JP2010507071A - 使い捨て可能なマイクロ精製カード、方法、およびそのシステム - Google Patents
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Abstract
【選択図】 図24C
Description
図1〜図29は、本発明の種々の実施例および実施形態を図示する。これらの図では、「Lysix」または「Lysix(商標)」という用語は、MCPまたはマイクロ精製カードという用語と交換可能に用いられ得る。以下の表は、このセクションで考察される種々の構成要素に対する参照の数字を列挙する。
図1〜図5を参照、ここに本発明の例示的マイクロ精製カードを用いてサンプルを処理する方法を記載する。
1)サンプルを、マイクロ精製カード100にロードする。カード上のバイアル(サンプルローディングインレット1)を標準的なラボのバイアル後にモデルにする。サンプルをローディング時にサンプル中にカード内へピペッティングしてそのままにする[サンプルを1にロードする]。
2)サンプルリッドを閉鎖して、穿孔がサンプルの溢流を防ぐ。穿孔はまたクロストークも制限する[3のキャップおよび9の穿孔]。
3)カードをこのシステムに挿入する(図4、図5Aおよび図5B)。カードがレールにそってそのスライドに挿入されるにつれ位置内にロックされる。捕獲領域の加熱エレメントはカードに対して圧入される[図5Bにおいて上の「MCPローディング」に示される]。
4)作製された流体接続[1および2で行われた]。
5)係合された熱ヒーター[ヒーターは5に対して圧する]。
6)洗浄位置にセットされた収集バイアル[13の頂部にスライドする]。
7)洗浄/ブロック緩衝液で事前に湿された捕獲物質[2の接続から]。
8)事前加熱された熱領域(95、および40〜50℃)[5および14で]。
9)溶解緩衝液はサンプルをフィルター/溶解領域を通して押す[1での流体接続を通じて]。
10)捕獲物質中の分子の選択的なトラッピング[14で]。
11)捕獲されたサンプルでの捕獲領域を洗浄するために用いた洗浄/ブロック緩衝液。これは、冷却された収集エリアを用いてもよい[2からの流体のフロー、14で熱電冷却器(TEC)から冷却]。
12)廃棄から収集へ収集バイアルの変更[13にそって底の方にスライドする]。
13)捕獲領域上に導入された溶出緩衝液[流体接続2を通じて]。
14)捕獲物質を加熱して結合サンプルを遊離する[2を通った流体および14での加熱]。
15)溶出緩衝液をポンピングしてサンプルを新しいバイアル中へ溶出する[14から放出される]。
16)カードを取り外して廃棄する。廃棄物は、他の生体分子を抽出するために処理してもよい。例えば、タンパク質または未結合の核酸。
Claims (53)
- マイクロ精製カードであって、
実質的に平面に配向され、サンプルから分子を抽出し得る複数の流体構成要素を有し、前記複数の流体構成要素が、
サンプルローディングインレットと、
溶出インレットと、
溶解されたサンプルを提供するため、少なくとも約90℃に加熱され得、かつ環境大気圧よりも少なくとも約10psi大きくまで加圧され得る溶解領域と、
前記溶解サンプルから分子を濾過し得るフィルターと、
少なくとも約40℃に加熱され得る分子捕獲領域と、
溶出チップと、
を有し、
前記サンプルローディングインレットは、前記溶解領域と流体連通しており、前記溶解領域は、前記フィルターと流体連通しており、前記フィルターは、前記分子捕獲領域に対して1若しくはそれ以上の分子を流体的に連通し得、かつ前記分子捕獲領域は、溶出インレットおよび溶出チップの両方と流体連通し得る、マイクロ精製カード。 - 請求項1記載のマイクロ精製カードにおいて、前記サンプルは、天然に由来するか、合成由来であるか、または天然由来および合成由来の両方である。
- 請求項2記載のマイクロ精製カードにおいて、前記天然に由来する分子は、核酸、アミノ酸、炭水化物、塩、多糖、またはその任意の組み合わせを含むものである。
- 請求項1記載のマイクロ精製カードにおいて、このマイクロ精製カードは、さらに、
前記サンプルローディングインレットを密閉し得るサンプルキャップを有し、前記サンプルキャップは、圧力差に供された場合それを通じた流体の流れを可能にし得、かつ前記サンプルキャップは圧力差に供されない場合それを通じた流体の流れを妨げ得るものである。 - 請求項1記載のマイクロ精製カードにおいて、2若しくはそれ以上の前記流体構成要素は、2若しくはそれ以上の前記流体構成要素の平面に対して平行に配置されたカード型材料を用いて構造的に配向されるものである。
- 請求項1記載のマイクロ精製カードにおいて、前記溶解領域は、前記フィルターに対向して配置されるフィルターキャップを用いて囲まれ、前記フィルターキャップおよびフィルターは、複数の流体構成要素の平面に対して実質的に平行に配向されているものである。
- 請求項6記載のマイクロ精製カードにおいて、前記フィルターキャップは、十分な熱伝導率および十分な薄さの物質から構成され、その上での約140℃未満の接触温度を有する外部ヒーターとの接触によって、前記溶解領域内の液体を約3分未満で約100℃より高い温度に達し得るものである。
- 請求項6記載のマイクロ精製カードにおいて、前記溶解領域に隣接する前記フィルター表面は、生体分子の選択的な吸着のために官能化されるとして特徴付けられるものである。
- 請求項1記載のマイクロ精製カードにおいて、前記フィルターは、目詰まりの前に少なくとも約100,000個の溶解された細胞を濾過できるのに十分な面積である。
- 請求項1記載のマイクロ精製カードにおいて、前記溶出チップは、前記分子捕獲領域との流体連通に比較してサイズの小さい開口部へ傾斜付けられているとして特徴付けられるものである。
- 請求項1記載のマイクロ精製カードにおいて、前記溶出チップは、約70マイクロリットル未満の容積を有するとして特徴付けられるものである。
- 請求項11記載のマイクロ精製カードにおいて、前記溶出チップは、約0.05マイクロリットルより大きい容積を有するとして特徴付けられるものである。
- 請求項12記載のマイクロ精製カードにおいて、前記溶出チップはピペットチップを有するものである。
- 請求項1記載のマイクロ精製カードにおいて、前記溶出チップは、前記マイクロ精製カードの一部から延び、かつ外部サンプル収集バイアル中に分子を流し得るものである。
- 請求項1記載のマイクロ精製カードにおいて、前記溶解領域は少なくとも約120℃まで加熱され得、かつ最大で少なくとも約80psiまで加圧され得るものである。
- 請求項1記載のマイクロ精製カードにおいて、前記溶解領域は外部ヒーターに近接して配置され得るものである。
- 請求項1記載のマイクロ精製カードにおいて、前記溶出インレットは前記マイクロ精製カードの外部の流体供給源に対して流体的に連通され得るものである。
- 請求項1記載のマイクロ精製カードにおいて、前記分子捕獲領域は少なくとも約95℃まで加熱され得るものである。
- 請求項18記載のマイクロ精製カードにおいて、前記分子捕獲領域は約150℃まで加熱され得るものである。
- 請求項1記載のマイクロ精製カードにおいて、前記分子捕獲領域は少なくとも約4℃まで冷却され得るものである。
- 請求項1記載のマイクロ精製カードにおいて、前記分子捕獲領域は、前記マイクロ精製カードに不可欠な取り外し不能領域、取り外し可能なカートリッジ、またはその両方を有するものである。
- 請求項21記載のマイクロ精製カードにおいて、前記分子捕獲領域は、前記フィルターによって濾過され得る1若しくはそれ以上のタイプの分子を選択的に捕獲し得る、捕獲物質または捕獲デバイスを有するものである。
- 請求項21記載のマイクロ精製カードにおいて、前記捕獲デバイスはマイクロアレイを有するものである。
- 請求項1記載のマイクロ精製カードにおいて、前記分子捕獲領域は、外部ヒーター、外部冷却器、またはその両方に近接して配置され得るものである。
- 請求項1記載のマイクロ精製カードにおいて、このマイクロ精製カードは、さらに、
任意の2若しくはそれ以上の前記流体構成要素の間に流体的に配置された1若しくはそれ以上の一方向流体バルブ、またはチャネルを有し、一度、前記分子捕獲領域を通過した溶解されたサンプルから流体的に分子を輸送し得るものである。 - 使い捨て可能なマイクロ精製カードであって、
サンプルから分子を抽出し得る複数の流体構成要素を有する射出成形カードを有し、前記複数の流体構成要素が、溶解領域と流体連通し得るサンプルローディングインレットを有し、前記溶解領域が、フィルターと流体連通しており、前記フィルターが分子捕獲領域に対して1若しくはそれ以上の分子を流体連通し得、かつ前記分子捕獲領域が、溶出インレットおよび溶出チップと流体連通され得るものである、マイクロ精製カード。 - 請求項26記載の使い捨て可能なマイクロ精製カードにおいて、このマイクロ精製カードは、さらに、
前記サンプルローディングインレットを密閉し得るサンプルキャップを有し、前記サンプルキャップは、圧力差に供された場合それを通じた流体の流れを可能にし得、かつ前記サンプルキャップは圧力差に供されない場合それを通じた流体の流れを妨げ得るものである。 - 請求項26記載の使い捨て可能なマイクロ精製カードにおいて、各々の前記流体構成要素の一部は射出成形カードによって提供されるものである。
- 請求項26記載の使い捨て可能なマイクロ精製カードにおいて、前記サンプルは、1若しくはそれ以上の細胞を有するものである。
- 上昇した温度および圧力においてマイクロ精製カード中でサンプルを調製するために適切なシステムであって、
前記マイクロ精製カード上のサンプルローディングインレットに対して圧力下で流体連通され得るサンプルインプット流体接続と、
前記マイクロ精製カード上の溶出インレットに対して圧力下でサンプルローディングインレットに流体接続し得る溶出インプット流体接続と、
前記サンプルインプット流体および溶出インプット流体接続を受容するように前記マイクロ精製カードを位置的に保持し得るカードホルダーであって、
前記マイクロ精製カード上の溶解領域を少なくとも約90℃まで加熱し得るヒーターと、
前記マイクロ精製カード上の分子捕獲領域を約40℃より高くまで加熱し得、かつ前記分子捕獲領域を30℃未満まで冷却し得る熱制御装置と
を有するカードホルダーと、
前記マイクロ精製カード上で溶出チップを出る流体を受容するための2若しくはそれ以上の収集流体レセプタクルを交互に配置し得る位置決め可能な流体収集ホルダーと、
を有する、システム。 - 請求項30記載のシステムにおいて、前記流体収集レセプタクルの一つは、廃棄用流体収集レセプタクルであり、かつ他の前記流体収集レセプタクルは溶出用流体レセプタクルであり、前記位置決め可能な流体収集ホルダーは、前記溶出チップから廃棄用流体レセプタクルに出る廃液を受容するように、または前記溶出チップから溶出用流体レセプタクルへ出てくる溶出液を受容するように、交互にスライド可能に配置され得るものである。
- 請求項30記載のシステムにおいて、前記熱制御装置は、前記マイクロ精製カード上の分子捕獲領域を少なくとも約95℃まで加熱し得、かつ前記分子捕獲領域を約−20℃まで冷却し得るものである。
- 請求項30のシステムにおいて、このシステムは、さらに、
識別タグを読み取るためのスキャナーを有するものである。 - 請求項30記載のシステムにおいて、前記カードホルダーは、前記マイクロ精製カードを受容するためのスロットを有するものである。
- 上昇した温度および圧力において1つ以上の使い捨て可能なマイクロ精製カードを用いてサンプルから分子を収集するために適切なシステムであって、
1若しくはそれ以上の使い捨て可能なマイクロ精製カードであって、1若しくはそれ以上の細胞を有するサンプルから分子を抽出し得る複数の流体構成要素を有する射出成形カードを有し、前記複数の流体構成要素が、溶解領域と流体連通し得るサンプルローディングインレットを有し、前記溶解領域が、フィルターと流体連通されており、前記フィルターが、分子捕獲領域に対して1つ以上の分子を流体連通し得、かつ前記分子捕獲領域が、溶出インレットおよび溶出チップと流体連通し得る、マイクロ精製カードと、
マイクロ精製カード中でサンプルを調製するために適切なシステムであって、マイクロ精製カード上でサンプルローディングインレットに対して圧力下で流体的に接続され得るサンプルインプット流体接続を有するシステムと、
前記マイクロ精製カード上で溶出インレットに対してサンプルローディングインレットへ圧力下で流体的に接続され得る溶出インプット流体接続と、
前記サンプルインプット流体および溶出インプット流体接続を受容する位置でマイクロ精製カードを保持し得るカードホルダーであって、
前記マイクロ精製カード上の溶解領域を少なくとも約90℃まで加熱し得るヒーターと、
前記マイクロ精製カード上の分子捕獲領域を約40℃より高くまで加熱し得、かつ前記分子捕獲領域を約30℃未満まで冷却し得る熱制御装置と
を有するカードホルダーと、
前記溶出チップを出てくる分子を含む溶解流体を受容し得る位置決め可能な流体収集ホルダーと、
を有する、システム。 - 請求項35記載のシステムにおいて、前記熱制御装置は、前記マイクロ精製カード上の分子捕獲領域を少なくとも約95℃まで加熱し得、かつ前記分子捕獲領域を約−20℃まで冷却し得るものである。
- 請求項35記載のシステムにおいて、前記カードホルダーは前記マイクロ精製カードを受容するためのスロットを有するものである。
- カードベースのサンプル調製システムを用いて分子を収集する方法であって、
細胞と第一の緩衝液とを有するサンプルを圧力下で、マイクロ精製カード上でサンプルローディングインレットから溶解領域に対して流体連通させる工程と、
前記溶解領域中のサンプルを、周囲圧力よりも大きい1若しくはそれ以上の圧力で約100℃〜約150℃の範囲の温度まで加熱して、前記細胞を溶解して溶解された細胞フラグメントと分子とを生じる工程と、
約90℃より高い温度で前記溶解された細胞フラグメントから分子を濾過する工程と、
分子捕獲物質またはデバイスを用いて前記濾過された分子の少なくとも一部を捕獲する工程と、
溶出チップを通じて第二の緩衝液を用いて前記捕獲された分子の少なくとも一部を溶出させる工程であって、前記第二の緩衝液が前記第一の緩衝液と同じかまたは異なっているものである、前記溶出させる工程と、
前記溶出された分子および第二の緩衝液の少なくとも一部を、位置決め可能な流体収集ホルダー中に収集する工程と、
を有する、方法。 - 請求項38記載の方法において、この方法は、さらに、
マイクロ精製カード中でサンプルを調製するために適切なシステムにマイクロ精製カードを挿入する工程を有するものである。 - 請求項38記載の方法において、前記1つまたは両方の緩衝液は、DNase、RNAse、インヒビター、塩、緩衝液、界面活性剤、水、有機溶媒、酸、塩基またはその任意の組み合わせを有するものである。
- カードベースのサンプル調製システムを用いて分子を収集する方法であって、
サンプルローディングインレットからマイクロ精製カード上の加熱領域に対して圧力下でサンプルを流体的に連通させる工程と、
前記ヒーター領域中のサンプルを、周囲圧力よりも大きい1つ以上の圧力で約100℃から約150℃の範囲の温度まで加熱して、前記サンプルの少なくとも一部を破壊する工程と、
約90℃より高い温度でサンプルフラグメントから分子を濾過する工程と、
分子捕獲物質またはデバイスを用いて前記濾過された分子の少なくとも一部を捕獲する工程と、
溶出チップを通じて前記捕獲された分子の少なくとも一部を溶出させる工程と、
前記溶出された分子の少なくとも一部を、位置決め可能な流体収集ホルダー中に収集する工程と、
を有する、方法。 - 請求項41記載の方法において、この方法は、さらに、
マイクロ精製カード中でサンプルを調製するために適切なシステムにマイクロ精製カードを挿入する工程を有するものである。 - 請求項41記載の方法において、1若しくはそれ以上の緩衝液は、前記サンプルが破壊される前、後、又はその両方で前記サンプルに添加されるものである。
- 請求項41記載の方法において、1若しくはそれ以上の緩衝液は、DNase、RNAse、インヒビター、塩、緩衝液、界面活性剤、水、有機溶媒、酸、塩基またはその任意の組み合わせを有するものである。
- カードベースのサンプル調製システムを用いて、溶解された細胞から分子を収集する方法であって、
サンプルローディングインレットからマイクロ精製カード上の溶解領域に対して圧力下で細胞および第一の緩衝液を含むサンプルを流体的に連通させる工程と、
前記溶解領域中の細胞を、溶解剤を用いて周囲圧力よりも大きい1つ以上の圧力で溶解させて、溶解された細胞フラグメントおよび分子を生じさせる工程と、
前記溶解された細胞フラグメントから分子の少なくとも一部を濾過する工程と、
分子捕獲物質またはデバイスを用いて前記濾過された分子の少なくとも一部を捕獲する工程と、
溶出チップを通じて、第二の緩衝液を用いて前記捕獲された分子の少なくとも一部を溶出させ、前記第二の緩衝液が第一の緩衝液と同じかまたは異なっている工程と、
前記溶出された分子の少なくとも一部および第二の緩衝液を、位置決め可能な流体収集ホルダー中に収集する工程と、
を有する、方法。 - 請求項45記載の方法において、前記溶解領域中の細胞を溶解する工程は、さらに、前記溶解領域中の前記細胞を最大約150℃の温度まで加熱する工程を有するものである。
- 請求項46記載の方法において、前記溶解領域は、約90℃から約150℃の範囲の温度まで加熱されるものである。
- 請求項47記載の方法において、前記細胞は芽胞を含むものである。
- 請求項45記載の方法において、前記分子の少なくとも一部は、約90℃より高い温度で溶解された細胞フラグメントから濾過されるものである。
- 請求項45記載の方法において、前記分子はRNA、mRNAまたはその任意の組み合わせを含むものである。
- 請求項45記載の方法において、RNAseインヒビターは、溶解領域に存在するものである。
- 請求項38記載の方法において、この方法は、さらに、
前記マイクロ精製カードを、マイクロ精製カード中でサンプルを調製するために適切なシステム中に挿入する工程を有するものである。 - 請求項38記載の方法において、前記緩衝液のうちの1つまたは両方は、DNase、RNAse、インヒビター、塩、緩衝液、界面活性剤、水、有機溶媒、酸、塩基またはその任意の組み合わせを有するものである。
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