチド増幅領域及びこれに接続されたサンプル流通チャネルの少なくとも１つが少なくとも１つのメソ規模寸法を有する請求項１７記載の分析対象物の確定システム。１９．請求項１１のシステムと上記システムと共に使用される取付け基部との組合せシステムであって、上記取付け基部が上記システムのホルダー、上記サンプル前処理装置のサンプル入口部と内部接続された試験サンプルの入口溝、及び試験サンプルを上記コンダクター前処理装置の流通通路に沿って移動させる推進機構をさらに含む組合せシステム。２０．上記取付け基部がさらに上記試験サンプルの貯留器を含む請求項１９の組合せシステム。２１．請求項１７のシステムと上記システムと共に使用される取付け基部との組合せシステムであって、上記取付け基部が上記システムのホルダー、上記サンプル前処理装置のサンプル入口部と内部接続された試験サンプルの入口溝、上記サンプル前処理装置の流通通路に沿って上記試験サンプルを移動させる推進機構、上記サンプル前処理装置の流通チャネルの上記入口部と内部接続された搬送流体の入口溝、及び上記流通チャネルに沿って上記搬送流体を移動させる推進機構、を含む組合せシステム。２２．上記取付け基部がさらに上記搬送流体の貯留器を含む請求項２１記載の組合せシステム。２３．上記取付け基部がさらに上記分析対象物検出装置又は上記ポリヌクレオチド分析装置内の上記試験サンプルのパラメータを検出する検出器を含む請求項２１記載の組合せシステム。２４．細胞由来の所定のポリヌクレオチドの分析を実行するシステムであって、上記分析がポリヌクレオチド増幅反応からなり、上記システムが請求項１記載のサンプル前処理装置及びポリヌクレオチド増幅を実行する装置から構成され、上記ポリヌクレオチド増幅を実行する装置が：サンプル入口部；及び流通システム；を決定するように組立てられた剛性基体を含み、上記流通システムが：ポリヌクレオチドを増幅する試薬を含み、上記入口部と流体伝達関係にあるポリヌクレオチド増幅領域、上記サンプル流通チャネルと少なくとも１つのメソ規模寸法を有するポリヌクレオチド増幅領域と上記細胞を溶離するための上記反応領域内の溶離手段との少なくとも１つ、上記ポリヌクレオチド増幅領域のサンプル入口部と流体伝達関係にある上記サンプル前処理装置の流通チャネルの送り出し部、を含む分析システム。２５．上記ポリヌクレオチド増幅装置において、上記サンプル流通チャネルが上記入口部と上記ポリヌクレオチド増幅領域とを内部接続し、上記ポリヌクレオチド増幅領域及びこれに接続されたサンプル流通チャネルの少なくとも１つが少なくとも１つのメソ規模寸法を有する請求項２４記載の分析システム。２６．微粒子成分を含む試験サンプル内の分析対象物を確定するためのシステムであって、上記システムがサンプル前処理装置と分析対象物の検出装置とからなり、上記サンプル前処理装置が流体伝達関係にあるサンプル入口部及び出口部と、上記入口部と出口部との間に配置されるセパレータとを含むサンプル流通通路を有し、上記セパレータが上記微粒子成分が収集される上記流通通路内のセパレータ領域を決定する上流他面部分を有し、上記分析対象物の検出装置が：サンプル入口部；及び流通システム；上記サンプル前処理装置の流通通路の出口部；を決定するように組立てられた剛性基体を含み、上記流通システムが：上記入口部と流体伝達関係にある分析対象物の検出領域で、上記分析対象物と反応して上記分析対象物を確定しうる検出可能な生成物を生成する試薬を有する上記領域と、上記生成物を検出する検出器とを含み；上記サンプル前処理装置の流通通路の出口部が上記分析対象物の検出装置の上記サンプル入口部と流体伝達関係にあり、上記流通通路及び上記領域の少なくとも１つが少なくとも１つのメソ規模寸法を有する、分析対象物の確定システム。２７．上記サンプル前処理装置において、上記サンプル前処理装置と流体伝達関係にあり、収集された微粒子成分を上記濾過領域から送り出す流通チャネルをさらに含み、上記チャネルが搬送流体を上記分離領域内にかつ上記セパレータの上流対面部分を越えて案内する入口部分、及び上記搬送流体を上記セパレータの上流対面部分を越えて上記分離領域外方に案内する送り出し部分を有する請求項２６記載の分析対象物の確定システム。２８．上記流通チャネルの少なくとも１つが少なくとも１つのメソ規模寸法を有する請求項２７記載の分析対象物の確定システム。２９．サンプル入口部、及び流通システムを決定するように組立てられた剛性基体を含み、上記流通システムが上記口部と分析対象物の検出領域との間を接続する流通通路を含み、上記流通通路及び上記検出領域の少なくとも１つが少なくとも１つのメソ規模寸法を有する、流体サンプル内の分析対象物を確定する装置において、フィルターが上記検出領域の上流側の上記流通通路内に配置され、上記分析対象物の確定の前に不溶性物質を上記サンプルから除去するようになっている分析対象物の確定装置。３０．不溶性残片を収集する排水溜めがさらに上記フィルターに近接して配置されている請求項２９記載の分析対象物の確定装置。３１．細胞を含有するサンプル流体内の目標とする細胞の副次集団を分離する方法であって：ａ）上記目標集団を特徴付ける蛋白質が結合された細胞膜を特定する固定された結合蛋白質が配置される、囲いを決定する壁面部分を有するメソ規模のサンプル流体流通通路を設ける；ｂ）可逆的な細胞表面蛋白質ー固定蛋白質の結合によって細胞目標副次集団の成分を捕獲することを許容する一方、他の細胞が通過することを許容する条件下で、上記囲いに細胞含有サンプル流体を通過させる；ｃ）上記細胞の目標副次集団をリリースさせるように上記囲い内の環境を制御する；工程を含む方法。