JP2011079842A - レーザ操縦を用いた多層流に基づく粒子及び細胞の分離 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】複数の血液成分を有する第1の流れと、第2の流れを提供し、第1の流れを第2の流れと接触させることにより第1の分離領域を生じさせる。さらに、それらを接触させること、及び、複数の血液成分の第1の血液細胞成分を第2の流れ中に差別沈降させ、同時に、複数の血液成分の第2の血液細胞成分を第1の流れ中に留め、差別沈降させることを含む方法。次いで、第1の血液細胞成分を有する第2の流れは、第2の血液細胞成分を有する第1の流れから差別除去される方法。
【選択図】なし
Description
沈降速度は通常、物質の大きさ及び密度、並びに物質の形及び静電特性における関数となる。この分離の場合、層流を設けて、重力下で、又は場合によっては遠心分離機のような装置での回転等の他の慣性力により分離が生じる。
(b)平衡分離:密度による分離。この分離の場合、直線段、平滑段又は変動密度勾配を確立して、物質が、適合する密度環境に存在する領域に到達するか、又はほぼ到達するまで、物質を勾配にて沈降及び/又はクリーミングさせることができる。
(c)拡散分離:拡散による分離。この分離の場合、物質は、所定の時間内に物質が拡散する距離に基づいて分画される。
(d)運動性分離:運動性による分離。この分離では、物質は、所定の時間内に物質が自身の運動性により移動する距離に基づいて分画される。
(e)光学分画法:光学力を用いた分離は一般的に、個別の対象物の検査に基づいた、光学系に情報を伝え)、且つ影響を与えるフィードバック機構を用いない。
(f)直接光学分離:光学力を用いた分離は一般的に、個別の対象物の検査に基づいた、光学系に情報を伝え、且つ影響を与えるフィードバック機構を用いる。
(g)誘電泳動分離:誘電泳動を用いた分離。負荷される電界における物質の位置、並びに物質及びその環境の誘電応答に応じて、力が対象物に及ぼされる。
(h)電気泳動分離:電気泳動を用いた分離。負荷される電界における物質の位置、並びに物質及びその環境の電荷に応じて、力が対象物に及ぼされる。
(i)磁気分離:磁力を用いた分離。負荷される磁場における物質の位置、並びに対象物の磁気特性に応じて、力が対象物に及ぼされる。
(j)表面張力分離:物質の表面張力又は表面化学特性を用いた分離。これは、例えば、特定の物質がそこに引き寄せられるか又はそこで安定となり得る流体界面の形成を伴ってもよい。
現在の器具設計では、主イメージングシステム110に高解像度CCDカメラを使用する。CCDカメラ(図5における参照符号511を参照)の主な利点は、この技術が成熟したものであるため、好ましいコスト/パフォーマンス比率である。CCDカメラの別の利点は広いダイナミックレンジ及びデジタル出力を生成しやすいことである。画像は、コンピュータ画面(図5における参照符号510を参照)上に表示され、トラップの位置を選択する基準の枠組を提供し、且つオペレータがレーザに偶発的に曝される可能性を最小限にする。
a.対象表示
ユーザインターフェースは、CCDカメラにより取得された視野を表示するコンピュータ画面から成る。ユーザは、マウスでトラップ位置を指定する。位置を消去するオプションもある。
トラップ位置を指定する目的は、ホログラム計算のための入力を提供することである。ホログラムは基本的に、フーリエ変換することにより望ましいトラップアレイが生成される関数である。しかしながら、液晶ディスプレイの場合には、この関数は位相物体(すなわち、波面の位相をどんなエネルギーも吸収することなく変化させる物体)である。
トラップを用いて、対象物を特定の方向に動かしたいことがしばしばある。これは、マウスを使用して線を作成する(ドラッグする)ことによって達成され得る。コンピュータプログラムは、標的に対する連続追跡を失うことなく標的を少しずつ動かすように、連続的に展開され、且つ十分に互いに接近している一連のトラップに対する呼出として、線を解釈する。
a.概要
本発明の試料チャンバ700(図7A及び図7Bを参照)は、安価で使い捨てできる。本発明の試料チャンバ700は、下記に示されるが、本発明の別の目的は、柔軟な設計を作ることであり、この設計は、異なる用途に関して変更され得る。試料チャンバ700に加えて、本発明の様々な他の分離段階、例えば装置100、200若しくは300、又は、図13〜図24並びに図26及び図27を参照して以下に記載される他の分離段階を利用してもよい。
本発明に従う1つの実施形態において、ポリ(ジメチルシロキサン)(PDMS)樹脂を使用してチャンバ700を製造する。このプロセスは、コンピュータ上で標準的なCAD/CAM法を用いて、チャネル703の所望パターンを作成すること、及び従来のフォトレジスト/エッチング技法を用いてパターンをフォトマスクに転写することを伴う。次にフォトマスクをネガティブマスクとして使用して、シリコンウエハ上にエッチングされたチャネルの逆パターンを作成する。チャネル703の深さは、エッチング時間によって制御される。シリコンウエハは、実際の試料チャンバ700のネガティブ複製である。最終工程は、PDMSをウエハ上に注いで重合することによってポジティブ試料チャンバ700を作製することから成る。これより、ガラススライド701に結合し、カバースリップ705を上に横たわらせたPDMS型が生じる。ガラスのPDMAに対する結合は、露出表面を活性化する酸素エッチングで達成される。
複数のトラップポイントを順にアドレスする、よって時分割方式である走査された光トラップとは異なり、ホログラフィック光トラップは、トラップのそれぞれを連続的に照明する。走査された光トラップが連続的に照射されるトラップと同じトラップ力を達成するためには、少なくとも同じ時間平均強度を提供する必要がある。これは、走査されるトラップが、少なくともトラップ領域の数に比例して、より高いピーク強度を有していなくてはならないことを意味する。このより高いピーク強度は、トラップされる物質における光により生じる損傷の機会を高める。この損傷は、少なくとも3つの機構、すなわち、(1)局所熱をもたらす単一光子の吸収、(2)光化学変換をもたらす単一光子の吸収、及び(3)光化学変換をもたらす多光子の吸収から生じ得る。事象(1)及び(2)は、トラップする物質によって、且つ周囲の流状媒体によって弱く吸収される光の波長を選択することによって緩和され得る。事象(3)は、より一般的な問題であり、一つには長波長光を用いて作業することによって、緩和される。このように、ホログラフィック光トラップは、一定時間の間に単一ポイントで又はより高い強度で、総力を発揮することによって潜在的に対象物を損傷させるのではなく、より少量の力を対象物上のいくつかのポイントに連続的に分配して、より穏やか且つ効果的に繊細な物質を操作し得る。
ホログラフィック光トラップの初期バージョンは、様々な材料から製造された固定ホログラムを使用した。これらは、ホログラムを使用して最高数百個のトラップを作成する原理を実証するのに妥当であった。しかしながら、これらのホログラムの主な欠点は、それらが静的であること、及び単一のホログラムを作成するのに何時間もかかることであった。1秒に何度もホログラムを形成可能なコンピュータ駆動液晶ディスプレイを製造するハードウェアの出現によって、光トラップの動的機器としての使用は、実用的な実現となっている。ソフトウェア制御は、レーザビーム操縦を制御するプログラムの単純なインプレメンテーションによる分離及びトラッピングの自動化を可能にする。ホログラムをコンピュータ計算する原理を以下に記載する。
光学系410は標準的な高品質光学顕微鏡から成る。対物レンズは、作動距離の長い集光レンズと連結する高開口数レンズ409である。高開口数の対物レンズ409はトラッピングに用いられる。作動距離の長い集光レンズは、画像における解像度を多少減少させ得るが、トラッピングを損なうことはなく、試料スライドの近くに余分な空間を設けてチューブ及び貯蔵槽を収容する。対象物を、により保持することによって移動し得る。
空間光変調器408は本質的に、静電界によって制御される液晶アレイであり、静電界はコンピュータプログラムによって制御され得る。液晶アレイは、付与される電界の強さに応じて変化する量によって光の位相を遅らせる特性を有する。
有用なレーザは、固体レーザ、ダイオード励起レーザ、ガスレーザ、色素レーザ、アレキサンドライトレーザ、自由電子レーザ、VCSELレーザ、ダイオードレーザ、Ti−サファイアレーザ、ドープYAGレーザ、ドープYLFレーザ、ダイオード励起YAGレーザ及びフラッシュランプ励起YAGレーザを含む。10mW及び5Wの間で動作するダイオード励起Nd:YAGレーザが好ましい。生体物質を検査するためのアレイを形成するのに用いられるレーザビームの好ましい波長は、赤外、近赤外、可視赤、緑及び可視青波長を含み、約400nm〜約1,060nmの波長が最も好ましい。
a.背景
本発明に従う1つの用途において、光トラッピング技術を用いた高分解能で高スループットの細胞ソーターが実施される。細胞選別のための新しい基準としてこの技術を実施する必要性は、従来のフローサイトメータ、多くの選別課題に必要不可欠な細胞の特徴を高分解能で測定できないことにより明示されている。
本発明の高分解能で高スループットな細胞選別を実施する方法は、以下の要素、すなわち、マイクロ流体の開発、光トラップシステムの開発(集束システム用のトラップピング要素、及び分離システム用のトラップ要素)、高分解能蛍光発光測定、システム制御(ホログラム計算を含む)、及び機械設計を有する。
広視野でのピンセットの使用は、比較的小さい開口数を有する顕微鏡対物レンズを伴なう。軸方向で対象物を光トラップする能力は、軸方向において最も大きな勾配を有するであろう様式で光ビームを集束させることに頼っている。これは、光錐が可能な限り最も広い半径を伴なって形成されることを示す。光錐の半径は、対物レンズの開口数によって直接的に決定され、すなわち、高い開口数は大きい光錐半径を意味する。このことは、広視野が必要であることと相反する。これは従来、軸方向における広視野でのピンセットの使用を難しいものにしてきた。軸方向でのピンセットの使用における難しさに対する主な寄与の1つは、集束された光ビームの放射圧である。特に密度において周囲の媒体とよく適合する粒子、例えばポリスチレン微粒子の場合、放射圧は粒子をトラップの外へ吹き飛ばし得る。低開口数を有する対物レンズを用いると、軸方向における十分なピンセット力により放射圧を克服することは難しい。しかし、ホログラフィック光トラップは、光ビームの放射圧を大きく低減する非標準モードの光を形成する能力を有する。例えば渦トラップは、光の様々な位相がトラップの中心において相殺されるので、暗い中心を有する。この暗い中心は、ビームの中心を進んでいく光線の大部分がもはや存在しないことを意味する。これがまさに、光の放射圧の大部分を保持するビームであり、したがって、これらのビームの除去は、軸方向トラッピングの困難を大きく緩和する。他のモード、例えばドーナツ型モードは、同じ利点を有する。
レーザを使用して多数の部位に素早くアクセスする技術は、スピニングレーザディスク、CDプレーヤー又はDVDプレーヤーの形態ですでに存在する。これらの機器は、ディスクの回転運動とレーザの半径方向の運動とを組み合わせて、部位に途方もなく早い速度でアクセスする。例えば、典型的なDVDプレーヤーは、約2時間で、ディスク上のおよそ40億個の別個の「ビット」にアクセスし得る。このスピニングディスクアプローチと光トラッピングとの組み合わせ(図12を参照)は、類似した速度で細胞にアクセスすることを可能にし、ホログラフィック光トラッピングはこれらの速度を100倍またはそれ以上に増加させる。
蛍光活性化細胞選別(FACS)等の技術は、十分に確立されているにもかかわらず、順次処理方法であるという事実が欠点になっている。生物学における標識色素の偏在性のため、これらの色素に基づいた選別は可能である。選別されるべき群がすでに先天的にこのような吸収差を示していないと仮定すると、これらの色素はしばしば、染色された検体と未染色の検体との間で或る波長又は波長範囲の吸収に差を生じる。次いで、ホログラフィック光トラップを使用して、検体を加熱し、且つ上昇した検体の温度により融解する基体中に操作して入れる。すると、包埋された検体は、バルク温度の増加とともに後に放出され得る。さらに、より迅速な、さらに並行的な処理方法が可能であり、これは細胞を広帯域の高出力光源により照明して、数々の検体全体を同時に処理する。同じ方法セットを吸収スペクトルが異なる非生体試料に適用してもよく、選択的に非生体試料に適用させてもよい。
ホログラフィック光レーザトラップは、三次元で対象物にアクセスし且つ対象物を動かすことができるという点で、対象物の操作に対する大きな利点を解釈する。生物学的選別用途がより高度になるに従って、より多くの数の検体が、しばしば短時間で選別されなくてはならなくなった。ホログラフィック光トラップの三次元アクセスは、これらの選別用途が現実化され得ることを意味する。連続的に又は二次元基体上で選別することが困難又は不可能であったであろう、多数の細胞及び生物学的な目的とする他の検体が有効的に選別され得る。
多種多様な用途が、生物学的検体を選択的に殺す能力から利益を得る。血液から病原体を除去することは、このような用途の一つである。細胞選別は別の用途である。細胞を同定し、1つ又は複数の細胞郡を殺し、次いで死細胞を除去する。殺傷は、レーザ自体からの光エネルギーにより実行され、この機能を実行するのに光トラップを必ずしも必要としない。
BioRyx200システム(アリークス社(シカゴ、イリノイ州))を使用して、全血から血小板をピンセットでつまみ得る。血小板は低レーザ出力(0.2W)で532nmに関してピンセットでつままれ、三次元で容易に移動される。0.8Wで十分ではあるが、血小板を自動化トラップを通して移送するためには若干より高い出力を使用することが好ましい。抗凝固剤が存在しても、血小板にはフィブリンの短い糸がまだ付着している。長時間にわたって、血小板はカバースリップと不可逆的に結合し得る。血小板はおおよそ2〜3マイクロメータの大きさであり、これらは532nmで2〜3ミクロンのシリカとほぼ同様にピンセットでつままれる。RBCが血小板と同じ観察フレーム(viewing frame)内にある場合、RBCがトラップから十分距離が離れていたとしても、RBCは焦点外の光錐に反発する傾向がある。しかし、赤血球がレーザと接触すると、媒体の浸透圧及びレーザ出力に応じて、レーザは赤血球を破裂させ、しばしばそれらを爆発させる。種々の種類のWBCは、レーザピンセットに対して若干異なる応答を示す。包括的に、WBCはレーザピンセットから若干反発する。光トラップに対するこのような種々の応答は、トラッピングビームに対する細胞の反応により細胞の種類を分離する基礎を提供する。例えば、血小板は操縦レーザビームを用いてトラップ且つ移動されるが、RBC及び特定のWBCは反発し、さらに他のWBCは中程度にトラップ且つ移動される。
Claims (71)
- 血液を成分に分離する方法であって、
複数の血液成分を有する第1の流れ(flow)を提供すること、
第2の流れを提供すること、
前記第1の流れを前記第2の流れと接触させることであって、それにより第1の分離領域を提供する、接触させること、及び
前記複数の血液成分の第1の血液細胞成分を前記第2の流れ中に差別沈降させ、一方で同時に、前記複数の血液成分の第2の血液細胞成分を前記第1の流れ中に留める、差別沈降させること
を含む、血液を成分に分離する方法。 - 前記第1の血液細胞成分を有する前記第2の流れを、前記第2の血液細胞成分を有する前記第1の流れから差別除去することをさらに含む、請求項1に記載の血液を成分に分離する方法。
- 前記第1の血液細胞成分は、複数の赤血球及び複数の白血球である、請求項1に記載の血液を成分に分離する方法。
- 前記複数の白血球を、前記複数の赤血球からホログラフィック的に分離することをさらに含む、請求項3に記載の血液を成分に分離する方法。
- 前記第2の血液細胞成分は複数の血小板である、請求項1に記載の血液を成分に分離する方法。
- 第3の流れを提供すること、
前記第1の流れを前記第3の流れと接触させることであって、それにより第2の分離領域を提供する、接触させること、及び
前記複数の血液成分の前記第2の血液細胞成分を前記第3の流れ中に差別沈降させ、一方で同時に、前記複数の血液成分の第3の血液成分を前記第1の流れ中に留める、差別沈降させること
をさらに含む、請求項1に記載の血液を成分に分離する方法。 - 前記第2の血液細胞成分をホログラフィック的にトラップすることをさらに含む、請求項6に記載の血液を成分に分離する方法。
- 前記第2の血液細胞成分は複数の血小板であり、前記第3の血液成分は血漿である、請求項6に記載の血液を成分に分離する方法。
- 前記第1の流れを再循環させることであって、それにより前記第2の流れを形成する、再循環させることをさらに含む、請求項6に記載の血液を成分に分離する方法。
- 複数の第2の血液細胞成分を、前記第1の流れからホログラフィック的に分離することをさらに含む、請求項1に記載の血液を成分に分離する方法。
- 複数の混入物又は複数の生物学的残屑を、前記第1の流れからホログラフィック的に除去することをさらに含む、請求項1に記載の血液を成分に分離する方法。
- 前記第1の流れは、ドナーからの全血及び抗凝固剤を実質的に含み、前記第2の流れは、前記ドナーからの血漿を実質的に含む、請求項1に記載の血液を成分に分離する方法。
- 前記沈降する工程は沈降速度法で行われる、請求項1に記載の血液を成分に分離する方法。
- 前記沈降する工程は沈降平衡法で行われる、請求項1に記載の血液を成分に分離する方法。
- 前記第1の流れ及び前記第2の流れは実質的に非乱流である、請求項1に記載の血液を成分に分離する方法。
- 前記第1の流れ及び前記第2の流れは実質的に層流である、請求項1に記載の血液を成分に分離する方法。
- 前記分離領域は、前記第1の流れ及び前記第2の流れの方向に対して実質的に平行な所定の長さ、並びに前記第1の流れ及び前記第2の流れの前記流れの方向に対して実質的に直交する所定の深さを有し、該所定の長さ及び該所定の深さは、前記第1の血液細胞成分の第1の沈降速度から、前記第2の血液細胞成分の第2の沈降速度から、前記第1の流れの第1の流速から、及び前記第2の流れの第2の流速から決定される、請求項1に記載の血液を成分に分離する方法。
- 前記第1の流れ及び前記第2の流れは、実質的に同じ流速を有する、請求項1に記載の血液を成分に分離する方法。
- 前記第1の流れは第1の流速を有し、前記第2の流れは第2の流速を有し、該第2の流速は前記第1の流速よりも比較的速い、請求項1に記載の血液を成分に分離する方法。
- 前記分離領域中の前記第1の流れの第1の容量は、該分離領域中の前記第2の流れの第2の容量よりも比較的小さい、請求項1に記載の血液を成分に分離する方法。
- 請求項1に記載の血液を成分に分離する方法を実施する装置。
- 液体混合物を構成成分に分離する方法であって、
前記液体混合物を有する実質的に層状の第1の流れを提供することであって、前記液体混合物は複数の成分を有し、該複数の成分は対応する複数の沈降速度を有する、提供すること、
実質的に層状の第2の流れを提供すること、
前記第1の流れを前記第2の流れと接触させ、それにより第1の分離領域を提供する、接触させることであって、前記第1の流れ及び前記第2の流れは、前記分離領域内に実質的に非乱流界面を有する、接触させること、
前記第1の流れから、前記複数の成分の第1の成分を前記第2の流れ中に差別沈降させ、それにより、富化した第2の流れ及び枯渇した第1の流れを形成し、一方で同時に、前記複数の成分の第2の成分を前記第1の流れ中に留める、差別沈降させることであって、前記第1の成分は前記複数の沈降速度の第1の沈降速度を有し、前記第2の成分は前記複数の沈降速度の第2の沈降速度を有し、前記第1の沈降速度は前記第2の沈降速度よりも比較的速い、差別沈降させること、
前記富化した第2の流れを、前記枯渇した第1の流れから差別除去すること、及び
前記枯渇した第1の流れ中の前記第2の成分をホログラフィック的に操作すること
を含む、液体混合物を構成成分に分離する方法。 - 前記液体混合物は全血であり、前記第1の成分は複数の赤血球及び複数の白血球であり、前記第2の成分は複数の血小板である、請求項22に記載の液体混合物を構成成分に分離する方法。
- 前記液体混合物は精液であり、前記第1の成分は、複数の運動能力のない又は生存不可能な精子細胞であり、前記第2の成分は、複数の運動能力のある又は生存可能な精子細胞である、請求項22に記載の液体混合物を構成成分に分離する方法。
- 前記光操作する工程は、
前記第2の成分をホログラフィック的にトラップすることであって、それにより前記第2の成分を前記枯渇した第1の流れから除去する、トラップすることをさらに含む、請求項22に記載の液体混合物を構成成分に分離する方法。 - 複数の混入物又は複数の生物学的残屑を前記第1の流れからホログラフィック的に除去することをさらに含む、請求項22に記載の液体混合物を構成成分に分離する方法。
- 第3の流れを提供すること、
前記枯渇した第1の流れを前記第3の流れと接触させることであって、それにより第2の分離領域を提供する、接触させること、及び
前記第2の成分をホログラフィック的にトラップするとともに、該第2の成分を前記枯渇した第1の流れから前記第3の流れ中に移動させ、一方で同時に、前記複数の成分の第3の成分を前記枯渇した第1の流れ中に留める、トラップするとともに移動させること
をさらに含む、請求項22に記載の液体混合物を構成成分に分離する方法。 - 前記枯渇した第1の流れを再循環させることであって、それにより前記第2の流れを形成する、再循環させることをさらに含む、請求項27に記載の液体混合物を構成成分に分離する方法。
- 請求項22に記載の液体混合物を構成成分に分離する方法を実施する装置。
- 液体混合物を構成成分に分離する方法であって、
前記液体混合物を有する実質的に層状の第1の流れを提供することであって、前記液体混合物は複数の成分を有し、該複数の成分は対応する複数の沈降速度を有する、提供すること、
実質的に層状の第2の流れを提供すること、
実質的に層状の第3の流れを提供すること、
前記第1の流れを前記第2の流れ及び前記第3の流れと接触させ、それにより第1の分離領域を提供する、接触させることであって、前記第1の流れ及び前記第2の流れは前記分離領域内に実質的に非乱流状の第1の界面を有し、前記第1の流れ及び前記第3の流れは前記分離領域内に実質的に非乱流状の第2の界面を有する、接触させること、
前記第1の流れから、前記複数の成分の第1の成分を前記第2の流れ中に差別除去することであって、それにより富化した第2の流れ及び枯渇した第1の流れを形成する、差別除去すること、
前記第1の流れから、前記複数の成分の第2の成分を前記第3の流れ中に差別除去することであって、それにより富化した第3の流れ及びさらに枯渇した第1の流れを形成する、差別除去すること、
前記富化した第2の流れを、前記枯渇した第1の流れから差別除去すること、及び
前記富化した第3の流れを、前記枯渇した第1の流れから差別除去すること
を含む、液体混合物を構成成分に分離する方法。 - 前記第1の流れ、前記第2の流れ及び前記第3の流れはそれぞれ、異なる密度を有し、それにより段階的な密度勾配を前記第1の分離領域内に提供する、請求項30に記載の液体混合物を構成成分に分離する方法。
- 前記第1の流れから、前記第1の成分及び前記第2の成分を除去することは拡散により実施される、請求項30に記載の液体混合物を構成成分に分離する方法。
- 前記第1の流れから、前記第1の成分及び前記第2の成分を除去することは沈降平衡法又は沈降速度法により実施される、請求項30に記載の液体混合物を構成成分に分離する方法。
- 前記第1の流れから前記第2の成分を除去することは、ホログラフィック光トラッピング操作により実施される、請求項30に記載の液体混合物を構成成分に分離する方法。
- 前記第1の流れから前記第1の成分及び前記第2の成分を除去することは、電磁的に実施される、請求項30に記載の液体混合物を構成成分に分離する方法。
- 前記液体混合物は全血であり、前記第1の成分は複数の赤血球及び複数の白血球であり、前記第2の成分は複数の血小板である、請求項30に記載の液体混合物を構成成分に分離する方法。
- 前記液体混合物は精液であり、前記第1の成分は複数の運動能力のない又は生存不可能な精子細胞であり、前記第2の成分は複数の運動能力のある又は生存可能な精子細胞である、請求項30に記載の液体混合物を構成成分に分離する方法。
- 前記第1の流れから前記第2の成分を差別除去する前記工程は、前記第2の成分をホログラフィック的にトラップすることであって、それにより前記第2の成分を前記枯渇した第1の流れから除去する、トラップすることをさらに含む、請求項30に記載の液体混合物を構成成分に分離する方法。
- 液体混合物を構成成分に分離する装置であって、
前記液体混合物を有する実質的に層状の第1の流れを提供する手段であって、前記液体混合物は複数の成分を有し、該複数の成分は対応する複数の沈降速度を有する、提供する手段と、
実質的に層状の第2の流れを提供する手段と、
実質的に層状の第3の流れを提供する手段と、
前記第1の流れを前記第2の流れ及び前記第3の流れと接触させ、それにより第1の分離領域を提供する、接触させる手段であって、前記第1の流れ及び前記第2の流れは前記分離領域内に実質的に非乱流状の第1の界面を有し、前記第1の流れ及び前記第3の流れは前記分離領域内に実質的に非乱流状の第2の界面を有する、接触させる手段と、
前記第1の流れから、前記複数の成分の第1の成分を前記第2の流れ中に差別除去する手段であって、それにより富化した第2の流れ及び枯渇した第1の流れを形成する、差別除去する手段と、
前記第1の流れから、前記複数の成分の第2の成分を前記第3の流れ中に差別除去する手段であって、それにより富化した第3の流れ及びさらに枯渇した第1の流れを形成する、差別除去する手段と、
前記富化した第2の流れを、前記枯渇した第1の流れから差別除去する手段と、
前記富化した第3の流れを、前記枯渇した第1の流れから差別除去する手段と
を備える、液体混合物を構成成分に分離する装置。 - 前記第1の流れ、前記第2の流れ及び前記第3の流れはそれぞれ、異なる密度を有し、それにより段階的な密度勾配を前記第1の分離領域内に提供する、請求項39に記載の液体混合物を構成成分に分離する装置。
- 前記第1の流れから、前記第1の成分及び前記第2の成分を除去する前記手段は拡散である、請求項39に記載の液体混合物を構成成分に分離する装置。
- 前記第1の流れから、前記第1の成分及び前記第2の成分を除去する前記手段は沈降平衡法又は沈降速度法により実施される、請求項39に記載の液体混合物を構成成分に分離する装置。
- 前記第1の流れから前記第2の成分を除去する前記手段は、ホログラフィック光トラップである、請求項39に記載の液体混合物を構成成分に分離する装置。
- 前記液体混合物は全血であり、前記第1の成分は複数の赤血球及び複数の白血球であり、前記第2の成分は複数の血小板である、請求項39に記載の液体混合物を構成成分に分離する装置。
- 前記液体混合物は精液であり、前記第1の成分は複数の運動能力のない又は生存不可能な精子細胞であり、前記第2の成分は複数の運動能力のある又は生存可能な精子細胞である、請求項39に記載の液体混合物を構成成分に分離する装置。
- 血液を成分に分離する方法であって、
複数の血液成分を有する実質的に層状の第1の流れを提供すること、
実質的に層状の第2の流れを提供すること、
前記第1の流れを前記第2の流れと接触させ、それにより第1の分離領域を提供する、接触させることであって、該第1の分離領域の大きさは前記複数の血液成分の複数の沈降速度に基づいて予め決定される、接触させること、
前記複数の血液成分の複数の赤血球及び複数の白血球を、前記第2の流れ中に沈降速度法により差別沈降させ、一方で同時に、前記複数の血液成分の複数の血小板及び血漿を前記第1の流れ中に留める、沈降速度法により差別沈降させること、
前記第1の血液細胞成分を有する前記第2の流れを、前記第2の血液細胞成分を有する前記第1の流れから差別除去すること、
第3の流れを提供すること、
前記第1の流れを前記第3の流れと接触させることであって、それにより第2の分離領域を提供する、接触させること、
前記複数の血小板を前記第3の流れ中に沈降速度法により差別沈降させ、一方で同時に、血漿を前記第1の流れ中に留める、沈降速度法により差別沈降させること、及び
前記第1の流れを再循環させることであって、それにより前記第2の流れを形成する、再循環させること
を含む、血液を成分に分離する方法。 - 液体中の複数の成分を分離する装置であって、
第1の流れのための第1の注入口(inlet)及び第2の流れのための第2の注入口を有する光透過性選別チャネルであって、前記第1の流れのための第1の排出口(outlet)及び前記第2の流れのための第2の排出口をさらに有する、光透過性選別チャネルと、
前記光透過性選別チャネルと結合したホログラフィック光トラップシステムであって、前記第1の流れ中の複数の成分の該第1の流れ中の第1の成分を選択するとともに、該第1の成分を前記第2の流れ中に移動させ、それにより富化した第2の流れ及び枯渇した第1の流れを形成し、一方で同時に、前記複数の成分の第2の成分を前記第1の流れ中に留めるホログラフィック光トラップを生成するようになっている、ホログラフィック光トラップシステムと
を備える、液体中の複数の成分を分離する装置。 - 液体混合物を運動能力のない構成成分に分離する装置であって、
第1の流れのための第1の注入口及び第2の流れのための第2の注入口を有する第1の選別チャネルであって、該第1の選別チャネルは、前記第1の流れのための第1の排出口及び前記第2の流れのための第2の排出口をさらに有し、該第1の選別チャネルは、前記第1の流れ中の複数の成分の該第1の流れ中の第1の成分を、前記第2の流れ中に沈降させ、それにより富化した第2の流れ及び枯渇した第1の流れを形成し、一方で同時に、前記複数の成分の第2の成分を前記第1の流れ中に留めるようになっている、第1の選別チャネルと、
前記第1の流れのための前記第1の排出口と結合した第1の光入射口(inlet)を有し、且つ第1の光出射口(outlet)を有する第2の光透過性選別チャネルであって、第3の流れのための第2の光入射口及び該第3の流れのための第2の光出射口をさらに有する、第2の光透過性選別チャネルと、
前記第2の光透過性選別チャネルと結合したホログラフィック光トラップシステムであって、前記第2の成分を前記第1の流れから選択するとともに、該第2の成分を前記第3の流れ中へ移動させるホログラフィック光トラップを生成するようになっている、ホログラフィック光トラップシステムと
を備える、液体混合物を運動能力のない構成成分に分離する装置。 - 複数の細胞を分離する方法であって、
前記複数の細胞を有する第1の流れを提供すること、
第2の流れを提供すること、
前記第1の流れを前記第2の流れと接触させることであって、それにより第1の分離領域を提供する、接触させること、及び
前記複数の細胞の第1の細胞を前記第2の流れ中に差別除去し、一方で同時に、前記複数の細胞の第2の細胞を前記第1の流れ中に留める、差別除去すること、
を含む、複数の細胞を分離する方法。 - 前記第1の細胞を有する前記第2の流れを前記第2の細胞を有する前記第1の流れから差別除去することをさらに含む、請求項49に記載の複数の細胞を分離する方法。
- 第3の流れを提供すること、
前記第1の流れを前記第3の流れと接触させることであって、それにより第2の分離領域を提供する、接触させること、及び
前記複数の細胞の前記第2の細胞を前記第3の流れ中に差別除去し、一方で同時に、前記複数の細胞の第3の細胞を前記第1の流れ中に留める、差別除去すること
をさらに含む、請求項49に記載の複数の細胞を分離する方法。 - 複数の第2の細胞を前記第1の流れからホログラフィック的に分離することをさらに含む、請求項49に記載の複数の細胞を分離する方法。
- 複数の混入物又は複数の生物学的残屑を前記第1の流れからホログラフィック的に除去することをさらに含む、請求項49に記載の複数の細胞を分離する方法。
- 前記第1の流れ及び前記第2の流れはそれぞれ、異なる密度を有し、それにより前記第1の分離領域内に段階的な密度勾配を提供する、請求項49に記載の複数の細胞を分離する方法。
- 前記第1の細胞を前記第1の流れから除去することは、沈降平衡法又は沈降速度法により実施される、請求項49に記載の複数の細胞を分離する方法。
- 前記第1の細胞は生存不可能な又は運動能力のない精子細胞である、請求項55に記載の複数の細胞を分離する方法。
- 前記第1の細胞を前記第1の流れから除去することは、自己運動能によって実施される、請求項49に記載の複数の細胞を分離する方法。
- 前記第1の細胞は生存可能な又は運動能力のある精子細胞である、請求項57に記載の複数の細胞を分離する方法。
- 複数の細胞を分離する装置であって、
前記複数の細胞を有する第1の流れを提供する手段と、
第2の流れを提供する手段と、
前記第1の流れを前記第2の流れと接触させる手段であって、それにより第1の分離領域を提供する、接触させる手段と、
前記複数の細胞の第1の細胞を前記第2の流れ中に差別除去し、一方で同時に、前記複数の細胞の第2の細胞を前記第1の流れ中に留める、差別除去する手段と
を備える、複数の細胞を分離する方法。 - 前記第1の細胞を有する前記第2の流れを前記第2の細胞を有する前記第1の流れから差別除去する手段をさらに備える、請求項59に記載の複数の細胞を分離する装置。
- 第3の流れを提供する手段と、
前記第1の流れを前記第3の流れと接触させる手段であって、それにより第2の分離領域を提供する、接触させる手段と、
前記複数の細胞の前記第2の細胞を前記第3の流れ中に差別除去し、一方で同時に、前記複数の細胞の第3の細胞を前記第1の流れ中に留める、差別除去する手段と
をさらに備える、請求項59に記載の複数の細胞を分離する装置。 - 複数の第2の細胞を前記第1の流れからホログラフィック的に分離する手段をさらに備える、請求項59に記載の複数の細胞を分離する装置。
- 前記第1の流れ及び前記第2の流れはそれぞれ、異なる密度を有し、それにより前記第1の分離領域内に段階的な密度勾配を提供する、請求項59に記載の複数の細胞を分離する装置。
- 前記第1の細胞を前記第1の流れから除去する前記手段は、沈降平衡法又は沈降速度法である、請求項59に記載の複数の細胞を分離する装置。
- 前記第1の細胞は生存不可能な又は運動能力のない精子細胞である、請求項64に記載の複数の細胞を分離する装置。
- 前記第1の細胞を前記第1の流れから除去する前記手段は、自己運動能である、請求項59に記載の複数の細胞を分離する装置。
- 前記第1の細胞は生存可能な又は運動能力のある精子細胞である、請求項66に記載の複数の細胞を分離する装置。
- 液体中の複数の成分から1つの成分を分離する装置であって、該装置は長さ対幅のアスペクト比を有し、該装置は、
第1の流れのための第1の注入口及び第2の流れのための第2の注入口を有する第1の選別チャネルであって、前記第1の流れ及び前記第2の流れはそれぞれ、該装置の長さに沿った流れ方向を有し、該第1の選別チャネルは前記第1の流れのための第1の排出口及び前記第2の流れのための第2の排出口をさらに有し、該第1の選別チャネルは、前記第1の流れ中の複数の成分の該第1の流れ中の第1の成分を、前記第2の流れ中に選択的に除去させ、それにより富化した第2の流れ及び枯渇した第1の流れを形成し、一方で同時に、前記複数の成分の第2の成分を前記第1の流れ中に留めるようになっている、第1の選別チャネルを備え、
前記長さ対幅のアスペクト比は約2:1未満である、
液体中の複数の成分から1つの成分を分離する装置。 - 前記長さ対幅のアスペクト比は約2:1〜1:2である、請求項68に記載の液体中の複数の成分から1つの成分を分離する装置。
- 前記第1の流れのための前記第1の排出口と結合した第1の光入射口を有し、且つ第1の光出射口を有する第2の光透過性選別チャネルであって、第3の流れのための第2の光入射口及び該第3の流れのための第2の光出射口をさらに有する、第2の光透過性選別チャネルと、
前記第2の光透過性選別チャネルと結合したホログラフィック光トラップシステムであって、前記第2の成分を前記第1の流れから選択するとともに、該第2の成分を前記第3の流れ中に移動させるホログラフィック光トラップを生成するようになっている、ホログラフィック光トラップシステムと
をさらに備える、請求項68に記載の液体中の複数の成分から1つの成分を分離する装置。 - 複数の成分を液体混合物から分離するシステムであって、
第1の流れ及び第2の流れのための複数の注入口を有し、且つ前記第1の流れ及び前記第2の流れのための複数の排出口を有する流動板であって、前記第1の流れ及び前記第2の流れが実質的に層状である少なくとも1つの分離領域をさらに有する、流動板と、
前記第1の流れ及び前記第2の流れの流速を制御する、複数のポンプと、
前記第1の流れ及び前記第2の流れの温度を制御する、温度制御装置と、
前記分離領域において、前記液体混合物から前記複数の成分を分離することを制御するユーザ入力を提供するようになっている、コンピュータと
備える、複数の成分を液体混合物から分離するシステム。
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