JP2009509549A - 磁気ビーズを用いて生体成分を精製するためのマイクロ流体デバイス - Google Patents

Abstract

生体試料中に存在する生体成分を生体試料から抽出することにより生体成分を精製する方法。本方法は生体試料を収容するための少なくとも１つのウェルと流体を取り込み、取り出すための少なくとも１つのチャネルとを有するマイクロ流体デバイスを用いて実行される。生体成分に対する親和性の要素を有する複数の磁気ビーズが適当な生体試料と共にウェルに取り込まれる。磁気ビーズに近接した生体成分を解放するよう生体試料を操作し、次に該磁気ビーズをウェル内で分離している間に生体試料を取り出す。生体成分に対する溶離溶液をウェルに取り込み、生体成分と共に溶離溶液をウェルから回収する。

Description

本発明は生体試料からの対象成分の単離に関する。特に、本発明の態様はマイクロ流体デバイス内で更に操作するために生体試料中の対象成分を精製して調製することに関する。

マイクロフルイディクスとは、少なくとも１つの内部長さ寸法（例えば深さ又は半径）が１ｍｍ未満のチャネルを流体が流れることを伴う一連の技術をいう。ベンチトップ型実験装置（例えばビーカー、ピペット、インキュベータ、電気泳動チャンバー、及び分析機器）の微小な同等物をマイクロ流体デバイスのチャネル内に形成することができる。１つのマイクロ流体デバイス上で複数の装置の機能を組み合わせることもできるので、通常は複数の実験装置を必要とするであろう完全な分析を１つのマイクロ流体デバイスで実行できる。通常、完全な化学的又は生化学的な分析を実行するよう構成されたマイクロ流体デバイスは、マイクロ・トータル分析システム（μ-ＴＡＳ）又は「ラボオンチップ（lab-on-a-chip）」と称される。

一般に、ラボオンチップ型マイクロ流体デバイス（単に「チップ」ともいう）は、機器内においてカートリッジ又はカセットなどのような交換可能な部品として用いられる。このチップと機器とが完全なマイクロ流体システムを形成する。この機器は、異なるアッセイを実行するよう構成されたマイクロ流体デバイスとインタフェースするよう構成でき、このことによりシステムの機能性が広げられる。例えば、市販されているAgilent 2100 Bioanalyzerシステムは、単に適当な種類のチップを機器内に配置することによって４つの異なる種類のアッセイ（すなわちＤＮＡ（デオキシリボ核酸）アッセイ、ＲＮＡ（リボ核酸）アッセイ、タンパク質アッセイ及び細胞アッセイ）とインタフェースするよう構成できる。

一般的なマイクロ流体システムでは、マイクロ流体チャネルのすべてがチップの内部に存在する。この機器は、種々の異なる機能、すなわち、チップ内のチャネルを通って流体を進ませる駆動力を供給する機能、チップ内の条件（例えば温度）を監視し制御する機能、チップから発する信号を収集する機能、流体をチップに取り込み、流体をチップから抽出する機能、その他たくさんのものを実行することによってチップとインタフェースする。一般に機器は、所望の分析を実行するため様々な種類のチップとインタフェースし且つ特定のチップとインタフェースすべくプログラミング可能なようにコンピュータ制御される。

しばしば、複雑な分析を実行するよう構成されたマイクロ流体デバイスは、交差するチャネルからなる複雑なネットワークを有することになる。しばしば、このようなチップ上で所望のアッセイを実行する場合、特定のチャネルを通る流れを別々に制御すること、及び流れを特定のチャネルからチャネル交差点を通るように選択的に方向付けることを伴う。相互接続された複雑なチャネル網を通る流体の流れは、超小型のポンプ及びバルブをチップ内に組み入れること、又は駆動力の組み合わせをチャネルに適用するすることにより実現できる。組み込み型のポンプ及びバルブを備えたマイクロ流体デバイスの例は、カリフォルニア工科大学のＤｒ．Ｓｔｅｐｈｅｎ Ｑｕａｋｅの研究が示されている米国特許第６，４０８，８７８号に記載されている。サウスサンフランシスコ、ＣＡのＦｌｕｉｄｉｇｍ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎは、Ｄｒ．Ｑｕａｋｅの技術を商品化している。マイクロ流体デバイス内で交差するチャネルからなる複雑なネットワークを通る流れを制御するために複数の電気的な駆動力を用いることは、オークリッジ国立研究所で行われたＤｒ．Ｊ．Ｍｉｃｈａｅｌ Ｒａｍｓｅｙの研究を示す米国特許第６，０１０，６０７号に記載されている。マイクロ流体デバイス内で交差するチャネルからなる複雑なネットワークを通る流れを制御するために複数の圧力駆動力を用いることは、Ｃａｌｉｐｅｒ Ｌｉｆｅ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｉｎｃ．（ホプキントン、ＭＡ）で開発された技術を示す米国特許第６，９１５，６７９号に記載されている。チップ内で流れを制御するために複数の電気的又は圧力の駆動力を使用することにより、チップ自体の上にバルブ及びポンプを作る必要がなくなるので、チップの構成が簡単になり、チップの価格が下がる。

従来の実験室での方法に比べてラボオンチップ型のマイクロ流体デバイスの固有の利点は、例えば、試料と試薬の消費量が減ること、自動化が容易なこと、表面対体積の比が大きいこと、及び反応時間が比較的速いことである。よって、マイクロ流体デバイスは診断アッセイをより速く、再現可能に、そして従来の装置よりも低コストで実行する可能性をもっている。マイクロ流体技術を診断用途に適用する利点は、マイクロフルイディクスの発展の初期に認識されていた。米国特許第５，５８７，１２８号には、Ｄｒ．Ｐｅｔｅｒ Ｗｉｌｄｉｎｇ及びＤｒ．Ｌａｒｒｙ Ｋｒｉｃｋａ（ペンシルベニア大学）が複雑な診断アッセイを実行できるいくつかのマイクロ流体システムを記載している。例えば、Ｗｉｌｄｉｎｇ及びＫｒｉｃｋａは、試料の調製、ＰＣＲ（ポリメラーゼ連鎖反応）増幅、及び検体の検出の工程が１つのチップ上で実行されるマイクロ流体システムを記載している。

マイクロ流体技術に基づく診断システムの大半はその可能性に到達することに失敗し、現在は少数のシステムが販売されているだけである。現在のマイクロ流体診断装置の主要な２つの欠点は、価格と試料調製の難しさに関係する。価格に関する問題が生じているのは、多くの一般的なポリマーなどチップ内で処理する安価な材料が、必ずしも診断用途に適するほど十分に化学的に不活性でもなく、光学的に透明でもないからである。価格の問題を解決するため、より高価な材料から製造されるマイクロ流体チップを再利用して１回当たりの使用コストを下げる技術が開発された。米国公開公報第２００５／００１９２１３号を参照のこと。しかしながら、前に処理した試料からの相互汚染の問題が生じ得る。これらの問題は各チップが１回だけ使用されるならば完全に解決されるものであり、このことが示唆しているのは、１回の使用後に廃棄できるほど十分安価にチップを製造できるように現在入手可能なポリマー材料の限界を克服することが最良の解決策であるということである。

未処理の生体試料（例えば血液又は他の体液）をマイクロ流体デバイス内で処理することは問題を含み得る。例えば、特にチャネル中にビーズも存在している場合、未処理の生体試料はマイクロ流体デバイス内の狭いチャネルを詰まらせ得る。したがって、従来技術によるマイクロ流体デバイスでは、試料を装置に取り込む前に未処理の生体試料を処理する必要がしばしばあった。改良されたマイクロ流体診断システムは完全に自動化されて試料の調製を行なうことができ、システムが行なうアッセイを十分に自動化するであろう。

試料中に存在する対象成分の濃度が低い場合にも問題が生じ得る。マイクロ流体チャネルの断面積は小さいので、マイクロ流体チャネルを通る試料の流量は小さい。よって、十分な量の低濃度の試料を抽出するために大量の試料を処理しなければならない場合には、抽出プロセスは非常に時間のかかるものとなり得る。かなりしばしば、対象の遺伝物質は未処理の生体試料中に低濃度で存在するので、マイクロ流体デバイス内でＰＣＲ増幅のための十分な遺伝物質を試料から抽出するのに非常に時間がかかり、ときどき数時間かかることもある。

例えば試験管、バイアル、及びマイクロタイタープレートなどのマイクロ流体システムにおいて未処理の生体試料から対象成分を抽出するために市販の磁気ビーズが使用されてきた。これらの試料精製システムの背後にある原理は十分に確立されている。試料精製システムにおける磁気ビーズは磁気コアを有し、この磁気コアは、対象成分に特異的に結合するリガンドでコーティングされている。よって、未処理の生体試料がビーズを含んだマイクロタイタープレートのウェル又はバイアルに注入されると、対象成分がビーズの外面に付着する。ビーズは磁性を有するので、永久磁石又は電磁石により生成された磁場によりバイアル又はウェル内の適所にビーズを保持できる。よって、試料の不要な部分は取り除く一方で、対象成分を含んだビーズをバイアル又はウェル中に保持できる。

磁気ビーズ試料精製キットは、ＩｎｖｉｔｒｏｇｅｎのＤｙｎａｌ（登録商標）Ｂｉｏｔｅｃｈ部など種々のベンダーにより販売されている。Ｄｙｎａｌ（登録商標）ＢｉｏｔｅｃｈはＤｙｎａｂｅａｄｓ ＤＮＡ ＤＩＲＥＣＴ（商標）なるブランド名で一連の磁気ビーズを市場に出しており、これは血液、うがい薬、頬の切屑、尿、胆汁、糞、脳脊髄液、骨髄、軟膜、及び冷凍血液を含めて種々の未処理の生体試料からＰＣＲ-ｒｅａｄｙ ＤＮＡを単離することができる。Ｄｙｎａｌ（登録商）ＢｉｏｔｅｃｈのＤｙｎａｂｅａｄｓ製品を利用する試料精製方法は、管内の適所に磁気ビーズを保持する強力な永久磁石を備えた特別に適合した容器内に種々の標準サイズの管を配置して該管内で実行するよう立案される。

磁気ビーズはまたマイクロ流体デバイスと共に使用されてきた。Ｍ．Ａ．Ｍ．Ｇｉｊｓによるマイクロ流体デバイスにおける磁気ビーズの適用についての最近の検討によると、マイクロ流体デバイスにおいて磁気ビーズを使用する最も一般的な方法は、デバイス内のチャネルを通って流れる流体内にてビーズを引っ張っていくこと、及びビーズ上の対象成分を周囲の流体から捕獲することである。Ｍ．Ａ．Ｍ．Ｇｉｊｓ、「Ｍａｇｎｅｔｉｃ ｂｅａｄ ｈａｎｄｌｉｎｇ ｏｎ-ｃｈｉｐ： ｎｅｗ ｏｐｐｏｒｔｕｎｉｔｉｅｓ ｆｏｒ ａｎａｌｙｔｉｃａｌ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ」、Ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄ Ｎａｎｏｆｌｕｉｄ（２００４）１：２２-４０を参照のこと。いったん対象成分がビーズ上に捕獲されると、ビーズ自体は磁場を用いて捕獲される。捕獲されたビーズは、対象成分を検出できるチップの領域、又は更なる処理を行なうために対象成分をビーズから解放できるチップの領域に運ばれる。別の文献であるＰＣＴ公開第ＷＯ２００４／０７８３１６号では、Ｇｉｊｓがマイクロ流体デバイス内でビーズを捕獲及び輸送するために永久磁石又は電磁石を使用するデバイスを開示している。

試料から対象成分を抽出するためにマイクロ流体デバイス内で磁気ビーズが使用されてきたが、この抽出プロセスは、試料が未処理の生体試料である場合には上述した問題を免れ得ない。実際、マイクロ流体チャネル内にビーズが存在すると、チャネルの有効フロー断面が更に狭まるので、詰まりや低流量から生じる上記問題が悪化する。また、一般に未処理の試料の流体特性は知られていないので、マイクロ流体チャネルを通る未処理の試料の流れは制御するのが困難な場合がある。

Ｌｉｕらは、血液などの未処理の生体試料からＤＮＡを抽出するのに磁気ビーズが用いられるデバイスを開示する。Ｌｉｕら、「Ｓｅｌｆ-Ｃｏｎｔａｉｎｅｄ， Ｆｕｌｌｙ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｂｉｏｃｈｉｐ ｆｏｒ Ｓａｍｐｌｅ Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ， Ｐｏｌｙｍｅｒａｓｅ Ｃｈａｉｎ Ｒｅａｃｔｉｏｎ Ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ， ａｎｄ ＤＮＡ Ｍｉｃｒｏａｒｒａｙ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ」、Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．２００４，７６，１８２４-１８３１を参照のこと。Ｌｉｕのこの文献では、ビーズは、試料内の特定の種類の細胞に特異的に付着するリガンドでコーティングされる。Ｌｉｕの文献におけるＤＮＡ抽出プロセスは、磁気ビーズを未処理の生体試料と混合し、試料／ビーズの混合物を「バイオチップデバイス」内のチャネルを通してデバイス内のチャンバーに流すことで開始し、このチャンバーにおいて永久磁石により生成された磁場を適用することによりビーズが捕獲される。いったんチャンバー内に入ると、ビーズに付着した細胞に対して、細胞内のＤＮＡを精製し抽出する更なる処理工程が行われる。Ｌｉｕは超小型のポンプ及びバルブを使用して未処理の試料をマイクロ流体デバイスに流すことに関連した困難さを克服している。
米国特許第６，４０８，８７８号 米国特許第６，０１０，６０７号 米国特許第６，９１５，６７９号 米国特許第５，５８７，１２８号 米国公開公報第２００５／００１９２１３号 ＰＣＴ公開第ＷＯ２００４／０７８３１６号 Ｍ．Ａ．Ｍ．Ｇｉｊｓ、「Ｍａｇｎｅｔｉｃ ｂｅａｄ ｈａｎｄｌｉｎｇ ｏｎ-ｃｈｉｐ： ｎｅｗ ｏｐｐｏｒｔｕｎｉｔｉｅｓ ｆｏｒ ａｎａｌｙｔｉｃａｌ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ」、Ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄ Ｎａｎｏｆｌｕｉｄ（２００４）１：２２-４０ Ｌｉｕら、「Ｓｅｌｆ-Ｃｏｎｔａｉｎｅｄ， Ｆｕｌｌｙ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｂｉｏｃｈｉｐ ｆｏｒ Ｓａｍｐｌｅ Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ， Ｐｏｌｙｍｅｒａｓｅ Ｃｈａｉｎ Ｒｅａｃｔｉｏｎ Ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ， ａｎｄ ＤＮＡ Ｍｉｃｒｏａｒｒａｙ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ」、Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．２００４，７６，１８２４-１８３１

よって、本発明の目的は、未処理の生体試料を調製するためにマイクロ流体デバイスを用いることである。

本発明の別の目的は、マイクロ流体デバイス内で磁気ビーズを使用することにより未処理の生体試料から対象成分を抽出する方法を提供することである。

本発明の更に別の目的は、上記の方法において超小型のポンプ及びバルブを用いる複雑なマイクロ流体システムを使用する必要なく、未処理の試料をマイクロ流体デバイスに流す問題に対処することである。

これらの目的及び別の目的は、以下の説明及び添付の特許請求の範囲を参照すると容易に理解されるであろう。

発明の概要
未処理の生体試料を収容するための少なくとも１つのウェルと、流体をウェルに取り込みかつウェルから取り出すための少なくとも１つのチャネルとを有するマイクロ流体デバイスを用いて、未処理の生体試料中の対象成分を抽出する方法が実行される。対象成分に対して親和性のリガンドを有する複数の磁気ビーズを、未処理の生体試料と共にウェルに取り込む。対象成分が磁気ビーズ上のリガンドに結合できるように、磁気ビーズに近接した対象成分を解放すべく未処理の生体試料を操作する。次に、磁場により磁気ビーズをウェル内に保持しつつ、生体試料の上澄み部分をウェルから取り除く。次に、ビーズから当該成分を解放することができる溶離溶液を、ウェルに導入する。最後に、対象成分を含んだ溶離溶液を、マイクロ流体デバイス内のチャネル中に送る。

発明の詳細な説明
上述したように、本方法の態様は磁気ビーズを用いて未処理の生体試料から対象成分を抽出することに関する。本発明による試料調製プロセスはマイクロ流体デバイス内で行われる。

図１は本発明の方法を実行するのに使用できる典型的なマイクロ流体デバイスを概略的に表す。図１の上部は２つの平面基板１０２、１１０からなるデバイス１００の分解図を示し、図１の下部は２つの平面基板１０２、１１０が接着された後の組立デバイス１００の側面図を示す。一方の基板１１０の表面１１２上に溝及びトレンチ１１４のパターンを製造し、もう一方の基板１０２の対応表面１０４をパターン付き表面１１２に接着することによって、チャネル又はチャンバーなどの構造が、組み立てられたマイクロ流体デバイス１００の内部に形成される。基板が接着されると、溝及びトレンチ１１４が包囲され、チャネル及びチャンバーが組立デバイス１００の内部に形成される。これらのチャネル及びチャンバーへのアクセスは、上側の基板１０２に孔を開けることにより形成されるポート１０６を介して行われる。これらのポートは、チャネルの特定の地点と連絡するように配置される。例えば、ポート１０６は、溝１１４を包囲することにより形成されるチャネルの末端と連絡するように配置される。流体をデバイス１００のチャネルに取り込み若しくは流体をデバイス１００のチャネルから抽出するため、又は電気若しくは圧力などの駆動力をチャネルに加えてチャネル及びチャンバーのネットワーク全体で流れを制御するために、ポート１０６を使用できる。

図１のデバイス１００などのマイクロ流体デバイスを製造するために、種々の基板材料を使用できる。一般に、溝やトレンチなどの特定の構造は１ｍｍ未満の長さ寸法を有するので、基板材料は公知の微細加工技術（例えばフォトリソグラフィー、湿式化学エッチング、レーザーアブレーション、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）、エアーアブレーション技術、射出成形、ＬＩＧＡ方法、金属電鋳法、又はエンボス加工など）に適合するのが望ましい。基板材料を選択するとき考慮すべき別の要素は、極端な値のｐＨ、温度、塩濃度、及び印加電場を含めて、マイクロ流体デバイスがさらされ得る条件の全範囲に材料が適合しているか否かである。考慮すべき更に別の要素は、材料の表面特性である。内部チャネル表面の特性は、これらの表面がチャネルを流れる材料とどのように化学的に相互作用するかを決め、これらの特性はまた、チャネル長にわたって電場が印加されると発生する電気浸透流の量に影響を与える。チャネルの表面特性はとても重要なので、チャネル表面が所望の特性を有するようにチャネル表面を化学的に処理するか又はコーティングする技術が開発されてきた。マイクロ流体チャネルの表面を処理又はコーティングするのに用いられる方法の例が、米国特許第５，８８５，４７０号、第６，８４１，１９３号、第６，４０９，９００号、及び第６，５０９，０５９号に記載されている。２つの基板を接着して完成したマイクロ流体デバイスを形成する方法もまた、当該技術において公知である。例えば、米国特許第６，４２５，９７２号及び第６，５５５，０６７号を参照のこと。

半導体産業に通常関連した材料に対する微細加工技術は十分に確立しているので、それらの材料はマイクロ流体基板としてしばしば用いられる。それらの材料の例はガラス、石英、及びケイ素である。ケイ素などの半導体材料の場合、特にデバイス又はその中身に電場が印加される用途では、基板材料の上に絶縁コーティング又は絶縁層（例えば、酸化ケイ素）を設けるのがしばしば望ましい。Agilent Bioanalyzer 2100システムにおいて用いられるマイクロ流体デバイスは、ガラス又は石英から製造されているが、これはこれらの材料が微細加工しやすく、多くの生体化合物に対して一般に不活性であるからである。

マイクロ流体デバイスはまた、例えばポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート、ポリテトラフルオロエチレン（ＴＥＦＬＯＮ（商標））、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、ポリスルホン、ポリスチレン、ポリメチルペンテン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリフッ化ビニリデン(polyvinylidine fluoride)、ＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体）、環状オレフィン・ポリマー（ＣＯＰ）、及び環状オレフィン・コポリマー（ＣＯＣ）などの高分子材料から製造することもできる。これらのポリマー基板材料は、上述したいくつかの微細加工技術に適合する。ポリマー基板から製造されるマイクロ流体デバイスは射出成形などのような低コスト・大量生産プロセスにより製造できるので、ポリマー製のマイクロ流体デバイスは半導体製造技術により製造されたデバイスよりも製造コストが安くなる可能性を有する。それにもかかわらず、マイクロ流体デバイスに高分子材料を使用することに関してはいくつかの困難がある。例えば、或るポリマーの表面は生体材料と相互作用し、或るポリマー材料は、生化学系をモニターするのに一般に用いられる蛍光ラベルを励起又は検出するために使用される光の波長に対して完全には透明ではない。よって、たとえマイクロ流体デバイスが種々の材料から製造できるとしても、各材料の選択に関してトレードオフが存在する。

本発明の方法を実行するため、複数の磁気ビーズがマイクロ流体デバイスのウェル内に配置される。本明細書では、ウェルは流体を収容するリザーバであり、デバイス内部の１以上のチャネルにポートを介して連結される。マイクロ流体デバイスの操作中、ウェルは、チャネル網に取り込まれる流体の供給源として、又は流体網から出ていく流体のための容器として機能する。一般にウェルはチップの外側からアクセスできる。

マイクロ流体デバイス上のウェルはいくつかの異なる方法で構成できる。例えば、図１に示されるマイクロ流体デバイスでは、ポート１０６自体がウェルとして機能できる。これらのウェル１０６の容積は、上部の基板層１０２の厚み、及びウェルを形成する円形の穴１０６の直径により決められる。一般的なガラス基板の厚みは約０．５〜２ｍｍの範囲にある。よって、例えばポート１０６を形成する孔の直径が約０．５〜３ｍｍの範囲にあるなら、ポート穴により形成されるウェルの容積は０．１〜１５μｌの範囲となる。カバー層の開口がポート１０６に揃うようにカバー層をマイクロ流体デバイスに取り付けることにより、容積のより大きなウェルを形成することもできる。本発明の態様に適合するマイクロ流体デバイスと共に使用できるカバー層についての詳しい説明は米国特許第６，２５１，３４３号に記載されている。

図２Ａ-２Ｅは、図１に示されるマイクロ流体デバイスと共に使用できるカバー層２００を示す。図２Ａはカバー層２００についての平面図、図２Ｂは断面図、図２Ｃは裏面図、図２Ｄは表側の斜視図、図２Ｅは裏側の斜視図である。カバー層２００は、カバー層２００の裏面上の取り付け領域（カバー層の裏面から突出した４つのリッジ２１２により示されている）にチップ１００を受け入れるように設計されている。

図２Ａの線Ａ-Ａについての断面図を図３に示す。図３では、マイクロ流体デバイス１００がカバー層２００の裏面に取り付けられる。カバー層の開口２０６がマイクロ流体デバイスのポート１０６に揃っており、各々の開口２０６及びポート１０６の組み合わせがウェルを形成し、その全容量は開口の容量とポートの容量とを足したものに等しいことが分かる。

本発明の方法は図１〜３に示されるデバイスだけでなく、様々なマイクロ流体デバイスにも実行できる。本発明の実施に適合したマイクロ流体デバイスの示す特徴は、単に、デバイスがウェルを含むこと、及びウェルに入る流れとウェルから出る流れが、マイクロ流体デバイスとインターフェースする機器により制御できることである。よって、例えば、本発明の方法は、２より多い基板層から形成されたマイクロ流体デバイスにおいて実行できる。このような多層のマイクロ流体デバイスの例は米国特許第６，４０８，８７８号及び第６，１６７，９１０号に記載されている。また、一般に本発明に適合したマイクロ流体デバイスは実質的に平面ではあるが、マイクロ流体デバイスの主要な表面は長方形又は正方形である必要はない。本発明の態様に適合した円形のマイクロ流体デバイスの例が米国特許第６，８８４，３９５号に記載されている。

マイクロ流体デバイスを製造する材料は、材料が試薬、試料を汚染しないか又は本発明の実施に伴って生じる反応を妨害しない限り、本発明の実施にはおおむね無関係である。さらに、ウェル構造の詳細（例えばウェルの断面形状や、ウェル全体が１つの基板内に形成されるか、複数の基板内に形成されるか、又は１つの基板と１つのカバー層に形成されるか否かなど）は、ウェルがマイクロ流体チャネル網とインターフェースする限り、かつウェルが所望量の対象成分を得るのに十分な未処理の試料及び磁気ビーズを収容できるほど十分大きい限り、本発明の実施にはおおむね無関係である。例えば、ウェルがマイクロ流体デバイスのポートとカバー層の開口との組み合わせから形成される場合には、開口とポートとの組み合わせが流体リザーバとして使用できる容積を形成する限り、開口とポートは同じ形状、サイズ、又は深さにする必要はない。

本発明を更に理解するため、図４を参照する。図４Ａ〜Ｇはチャネル４１１に連通したウェル４００を含んだマイクロ流体デバイスの一部について本発明による試料精製方法における種々のステップでの概略断面図を示す。マイクロ流体デバイスはチャネル４１１を通る流れを制御できる機器とインターフェースする必要がある。特定の態様では、当該技術において公知のマイクロ流体チャネルを通る流れを制御する方法はほとんどどれでも、チャネル４１１を通る流れを制御するために使用できる。例えば、米国特許第６，０１０，６０７号に記載されている動電フロー制御方法、米国特許第６，９１５，６７９号に記載されている圧力制御方法、及び米国特許第６，４０８，８７８号に記載されている機械的方法が本発明の態様に適合する。上述したように、ウェル４００を備えたマイクロ流体デバイスのチャネルを通る流れの制御は、デバイスとインターフェースする機器（図示せず）により指示される。用いられる特定のフロー制御システムに関わらず、チャネル４１１中の流れは、ウェル４００中に含まれる流体がチャネル４１１に流入しないように最初に制御されなければならない。

図４に示された精製プロセスでは、磁気ビーズといくつかの試薬を試料に加える必要がある。磁気ビーズは、試料中の対象成分に特異的に結合するリガンドでコーティングされる。磁気ビーズの製造方法、及びビーズをリガンドでコーティングする方法は、当該技術において周知である。磁気ビーズを用いた試料精製プロセスを実行するのに必要な試薬としては、ビーズ上のリガンドに結合した対象成分から汚染物質を除去する洗浄緩衝液、ビーズから対象成分を解放する溶離緩衝液、及び場合によっては試料中の細胞の内部から遺伝物質を解放する溶解剤が挙げられる。

種々の異なる試料及び対象成分に試料精製方法を実行するのに必要な磁気ビーズと試薬は、キットで市販されている。このようなキットは、種々のベンダー、例えばＩｎｖｉｔｒｏｇｅｎのＤｙｎａｌ（登録商標）Ｂｉｏｔｅｃｈ部、Ａｇｅｎｃｏｕｒｔ Ｂｉｏｓｃｉｅｎｃｅ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｂｅｃｋｍａｎ Ｃｏｕｌｔｅｒの完全所有子会社）、Ｃｈｅｍａｇｅｎ Ｂｉｏｐｏｌｙｍｅｒ-Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅ ＡＧ（ドイツ）、及びＱｉａｇｅｎ（オランダ）などで販売されている。

以下に例示する態様では、血液試料からＤＮＡを抽出するためにＤｙｎａｌ（登録商標）ＢｉｏｔｅｃｈのＤｙｎａｂｅａｄｓ ＤＮＡ ＤＩＲＥＣＴ（登録商標）Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ製品キットが用いられる。この製品を選択した理由は、本発明による試料精製方法を実行するのに必要な試薬のすべてを含んだキットとして販売されていること、及び本方法を実行するプロトコルが遠心分離工程を伴わない単一工程のプロトコルであることによる。Ｄｙｎａｂｅａｄｓ ＤＮＡ ＤＩＲＥＣＴ（登録商標）Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ製品を使用する詳細なプロトコルは、Ｄｙｎａｌ（登録商標）Ｂｉｏｔｅｃｈのウエブサイト（ｗｗｗ．ｄｙｎａｌｂｉｏｔｅｃｈ．ｃｏｍ）や、ＤＮＡ ＤＩＲＥＣＴ（登録商標）Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ製品に添付された製品の印刷資料に記載されている。Ｄｙｎａｌ（登録商標）Ｂｉｏｔｅｃｈはまた、うがい薬、頬の切屑、尿、胆汁、糞、脳脊髄液、骨髄、軟膜、及び冷凍血液を含めて種々の未処理の生体試料からＰＣＲ-ｒｅａｄｙ ＤＮＡを単離できる、ＤＮＡ ＤＩＲＥＣＴ（登録商標）Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ製品のプロトコルを提供している。製品の印刷資料によると、Ｄｙｎａｂｅａｄｓ ＤＮＡ ＤＩＲＥＣＴ（登録商標）Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ製品は、３０〜５０のＰＣＲ増幅を実行するのに十分のＤＮＡを３０μｌの血液試料から抽出できる。製品の印刷資料には、処理可能な量のＤＮＡを少なくとも５μｌの試料容量から抽出できることが示されている。Ｄｙｎａｂｅａｄｓを用いるＤＮＡ抽出の標準的なプロトコルは、緩衝液中に懸濁した２００μｌのビーズを必要とする。当然、ウェルの容積は、試料だけでなく、試料精製方法において用いられるビーズや試薬も収容するのに十分な大きさを有する必要がある。したがって、図４に示される態様のウェルは少なくとも約２５０μｌの容積を一般に有する。当業者なら分かるように、図１〜３に示される種類のマイクロ流体デバイス構造の場合、ポートを形成する穴のサイズを変えるか、若しくは上側の基板１０２の厚みを変えることによりポート１０６の容積を変え、且つ／又は開口２０６を形成する穴のサイズを変えるか、若しくはカバー層２００の厚みを変えることによりカバー層の開口２０６の容積を変えることによってウェルの容積を操作できる。

図４Ａは未処理の生体試料、複数の磁気ビーズ４１２、及び試薬をウェル４００中に配置する本方法の第１の工程を示す。対象成分はビーズの表面と相互作用できるように生体成分内で懸濁し得るか、又は、細胞などの生体構造内に含み得る（この場合には対象成分がビーズの表面と相互作用できるようになる前に生体構造を溶解しなければならない）。

ＤＮＡ ＤＩＲＥＣＴ（商標）Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ製品キットに含まれる試薬は、未処理の生体試料中の細胞の内部からＤＮＡなどの遺伝物質を解放できる溶解剤を含む。磁気ビーズ４１２は、対象成分に特異的に結合するリガンド（例えば対象成分であるＤＮＡに相補的なＤＮＡ）でコーティングされる。細胞、ＤＮＡ、ｍＲＮＡ、及びタンパク質を含めて種々の異なる生体材料に特異的に結合する磁気ビーズのリガンド・コーティングは、当該技術において公知である。図４Ａに戻ると、未処理の血液試料中の血液細胞から解放されたＤＮＡは、磁気ビーズ上のコーティングに付着し、よって未処理の試料からＤＮＡが抽出される。Ｄｙｎａｂｅａｄｓを用いて血液からＤＮＡを抽出する標準的なプロトコルでは、ビーズが試料と共に室温で５分間培養される必要がある。培養期間中に撹拌の必要はない。

必要な培養期間の後、図４Ｂに示されるように磁気ビーズ４１２をウェル４００の底に保持するためにウェルに磁場が印加される。磁場は永久磁石又は電磁石により生成できる。ネオジム・鉄・ホウ素から製造される希土類永久磁石は、ビーズ４１２をウェル４００の底に保持するのに十分強力な磁力を発生できる。マイクロ流体デバイス内で磁気ビーズを保持又は輸送するのに十分強力な場を発生できる電磁石を備えたデバイスもまた、当該技術において公知である。例えば、ＰＣＴ公開第ＷＯ２００４／０７８３１６及びＷＯ０３／０６１８３５を参照のこと。磁性粒子４１２をウェル４００の底に保持する磁場を発生する永久磁石又は電磁石は、図４Ｂ中に磁石４１３として概略的に示されている。

印加される磁場が磁気ビーズ４１２をウェル４００の底に保持するので、ビーズを移動させることなく流体を取り出したりウェルに加えたりできる。よって、未処理の試料の上澄み部分をウェル４００から取り出すことができ、また、ビーズに結合した対象成分のみを残して未処理の試料の不要な部分を取り出するために、洗浄緩衝液を繰り返しウェル４００に加えたりウェル４００から除去したりできる。図４Ｃに流体の取り出し及び追加の工程を概略的に示す。

特定の態様では、標準的な液体ハンドリング装置を用いて流体をウェルから取り出したりウェルに加えたりできる。本発明の態様に使用できる市販の自動液体ハンドリング装置の例は、Ｔｅｃａｎ Ｇｒｏｕｐ，Ｌｔｄ．（スイス）が販売しているＧｅｎｅｓｉｓ（登録商標）及びＦｒｅｅｄｏｍ ＥＶＯ製品、並びにＢｅｃｋｍａｎ Ｃｏｕｌｔｅｒ，Ｉｎｃ．（フラートン、ＣＡ）が販売しているＢｉｏｍｅｋ（登録商標）ＦＸ及びＢｉｏｍｅｋ（登録商標）２０００製品である。図４Ｃに示される態様では、ウェルを含んだマイクロ流体デバイスとインターフェースする機器が、入口管４１４及び出口管４１５を通る流体の流れを制御する。よって、図４Ｃに示される態様では、入口４１４を介して洗浄緩衝液をウェル４００に取り込み、それから出口４１５から洗浄緩衝液を回収することにより、ウェル４００を介して適当な洗浄緩衝液を循環させることができる。対象成分に結合した磁気ビーズ４１２は磁気によってウェル４００の底に保持されたまま残るので、ウェル４００を介する洗浄緩衝液の循環中にビーズ４１２がウェル４００からうっかり掃き出されないことに留意されたい。

洗浄緩衝液によって未処理の試料のうち不要な成分をウェル４００から除去した後、磁気ビーズ４１２上に保持された対象成分を溶離することができる。対象成分を磁気ビーズ４１２から解放する溶離緩衝液を取り込む２つの方法を図４Ｄと図４Ｅに示す。図４Ｄでは、溶離緩衝液をマイクロ流体デバイスの外部からウェルに取り込む。洗浄緩衝液の場合と同様に、標準的な液体ハンドリング装置を用いて溶離緩衝液をウェル４００に取り込むことができ、又は図４Ｄに具体的に示されているように、入口管４１４を介して溶離緩衝液をウェル４００に取り込み、その際に入口管４１４の流れは、ウェルを含んだマイクロ流体デバイスとインターフェースする機器により制御できる。

別法として、図４Ｅに示されるように、チャネル４１１を介して溶離緩衝液をウェル４００に取り込むこともできる。図４Ｅの態様では、マイクロ流体デバイス上の別のウェル（図示せず）に溶離緩衝液を貯蔵しておき、マイクロ流体デバイスとインターフェースする機器がそのウェルからチャネル４１１を通ってウェル４００に入るような流れを指示する。図４Ｅに示される概念上の態様では、ビーズが磁気によってウェル４１０の底に保持されているときに溶離緩衝液がビーズ４１２に浸透することが特に求められる。

ビーズに結合した成分の最大量を溶離緩衝液が解放するのを助けるために、溶離工程中にビーズを撹拌してもよい。図４Ｆに示されるように、磁石４１３により発生された磁場を操作することによりウェル内でビーズを動かすことによって、ビーズを撹拌できる。例えば、図４Ｆには、磁性粒子４１２をウェル４１２の一方の側に移動させるために、場を発生している磁石４１３の位置を変えているのが概略的に示されている。

標準的なＤｙｎａｂｅａｄプロトコルでは、溶離を行なうのに必要な時間は５分のオーダーである。いったん溶離が完了したなら、対象成分は懸濁又は溶解状態にて溶離緩衝液中に存在している。図４Ｇに示されるように、マイクロ流体デバイスとインターフェースする機器内のフロー制御システムによって、対象成分を含んだ溶離緩衝液をチャネル４１１に送ることができる。磁場は依然として磁気ビーズ４１２に印加されているので、ビーズはウェル４００内に保持されることに留意されたい。いったん対象成分を含んだ流体がチャネル４１１に送られると、フロー制御システムが該流体をマイクロ流体デバイスの別の領域に送ることができ、その領域においてＰＣＲ増幅及び／又は検出などの更なる処理工程にかけることができる。

別の態様では、図４Ｅに示されるように圧力下で溶離緩衝液をウェル４００に流入させる一方、ビーズから溶離した本質的に負に帯電したＤＮＡ分子を溶離緩衝液の流れに逆らってチャネル４１１中に輸送するためにチャネル４１１長にわたって電場を印加する溶離工程を、図４Ｆ及び４Ｇに示される溶離工程の代わりに行なうことができる。この代わりの溶離プロセスは、例えば米国公開特許出願第２００３／０２３０４８６号に記載された選択的イオン抽出技術に基づいている。

１個以上のマイクロ流体チャネルを介して洗浄緩衝液と溶離緩衝液をウェルに取り込む別の態様が図５Ａ〜５Ｇに示される。図５Ａ〜５Ｇの態様では、洗浄緩衝液を含んだウェルと溶離緩衝液を含んだウェルの両方に１つのチャネル５１１が連結されている。図５Ａに示された初期状態は、図４Ａに示された状態と同じである。すなわち、未処理の試料と磁気ビーズを含んだ懸濁液とがウェル５００に取り込まれる一方、フロー制御システムがチャネル５１１を通る流量をゼロに維持する。この態様例でも、未処理の生体試料は血液であり、対象成分（ＤＮＡ）を未処理の試料から抽出するのに用いられる試薬及びビーズは、市販のＤｙｎａｂｅａｄｓ ＤＮＡ ＤＩＲＥＣＴ（商標）Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ製品キットの構成要素である。よって、この態様では磁気ビーズ５１２は溶解剤を含んだ緩衝液中に懸濁している。

適当な培養期間の後、図５Ｂに示されるのと同じ方法で磁気ビーズ５１２をウェル５００の底に保持する。図５Ｂに示される工程は、上述した態様において図４Ｂで示した工程と本質的に同じである。しかしながら、図５Ｃに示される工程は、図４Ｃに示される工程とは異なる。図５Ｃでは、洗浄緩衝液をチャネル５１１からウェル５００に取り込む。これは、マイクロ流体デバイスとインターフェースする機器（図示せず）内のフロー制御システムが、洗浄緩衝液を含んだウェル（図示せず）からチャネル５１１を介してウェル５００に流れを方向付けることによって行われる。対照的に、図４Ｃに示される上記の態様では、洗浄緩衝液をマイクロ流体デバイスの外部の供給源からウェル５００に取り込んだ。洗浄液がウェル５００の底に取り込まれる図５Ｃに示される態様では、未処理の試料の上澄み部分と洗浄緩衝液とは混ざりにくいので、入ってくる洗浄緩衝液によって上澄み試料がウェルの底から移動する。図５Ｃに示されるように、ウェル４００の底にあるビーズ５１２が洗浄緩衝液中に完全に浸されるように、十分な量の洗浄緩衝液をウェル５００に取り込むことができる。この時点で、洗浄緩衝液内でビーズを撹拌するためにビーズに印加される場を操作すべく磁石５１３の位置を変えるのが望ましい。図５Ｄに示されるこの撹拌工程は、未処理の試料の不要な部分をビーズ５１２の近傍から除去する際の洗浄緩衝液の効力を強めることができる。

図４Ａ〜４Ｇに示された態様の場合と同様に、図５Ａ-５Ｇに示された態様でも、洗浄工程の後に、溶離緩衝液の取り込みが行われる。図５Ｅに示されるように、この態様では溶離緩衝液をチャネル５１１から取り込む。これは、マイクロ流体デバイスとインターフェースする機器（図示せず）内のフロー制御システムが、溶離緩衝液を含んだウェル（図示せず）からチャネル５１１を通ってウェル５００に入るよう流れを方向付けることによって実現する。またしても、溶離緩衝液と洗浄緩衝液とは混ざりにくいので、入ってくる溶離緩衝液が洗浄緩衝液をウェル５００の底から移動させる。図５Ｅは、洗浄緩衝液をビーズ５１２の近傍から移動させるのに十分な量の溶離緩衝液をウェル５００の取り込んだ後でのウェル５００内の状態を示す。図５Ｆに示されるように、溶離緩衝液に対するビーズ表面の露出を増すためにビーズを撹拌することもできる。溶離工程の完了後、図５Ｇに示されるように対象成分を含んだ溶離緩衝液をウェル５００からチャネル５１１を介して回収できる。

驚くにはあたらないが、本発明の方法を実行する際に本主題の他の変形を用いることができる。本発明の第３の態様を図６Ａ〜６Ｄ及び図７に概略的に示す。この態様では、ウェル６００はカバー層６２０における開口（カバー層６２０の上面における穴６２５に隣接）と、該開口に包囲されたマイクロ流体デバイス本体６１０中の２つのポート６１５とから成る。図６Ａ〜６Ｄに示されたマイクロ流体デバイスの平面図を図７に示す。図７では、カバー層にある開口穴６２５が、デバイスの下層本体にある２つのポート６１５、６１６を包囲する。図６Ａ〜６Ｄに示される態様の工程と、図５Ａ-５Ｇに示される態様の工程とは、図６Ａ〜６Ｄにおけるウェル６００がただ１つのチャネル、例えば５１１の代わりに２つのチャネル６１１、６１７に連通していることが主な相違点であることを除けば、全く同じである。図６Ａ〜６Ｄの態様では第２のチャネルが存在するので、不要な材料（例えば上澄み試料及び使用済みの洗浄緩衝液）をウェル６００から除去することができる。

図６Ａには、未処理の試料中の細胞を溶解して対象成分を細胞から解放し、解放された対象成分が磁気ビーズの表面上のリガンドに結合できるように、磁気ビーズ６１２を未処理の試料溶液と共に培養した後、ポート６１５の１つの中に磁気ビーズ６１２を集めるべく磁石６１３で磁場を印加する様子が示されている。上述したように、市販の磁気ビーズキットを用いた場合には、そのキットに指定された溶解及び結合の標準的な条件を用いることができる。

図６Ｂに示されるように、ポート６１５により構成されるウェル６００の部分にビーズを保持した後、洗浄緩衝液をチャネル６１１からウェルに取り込み、ウェル６００からチャネル６１７を介して回収することができる。使用済みの洗浄緩衝液をウェル６００から回収することは、不要な材料をビーズ６１２の近傍から除去することに役立つ。

図６Ｂの洗浄工程が完了した後、図６Ｃに示されるように溶離溶液をチャネル６１１から取り込むことができる。図７に示されるように、チャネル６１１は洗浄緩衝液を含んだウェル７５０と溶離緩衝液を含んだウェル７６０とに連通している。ウェル７５０又はウェル７６０のどちらかからチャネル６１１を介してウェル６００に選択的に流れを方向付けるために、マイクロ流体デバイスにおいて流れを制御する公知の方法を使用できる。図７に示された態様では、ウェル６００からチャネル６１７を介して回収される流体は、フロー制御システムによってポート７７１と開口７７２とから成る廃棄ウェルに送ることができる。

溶離のために必要な培養期間の後、図６Ｄに示されるように対象成分を含んだ溶離緩衝液をウェル６００からチャネル６１１を介して回収できる。図７に概略的に示されているように、チャネル６１１からの流れをチャネル７８０に方向付けることができ、そこで対象成分を更なる処理にかけることができる。例えば、ウェル７８５及び７８６は、対象成分がチャネル７８０を通って廃棄ウェル７９０に進む際に対象成分と反応する試薬を含むことができる。

対象成分がＤＮＡなどの遺伝物質である場合、試料精製の後に行われる更なる処理として、しばしばＤＮＡのＰＣＲ増幅が含まれる。よって、例えば米国公開特許出願第２００２／０１９７６３０号に記載のＰＣＲプロセスを、本発明の方法を用いて精製される試料に対して実行できる。

本発明による方法では、未処理の生体試料から対象成分を取り出す、すなわち精製する方法全体が、マイクロ流体デバイスのウェル中で行われる。これらの方法では、試料をマイクロ流体デバイスの内部のチャネル又はチャンバーに取り込む必要がないので、未処理の試料をそれらのチャネル又はチャンバーに流すことに関連した問題が完全に解消される。それにもかかわらず、ウェルはデバイスにおけるマイクロ流体チャネル網に接続されているので、マイクロ流体技術により提供される集積化及び自動化をなお利用できる。

本発明の思想又は本質的な特徴から逸脱することなく他の特定の形式にて本発明を具体化することができる。したがって、ここに記載の態様はあらゆる点で限定するものではなく例示と考えるべきであり、本発明の範囲は上記の記載よりもむしろ添付の特許請求の範囲により示され、よって、特許請求の範囲と等価な意味及び範囲内にあるすべての変形は本発明の範囲にある。

本発明の方法を実行するのに使用できる典型的なマイクロ流体デバイスの概略図である。 図２Ａ〜２Ｅは本発明によるマイクロ流体デバイスの構成要素として使用できるカバー層を示す。 図２Ａの線Ａ-Ａでの断面図である。 図４Ａ〜４Ｇは本発明の一態様のステップを示す。 図５Ａ〜５Ｇは本発明の第２の態様のステップを示す。 図６Ａ〜６Ｄは本発明の第３の態様のステップを示す。 本発明のマイクロ流体デバイスの平面図である

符号の説明

１００ マイクロ流体デバイス
１０２ 平面基板
１０４ 表面
１０６ ポート
１１０ 平面基板
１１２ 表面
１１４ 溝

Claims (17)

1. 生体試料内に存在する生体成分を生体試料から抽出することにより生体成分を精製する方法であって、前記生体試料を収容するための少なくとも１つのウェルと本方法の実行時に流体の取り込みと取り出しを行なうための少なくとも１つのチャネルとを有するマイクロ流体デバイス内で前記方法が実行され、
   前記生体成分に対して親和性の要素を有する複数の磁気ビーズを提供し、前記磁気ビーズを前記生体試料と共に前記ウェルに取り込み、前記磁気ビーズに近接した前記生体成分を解放するよう前記生体試料を操作し、前記ウェル内で前記磁気ビーズを磁気により分離し、前記生体試料を前記ウェルから取り出し、前記生体成分に対する溶離溶液を前記ウェルに取り込み、前記溶離溶液を前記生体成分と共に前記ウェルから取り出すことを含む方法。
2. 前記溶離溶液を取り込む前に、前記生体成分で覆われた前記磁気ビーズから前記生体試料を洗い落とす請求項１に記載の方法。
3. 前記要素と前記生体成分がＤＮＡを含む請求項１に記載の方法。
4. 前記ウェルの外部に磁石を適用することで前記磁気ビーズを前記ウェルの側壁に分離する請求項１に記載の方法。
5. 前記生体成分を解放すべく前記生体試料を操作した後、前記ウェルを介して洗浄液の取り込み及び取り出しを行なうことにより前記生体試料を前記ウェルから取り出す請求項１に記載の方法。
6. 前記洗浄液が前記磁気ビーズに接触しているとき前記磁気ビーズを撹拌する請求項５に記載の方法。
7. 前記溶離溶液が前記磁気ビーズに接触しているとき前記磁気ビーズを撹拌する請求項１に記載の方法。
8. 前記方法の実行中に前記溶離溶液が前記ウェルに送られるとき、前記溶離溶液を取り込むのに使用される前記少なくとも１つのチャネル付近に前記磁気ビーズを集めるべく前記磁気ビーズを磁気によって操作する請求項１に記載の方法。
9. 前記溶離溶液が前記ウェルから前記少なくとも１つのチャネルを介して取り出されるとき、前記磁気ビーズを磁気によって操作して前記少なくとも１つのチャネルに近接した領域から除去する請求項８に記載の方法。
10. 前記溶離溶液が前記磁気ビーズに接触しているとき、前記磁気ビーズに電場を印加する請求項１に記載の方法。
11. 生体試料中に存在する生体成分を生体試料から抽出することにより生体成分を精製する方法であって、前記生体試料を収容するためのウェルと前記ウェルへの流体の取り込み及び前記ウェルからの流体の回収を行なうためのチャネルとを有するマイクロ流体デバイス内で前記方法が実行され、
    前記生体成分に対して親和性の要素を有する複数の磁気ビーズを提供し、前記磁気ビーズを前記生体試料と共に前記ウェルに取り込み、前記磁気ビーズに近接した前記生体成分を解放するように前記生体試料を操作し、前記チャネル付近の前記磁気ビーズを磁気により分離し、前記磁気ビーズから前記生体試料を洗い落とすために前記チャネルを介して洗浄液を前記ウェルに取り込んで前記磁気ビーズと前記生体試料との間に一定量の洗浄液を保持し、前記生体成分に対する溶離溶液を前記チャネルから取り込み、前記溶離溶液は前記生体試料から一定の間隔をおいて前記洗浄液に近接して存在し、前記溶離溶液と生体成分を前記ウェルから前記チャネルを介して取り出すことを含む方法。
12. 前記要素と前記生体成分がＤＮＡを含む請求項１１に記載の方法。
13. 前記ウェルの外部に磁力が適用されることで前記磁気ビーズを前記ウェルの側壁に分離する請求項１１に記載の方法。
14. 前記溶離溶液が前記磁気ビーズに接触しているとき前記磁気ビーズを撹拌する請求項１１に記載の方法。
15. 前記溶離溶液が前記ウェルから前記チャネルを介して取り出されるとき、前記チャネルに近接した領域から前記磁気ビーズが除去されるように前記磁気ビーズを磁気により操作する請求項１１に記載の方法。
16. 生体試料中に存在する生体成分を生体試料から抽出することにより生体成分を精製する方法であって、前記生体試料を収容するためのウェルと前記ウェルへの流体の取り込み及び前記ウェルからの流体の回収を行なうための第１及び第２のチャネルとを備えたマイクロ流体デバイス内で前記方法が実行され、
    前記生体成分に対して親和性の要素を有する複数の磁気ビーズを提供し、前記磁気ビーズを前記生体試料と共に前記ウェルに取り込み、前記磁気ビーズに近接した前記生体成分を解放するように前記生体試料を操作し、前記第１のチャネル付近の前記磁気ビーズを磁気により分離し、洗浄液を前記第１のチャネルから取り込み前記洗浄液と生体試料とを前記ウェルから前記第２のチャネルを介して引き出し、前記生体試料に対する溶離溶液を前記磁気ビーズに近接した前記第１のチャネルから取り込み、そして前記溶離溶液を前記生体成分と共に前記ウェルから前記第１のチャネルを介して取り出すことを含む方法。
17. 前記要素と前記生体成分がＤＮＡを含む請求項１６に記載の方法。
    

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