JP2019152655A - 生物学的実体を分離するための方法および装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】流体試料から生物学的実体を分離するための方法および装置を提供する。【解決手段】流体試料内の生物学的実体を分離するための方法であって；流体試料を第１の流体装置に通過させ、生物学的実体のサイズに基づいて、生物学的実体を第１のサブセットと第２のサブセットとに分離し、それにより生物学的実体の第１のサブセットを含む第１の試料を生成させ；磁石１０４，１０５を含む磁気分離装置に第１の試料を通過させ、磁気標識を有する生物学的実体を磁石によって第１の試料から分離し、それによって第２の試料を生成させ；流体装置から磁気分離装置へと、第１の流体装置を磁気分離装置から流体的に分離するフローコネクターに第１の試料を通過させる、段階を含む、方法。【選択図】図４

Description

本発明は一般に、ヒト血液、身体組織、体液および他のヒト関連生体試料からの、細胞、細菌および分子を含む生物学的実体を分離するための方法および装置に関する。開示される方法および装置は、動物および植物試料から生物学的実体を分離するためにも利用され得る。より具体的には、本発明は、個別に、または組み合わせて、マイクロ流体分離装置／チップ（「ＵＦＬ」）の１つ以上および磁気分離装置（「ＭＡＧ」）の１つ以上を用いて生物学的実体の分離を達成するための方法および装置に関する。説明目的のために、一般に生物学的実体の典型的な代表例として本明細書中で以後、「細胞」を主に使用する。しかし、本発明において開示されるような方法および装置は、限定なく他の生物学的実体に容易に適用され得ることが理解される。
背景技術
流体ベース溶液からの生物学的実体の分離、例えばヒト血液からの白血球細胞の特異的なタイプの分離は、一般的には、特異性がある標的生物学的実体を識別する第１の段階と、続いて識別された標的生物学的実体を流体ベース溶液から物理的に抽出する第２の段階とを含む。ヒト血液において、様々なタイプの生物学的細胞が様々なタイプの表面抗原または表面受容体を有し得、これらは、本発明において表面マーカーとも呼ばれる。あるタイプの細胞上のある種の表面マーカーは、前記のタイプの細胞に特有であり得、特異性により血液試料からそのタイプの細胞を識別するために使用され得る。
図１Ａ〜図１Ｃは、図１Ａの場合は超常磁性標識２（「ＳＰＬ」）を使用し、図１Ｂの場合は光学的蛍光標識３（「ＯＦＬ」）を使用し、図１Ｃの場合はＳＰＬ２およびＯＦＬ３の両方を一緒に使用して、標的細胞１を識別または標識化する例を示す。
図１Ａにおいて、細胞１は表面マーカー１１を有する。ＳＰＬ２は、「プローブ」２１とも呼ばれる表面抗体またはリガンドと複合化され、これは、細胞１の表面マーカー１１に特異的に結合する。プローブ２１を有する大量のＳＰＬ２を細胞１が存在する溶液に入れる。温置工程９の後、プローブ２１が特異性により表面マーカー１１に選択的に結合して、複数のＳＰＬ２が細胞１表面に結合する。したがって、細胞１が磁気的に識別されるか、またはＳＰＬ２により標識され、すなわち磁気標識細胞１０となる。十分な磁場勾配がある磁場を細胞１０にかけて、細胞１０表面に付着したＳＰＬ２上で物理的な力を生じさせ得る。十分な強度により、細胞１０上のＳＰＬ２を通じて働く物理的な力を使用して、その溶液から細胞１０を分離し、物理的に取り出し得る。
図１Ｂにおいて、細胞１は表面マーカー１２を有する。ＯＦＬ３はプローブ２２と複合化され、これらは細胞１の表面マーカー１２に特異的に結合する。プローブ２３を有する大量のＯＦＬ３を細胞１が存在する溶液に入れる。温置工程９の後、プローブ２２が特異性により表面マーカー１２に選択的に結合して、複数のＯＦＬ３が細胞１表面に結合する。したがって、細胞１が光学的に識別されるか、またはＯＦＬ３により標識され、すなわち光学的に標識される細胞２０となる。光学ベースの細胞分離系を使用することによって、ＯＦＬ３が励起光の下で生じさせる光信号に基づいて細胞１がその溶液から分離され得る。このような光学ベースの細胞分離系の１つのタイプはフローサイトメーターであり、ここで前記溶液は連続流として前記フローサイトメーター内の導管を通じて流される。少なくとも１つの励起光源は、第１の光学波長で前記導管を通る前記液体の流れに対して光点を生じさせる。光点にＯＦＬ３が存在する場合、ＯＦＬ３は第１の波長によって励起され、第２の波長で光を放射する。ＯＦＬ３と結合した細胞１がこの流れ内の光点を通過する場合、細胞１に結合したＯＦＬ３は、第２の波長で光学シグナルを放射し、一方でこの光学シグナルの強度ならびに細胞１が光点を通過する持続時間を使用して、フローサイトメーターによって細胞１の存在を識別し得、次いで細胞１を第２の液体の流路に迂回させるか、または機械的に細胞１を液体の流れから除去し、このようにして細胞１を流体ベースから分離する。実際には、細胞１に結合したＯＦＬ３は、様々なタイプの蛍光染料または量子ドット中にあり得、複数の波長で励起光を生じさせる。同じフローサイトメーター系において複数の励起光源を使用して、異なる励起光波長を有する液体の流れの異なる位置で励起光スポットを生じさせることもできる。同じ細胞１上でＯＦＬ３によって生じる様々な波長の組み合わせは、特に様々なタイプの表面マーカー１２の組み合わせが、同じタイプの細胞の主なカテゴリーからサブカテゴリー標的細胞１集団を、例えば他の白血球細胞からＣＤ４−Ｔ細胞を特異的に識別するために必要とされる場合、細胞１の分離の特異性を高めるために使用され得る。
図１Ｃにおいて、細胞１は表面マーカー１１および１２の両方を有する。プローブ２１と複合化されるＳＰＬ２およびプローブ２２と複合化されるＯＦＬ３は両方とも、温置工程９の後に細胞１表面に結合して、磁気的および光学的に標識された細胞３０を形成させる。細胞３０は、磁気分離および光学ベースの細胞分離系の組み合わせを用いて、細胞３０の分離を可能とし、ＳＰＬ２を通じた磁気分離は、細胞３０を含む細胞カテゴリーの速い第１段階の分離をもたらし得、一方でＯＦＬ３を通じた光学的分離は、より高い特異性で磁気分離後の細胞３０の第２段階の分離をもたらし得る。あるいは、細胞３０は、第１段階においてＯＦＬ３を介して、第２段階においてＳＰＬ２を介して分離され得る。何れの場合でも、ＳＰＬ２およびＯＦＬ３は一緒に、図１Ａおよび図１Ｂと比較して、細胞１の分離における速度、効率および特異性を高めるのに役立ち得る。
図２Ａは、ＳＰＬ２を通じた従来の磁気分離の一例を示す。容器５において、液体溶液６は、細胞表面上の複数のＳＰＬ２と結合する図１Ａの細胞１０または図１Ｃの細胞３０を含有する。磁石４、好ましくは永久磁石は、容器５の壁に近接して配置される。磁石４は、磁石４の上面および底面にＮ極（「Ｎ」）およびＳ極（「Ｓ」）を示す矢印４１によって表される磁化を有する。溶液６中の磁化４１により生成される磁場は、磁石４のＮ面と真向いにある容器５の壁でより高く、磁石４からさらに離れる溶液６内の位置でより低く、このようにして溶液６内の磁石４に向く磁場勾配が生じる。細胞１０／３０に結合するＳＰＬ２は、超常磁性であり、これは、磁場なしでは効率的に非磁性となるが、磁石４により生成される磁場の存在下では磁気モーメントを得る。ＳＰＬ２の磁気モーメントおよび磁石４からの磁場勾配により、細胞１０／３０が磁石４から磁石４に向かう磁場により生じる力により引っ張られる。十分な時間７の後、細胞１０／３０が溶液６から枯渇し得、磁石４と向かい合う容器５の壁の内面で集合体を形成する。従来の実施において、容器５に対する磁石４の位置を維持しながら、溶液６が容器５から除去され得、このようにして細胞１０／３０が容器５内面に対して集合体として保持される。その後、磁石４が容器５から除去され得る。磁場が存在しないと、細胞１０／３０の集合体は、集合体中のあらゆる非結合遊離ＳＰＬと一緒に、長時間にわたり自己消磁して、非磁気性になり、個々の細胞１０／３０として細胞１０／３０が容器５から除去され得る。
図２Ａで示されるような従来法は、実際の適用において制限がある。ＳＰＬ２が超常磁性であることに対して、ＳＰＬ２で含有される基礎的な超常磁性粒子（「ＳＰＮ」）、例えば酸化鉄粒子、のサイズは、１０ｎｍ（ナノメートル）〜３０ｎｍの範囲であり、粒子サイズが小さいほど粒子が効率的に超常磁性になるが、磁場の存在下で磁気モーメントを得ることはより難しく、粒子サイズが大きいほど、磁場を除去したときに粒子が非磁性になりにくくなる。ＳＰＬ２は一般に非磁性マトリクス中で分散されるＳＰＮから構成される。例えば、ある種のＳＰＬ２は、一般的には１μｍ（μｍ）よりも大きいサイズの、ポリマーベース内でＳＰＮが均一に混合されることよって形成される固体球である。別の場合において、ＳＰＬ２は、酸化物または窒化物ベース内で混合されるＳＰＮ、例えば酸化ケイ素ベース中で混合される酸化鉄ナノ粒子によって形成される固体ビーズであり、数百ナノメートルまたは数十ナノメートルのサイズであり得る。図２Ａの細胞１０／３０が細胞培養および細胞分析を含むさらなる細胞工程に適切であるためには、ＳＰＬ２サイズは細胞それ自体よりも小さいことが望ましく、それは通常数μｍである。したがって、μｍを下回るサイズ（＜１μｍ）のＳＰＬ２が望ましい。５００ｎｍ未満のＳＰＬ２サイズがより好ましい。２００ｎｍ未満のＳＰＬ２サイズが最も好ましい。しかし、ＳＰＬ２の平均サイズが小さいほど、統計的にＳＰＬ２サイズの変動は大きくなる。図２Ｂは、印加磁場の存在下での単一のＳＰＬ２磁気モーメントの例となる概略図を示す。実曲線２２は、ＳＰＬ２が母集団の公称サイズ、または平均サイズを有することを示し、ＳＰＬ２磁気モーメントは磁場が高いほど上昇する。磁場強度が０からＨｓに上昇すると、公称サイズのＳＰＬ磁気モーメントは、磁気モーメントがＭｓのプラトーに達する飽和領域に到達するまで、最初は磁場強度とともに線形傾向で上昇し、これは、ＳＰＬ２内のＳＰＮ材料の飽和モーメントにより決定される。公称サイズよりもサイズが小さいＳＰＬ２の場合、曲線２３から、同じ磁場強度で、ＳＰＬ２のサイズが小さいほど、得られるモーメントが低く、したがって磁力がより低くなり、飽和磁気モーメントＭｓに到達するためにはより高い磁場が必要となることが示される。公称サイズよりもサイズが大きいＳＰＬ２の場合、曲線２４から、同じ磁場強度で、ＳＰＬ２のサイズが大きいほど低い場でＭｓまで飽和し易く、より高いモーメントを得ることが示される。
ここで、図２Ａに戻ってこれを参照して、細胞分離および細胞工程に適切であるμｍ未満のサイズのＳＰＬ２の場合、図２Ａの従来法は、磁石４のＮ面に向かい合う容器５の壁からさらに離れた位置で、溶液６中で高い磁場強度および強い磁場勾配を生成できないという制限がある。したがって、磁石４からの容器５のより遠端における図２Ｂの曲線２３のより小さいサイズのＳＰＬ２は、磁石４の磁場により磁化困難であり得、細胞１０／３０を磁石４に向かって移動させるための力がより小さくなる。容器５内の溶液６中の細胞１０／３０の完全な枯渇に到達するために多大な時間を要し得る。一方で、容器５の体積は、磁石４からの磁場強度が大型容器５のサイズで図２Ｂの曲線２３のより小さいＳＰＬ２を磁化するために十分ではないかもしれないことによっても制限される。全体的な工程が遅いことの他に、図２Ａの従来法における別の欠点は、図２Ａに記載のような操作が一般的に、溶液除去および後の容器５からの細胞１０／３０の除去の段階中に細胞１０／３０集合体を大気に曝露させることを含むことである。このような大気曝露は、臨床目的のために細胞１０／３０の無菌分離を達成することにおける課題ならびに細胞１０／３０のさらなる細胞工程に負の影響を与える、細胞１０／３０損傷または死滅のリスクを提起する。
図３Ａは、先行技術におけるＳＰＬ２を用いた細胞１０／３０の磁気分離の別の例を示す。図３Ａにおいて、細胞１０／３０を含有する溶液６を、強磁性または強磁性球３６が充填されるカラム３１に通過させる。磁石３２および３３付きのカラムを横切って磁場を印加することによって（点線３４は印加磁場方向を示す。）、磁場により球３６が磁化され得、隣接する球３６間のギャップにおいて局所的な磁場を生じさせる。このような局所磁場および球３６のギャップ間の磁場勾配は、ギャップの寸法が小さいがゆえに強いものであり得、矢印３５により示されるように、溶液６中のＳＰＬ２が溶液６の下向きの流れ中に球３５間のギャップを通過する場合、全てのサイズのＳＰＬ２を効果的に磁化し、ＳＰＬ２が様々な球３６の表面に引き付けられ、溶液６から分離され得る。図３Ａの先行技術は、図２Ａの大気曝露の問題を効果的に回避し得、流れ３５中、図２Ａよりも、細胞１０／３０のより高い分離速度を保持し得る。しかし、図３Ａの方法の固有の問題は、球３６が強磁性、または強磁性であり、細胞１０／３０よりもはるかに大きいサイズであると、カラム３１からの磁石３２および３３の除去後でさえも、球３６中に磁区が存在するであろうということである。このような磁区、および磁区間の磁壁は、必然的に球３６の表面周囲に局所的な磁場を生じさせ、それが細胞１０／３０上のＳＰＬ２を磁化させ続け、磁石３２および３３が除去されると、細胞１０／３０を強く引き付ける。したがって、細胞１０／３０は、図２Ａよりも図３Ａのカラム３１から除去することが本質的により困難である。分離後にカラム３１から完全に除去されないことによる細胞１０／３０の損失は、本質的に高い。ある種の先行技術の方法において、加圧高速緩衝液流を使用して、カラム３６において球から細胞１０／３０を強制的に洗浄し得る。しかし、このような強制流動は、必然的に細胞に対して機械的な損傷を引き起こし、球３６の強い磁壁磁場ゆえに依然としてカラム３１中にかなりのパーセンテージの細胞１０／３０を残す。細胞１０／３０の損失の他に、図３Ａの方法の別の固有の問題は、溶液６の流れの中に外来物として球３６を導入することであり、これは臨床応用に必要とされる無菌工程には望ましくない。
次いで、図３Ｂは、球またはブロック３６の代わりに、強磁性または強磁性ワイヤで作製されるメッシュ３７がカラム３１において導入されることを除いて、図３Ａの方法と同様の別の先行技術を示す。磁石３２および３３によって磁場３４が印加される場合、メッシュ３７のワイヤは磁化され、メッシュ３７の隣接ワイヤはワイヤの周囲に局所的な磁場を生じさせる。メッシュのワイヤ間の隙間によって、流体６がカラム内で方向３５に流れることが可能になる。細胞１０／３０がメッシュ３７のワイヤに近接している場合、細胞１０／３０は、メッシュ３７のワイヤによって生じる局所的な磁場および磁場勾配ゆえにワイヤ表面に引き付けられ得る。図３Ａの先行技術と比較して、図３Ｂは、細胞１０／３０の分離速度とカラム中の細胞損失との間の釣り合いのためにワイヤのサイズおよびメッシュ３７の隙間サイズを調整し得る。しかし、実際には、球３６間のギャップがメッシュ３７における隙間サイズよりもはるかに小さいので、図３Ｂにおける細胞１０／３０分離速度は図３Ａよりも遅いが、一方で、図３Ｂは依然として図３Ａの同じ細胞損失問題を有しており、メッシュ３７のワイヤ中の磁区は、磁石３２および３３が除去され、細胞１０／３０が磁区および磁壁によってワイヤに引き付けられた後にＳＰＬ２磁気モーメントを維持する。図３Ｂには、メッシュ３７のワイヤにおける磁区ゆえの細胞１０／３０の損失も存在する。さらに、図３Ｂは、溶液６の流れにおいて外来物としてメッシュ３７を導入する点で図３Ａと同じであり、これは無菌工程には望ましくない。
図３Ｃは、別の先行技術を示しており、磁石３２および３３それぞれが、頂点を有する軟磁性磁束ガイド３８で取り付けられる。磁束ガイド３８は、頂点に近くで高い磁場強度および高い勾配を有するガイド３８の頂点間で局所的な磁場を生じさせる。図３Ｃは、本質的に円形の管である導管３９の断面図を示すが、細胞１０／３０を含有する溶液６は、断面図に垂直な方向で管３９の長さに沿って流れる。管３９は頂点のギャップの片側に配置される。磁力線３４は、ギャップに近いほど高い密度を示し、これにより、ギャップに向かってより高い磁場強度およびより高い磁場勾配の両方が示される。磁場３４は、溶液６中の細胞１０／３０において有効な力を発生させ、細胞１０／３０を溶液６からガイド３８の頂点に最も近い管３９内壁に向かって引っ張る。図３Ａおよび図３Ｂの先行技術と比較した場合の図３Ｃの先行技術は、以下の利点を有する：（１）流路に外来物を導入しないこと；（２）磁石３２および３３がガイド３８と一緒に管から除去される場合、管において非強磁性または強磁性の球３６またはメッシュ３７がなく、したがって細胞１０／３０の損失に関連する磁区構造を回避する。
しかし、図３Ｃの先行技術もまた固有の欠点を有する。第１の欠点は、管３９における溶液６の流速または流量が、図３Ｃの先行技術の設計によって制限されることである。図３Ｃのような先行技術の細胞１０／３０の分離速度は、多くの利用にとって十分ではない。図３Ｃで示されるような円形の管である導管３９は、管３９の下端で高磁場および高磁場勾配となり、ここで、管３９の下端により近い細胞１０／３０はそれらを引っ張って管３９の下部壁の内面に向かってより速く動かす大きな力を受け得る。しかし、管３９の上端により近い細胞１０／３０に対して、細いくさびギャップおよび管３９の位置がギャップの片側にあるため、磁場および勾配は下端よりも著しく低い。したがって、管３９の上端により近い細胞１０／３０が受ける力ははるかに小さく、はるかに遅い速度で管３９の下端に移動する。横断面に垂直な方向における管３９の長さが限られているために、溶液６が管３９から出る前に、管３９を通って流れる流体６内の全ての細胞１０／３０が溶液６から分離されて、頂点に近い管の内面上に集合体を形成する必要がある。管３９の最上部から移動する細胞１０／３０の速度がより遅いため、溶液６の流量は、管３９の最上部付近の全ての細胞１０／３０が集合体に引き込まれるのに十分な時間を取り得るように遅くする必要がある。溶液６がより高速で管３９を通って流れる場合、溶液からの細胞１０／３０の分離が不完全になろう。管３９の円形設計による流量に対するこのような制限は、管の上端が高磁場および高勾配の頂点からさらに離れる場合、より小さいサイズの管３９により矯正され得ない。より小さな横断面サイズの円形管３９であると、管３９の上端がくさびギャップに近付くことになる。しかし、横断面のサイズがより小さいため、単位時間枠内に管３９を通って流れる溶液６の体積、すなわち溶液６の流量は、溶液６の流速が維持される場合、減少する。より大きな管３９の場合と同じ流量を維持するために、溶液６の流速を上昇させる必要があり、それにより、より小さなサイズの管３９の上端の細胞１０／３０が集合体部位に移動するための時間がより少なくなり、管３９が小さいサイズであることの効果が相殺される。
図３Ｃの先行技術の第２の欠点は、磁石３２および３３が、ガイド３８一緒だろう、実際の適用において管３９から取り除かれた後に集合体が容易に自己消磁しないので、個々の細胞１０／３０を細胞１０／３０の集合体および非結合遊離ＳＰＬ２から解離不可能であることである。ＳＰＬ２の消磁は、ＳＰＬ２内のＳＰＮが効率的にナノ粒子となることに依存する。しかし、集合体が超常磁性材料の有効なより大きい塊を形成するので、ＳＰＬ２内のＳＰＮは、集合体中の隣接するＳＰＬ２からの多数の密集したＳＰＮから静磁場を受け、それにより、ＳＰＮの超常磁性の性質が低下する。ある場合において、集合体内の細胞１０／３０のＳＰＬ２が自己消磁するのに長時間を要するが、これは多くの利用にとって実用的ではない。別の場合において、集合体は、ＳＰＮが集合体の形態でより強磁性であるがゆえに自己消磁せず、これは望ましくない。円形管３９の内部領域の大部分が空のスペースに占められ、一方で集合体は管３９の下端で圧縮されるので、図３Ａで利用されるような高圧流水は、図３Ｃでは有効ではなく、このような流水は、細胞１０／３０を管３９の下部壁から除去するために細胞１０／３０の集合体に対して十分な摩擦力を生じさせることなく、主に管３９の上部を通って流れる。先行技術は、集合体を解離させ、管３９から細胞１０／３０を除去するための有効な方法を提供しないので、図３Ｃの先行技術のこのような欠点により、その利用が制限されている。
先行技術は、細胞損失を引き起こし、流路において外来物を導入するという点の何れかで制限されるか、または溶液６の流量および有効な解離方法で集合体から、分離された細胞を抽出する能力において制限される。
生体溶液の流路において外来物を導入することなく細胞１０／３０の高流量の磁気分離を達成し得、細胞に損傷を与えることなく実質的に短時間で細胞１０／３０を集合体から解離させることが可能な方法および装置を有することが所望される。
発明の概要
本発明は、（１）生物学的実体を空気に曝露することなく、かつ生物学的実体を担持する生体溶液の流路において外来物を導入することなく、高流量で生体溶液からＳＰＬと結合した生物学的実体を分離すること；（２）磁気分離された集合体から生物学的実体を解離させることが可能である新規方法および新規磁気分離装置（「ＭＡＧ」）を記載する。
本発明はさらに、生物学的実体のサイズに基づいて、生物学的実体を生体溶液から分離する新規方法および新規マイクロ流体分離装置（「ＵＦＬ」）を記載する。
本発明はさらに、様々な分離用途のために、生物学的実体を生体溶液から分離するためにＭＡＧおよびＵＦＬを個々にまたは組み合わせて使用する新規方法および新規装置を記載する。
本発明はさらに、症状が出る前の早期腫瘍検出の方法、および腫瘍検出の過程中にＭＡＧおよびＵＦＬを使用する方法を記載する。
本発明によって開示されるような、方法、構成要素および装置は、細胞、細菌および分子を含む生物学的実体を、ヒト血液、ヒト身体組織、ヒトの骨、ヒト体液、ヒト毛髪、他のヒト関連の生体試料ならびに制限なく動物および植物試料などから分離するために利用され得る。
第１の本発明は、流体試料内の生物学的実体を分離するための方法であって；
前記流体試料を第１の流体装置に通過させ、前記生物学的実体のサイズに基づいて、前記生物学的実体を第１のサブセットと第２のサブセットとに分離し、それにより前記生物学的実体の第１のサブセットを含む第１の試料を生成させ；
磁石を含む磁気分離装置に前記第１の試料を通過させ、磁気標識を有する生物学的実体を前記磁石によって前記第１の試料から分離し、それによって第２の試料を生成させ；
前記流体装置から前記磁気分離装置へと、前記第１の流体装置を前記磁気分離装置から流体的に分離するフローコネクターに前記第１の試料を通過させる、
段階を含む、方法である。
第２の本発明は、前記生物学的実体の前記第１のサブセットが前記生物学的実体の前記第２のサブセットよりもサイズが大きい、第１の本発明の方法である。
第３の本発明は、前記生物学的実体の前記第１のサブセットが前記生物学的実体の前記第２のサブセットよりもサイズが小さい、第１の本発明の方法である。
第４の本発明は、前記第１の流体装置内の流体チャネルを通過する前記流体試料中で生成される圧力節点によって前記第２のサブセットから前記第１のサブセットを分離し、前記流体装置に取り付けられる圧電変換器によって前記圧力節点が生成される、第１の本発明の方法である。
第５の本発明は、前記流体装置が、試料投入ポート、試料排出ポートおよびその間を接続する流体チャネルを有する流体チップであり；前記流体試料を前記投入ポートから前記排出ポートへと前記流体チャネルに通過させ；
前記磁気分離装置が試料投入端および試料排出端を有する磁気分離チャネルを含み；前記第１の試料が、前記試料投入に入り、前記試料排出端から出て；
前記流体チップ、前記フローコネクターおよび前記磁気分離チャネルが、閉鎖型の流体ラインを形成する、第１の本発明の方法である。
第６の本発明は、前記流体チャネルの前記試料排出ポートが前記フローコネクターの投入ポートに接続し、前記磁気分離チャネルの前記試料投入端が前記フローコネクターの排出ポートに接続し；第１の試料が、第１の流量で前記フローコネクターの前記投入ポートから出て、第２の流量で前記排出ポートを通過する、第５の本発明の方法である。
第７の本発明は、流体試料内の生物学的実体を分離するための方法であって；
磁石を含む磁気分離装置に前記流体試料を通過させ、磁気標識を有する生物学的実体が、前記流体試料から前記磁石によって分離され、それによって第１の試料を生成させ；
流体装置に前記第１の試料を通過させ、前記生物学的実体のサイズに基づいて、第１のサブセットおよび第２のサブセットに前記第１の試料内の前記生物学的実体を分離し、それによって、前記生物学的実体の第１のサブセットを含む第２の試料を生成させ；
前記磁気分離装置から前記流体装置へと、前記流体装置を前記磁気分離装置から流体的に分離するフローコネクターに前記第１の試料を通過させる、
段階を含む、方法である。
第８の本発明は、前記第１の試料が磁気標識を有する生物学的実体を含む、第７の本発明の方法である。
第９の本発明は、前記第１の試料が磁気標識がない生物学的実体を含む、第７の本発明の方法である。
第１０の本発明は、生物学的実体を流体試料から分離するための装置であって、
長さ方向に沿って、第１の基部と、前記第１の基部よりも小さい第１の先端とを有する第１の軟磁性磁極と；前記長さ方向に沿って、第２の基部と、前記第２の基部よりも小さい第２の先端とを有する第２の軟磁性磁極と；前記長さ方向に沿って、第３の基部と前記第３の基部よりも小さい第３の先端とを有する第３の軟磁性磁極と、を含み；
前記第１および第３の基部が第１の磁気源と接触し、前記第２の基部が前記第１の磁気源とは反対の磁極性を有する第２の磁気源と接触し；
前記流体試料が、前記長さ方向に沿ってチャネルを通って流れ；
前記第１および第３の先端が互いに向かい合っており、前記第２の先端が、前記第１および第３の先端と一致する平面からずらして置かれ、それによって前記第１の先端と前記第２および第３の先端との間に磁場が形成され；
磁気標識を有する前記生物学的実体が、前記磁場によって前記流体試料から分離される、装置である。
第１１の本発明は、前記第１の磁気源が、少なくとも１個の永久磁石の第１の磁極面であり；前記第２の磁気源が、前記少なくとも１個の永久磁石の、前記第１の磁極と反対の第２の磁極面である、第１０の本発明の装置である。
第１２の本発明は、前記生物学的実体が、細胞、細菌、粒子、ＤＮＡ、ＲＮＡおよび分子の何れかである、第１０の本発明の装置である。
第１３の本発明は、前記チャネルが前記第１、第２および第３の先端から離され、機械的励起手段と接触して配置され、前記機械的励起手段が前記チャネルに含有される磁気標識を有する生物学的実体の解離を引き起こす、第１０の本発明の装置である。
第１４の本発明は、前記機械的励起手段が、
振動を発生させるモーター；
超音波振動を発生させる圧電素子；および
前記チャネルの伸張、圧縮またはねじれを生じさせる機械的構造のうち１つを含む、第１３の本発明の装置である。
第１５の本発明は、前記チャネルが、可撓性材料から作られ、前記チャネルが外力により前記第１、第２および第３の先端に向かって動かされる場合、前記第１、第２および第３の先端と自動的に接触する形状に形成される、第１０の本発明の装置である。
第１６の本発明は、前記磁気分離装置が、少なくとも２個の軟磁性磁極を含み、前記軟磁性磁極のそれぞれが基部および先端を有し、前記先端が、前記軟磁性磁極のそれぞれに対して前記基部よりも小さい、第１および第７の本発明の方法である。
第１７の本発明は、前記軟磁性磁極の１個の前記基部が第１の磁気源と接触し；残存する前記軟磁性磁極のそれぞれの前記基部が第２の磁気源と接触し；前記第１および第２の磁気源が反対の磁極性である、第１６の本発明の装置である。
第１８の本発明は、前記第２の試料を第２の流体装置に通過させ、前記生物学的実体のサイズに基づいて前記第２の試料内の前記生物学的実体を第３のサブセットおよび第４のサブセットに分離し、それによって前記生物学的実体の第１のサブセットを含む第１の試料を生成させる、第１の本発明の方法である。
第１９の本発明は、緩衝液を前記流体試料と同時に前記第１の流体装置に通過させ；前記緩衝液および前記流体試料が前記第１の流体装置の異なる入口を通じて前記第１の流体装置内の流体チャネルに入り；前記第１の流体装置に存在する場合、前記緩衝液が、前記流体試料からの大型生物学的実体を含有するように機能する、第１の本発明の方法である。
第２０の本発明は、緩衝液を前記第２の試料と同時に前記第２の流体装置に通過させ；前記緩衝液および前記第２の試料が前記第１の流体装置の異なる入口を通じて前記第２の流体装置内の流体チャネルに入り；前記第２の流体装置に存在する場合、前記緩衝液が、前記第２の試料からの大型生物学的実体を含有するように機能する、第１８の本発明の方法である。。
本発明に関連する第１の発明は、流体試料内の生物学的実体を分離するための方法であって、
前記流体試料をマイクロ流体装置に通過させ、前記マイクロ流体装置に取り付けられる音響源により生成される圧力節点によって、前記生物学的実体のサイズに基づいて、前記生物学的実体を第１のサブセットと第２のサブセットとに分離し、それにより前記生物学的実体の第１のサブセットを含む第１の試料を生成させ；
磁石を含む磁気装置に前記第１の試料を通過させ、磁気標識を有する生物学的実体を前記磁石によって前記第１の試料から分離し、それによって第２の試料を生成させる、段階を含み；
前記磁気装置から前記マイクロ流体装置を流体的に分離するフローコネクターを通じて、前記第１の試料を前記マイクロ流体装置から前記磁気装置へと通過させる、
方法である。
本発明に関連する第２の発明は、前記生物学的実体の前記第１のサブセットが前記生物学的実体の前記第２のサブセットよりもサイズが大きい、本発明に関連する第１の発明の方法である。
本発明に関連する第３の発明は、前記生物学的実体の前記第１のサブセットが前記生物学的実体の前記第２のサブセットよりもサイズが小さい、本発明に関連する第１の発明の方法である。
本発明に関連する第４の発明は、前記第２の試料が磁気標識を有する生物学的実体を含む、本発明に関連する第１の発明の方法である。
本発明に関連する第５の発明は、前記第２の試料が磁気標識がない生物学的実体を含む、本発明に関連する第１の発明の方法である。
本発明に関連する第６の発明は、前記流体試料を前記マイクロ流体装置に通し、前記第１の試料を前記磁気装置に通すために、流量脈動を減少させるための流量制限器付きの蠕動ポンプが使用される、本発明に関連する第１の発明の方法である。
本発明に関連する第７の発明は、前記マイクロ流体装置が、試料投入ポート、試料排出ポートおよびその間を接続するマイクロ流体チャネルを有するマイクロ流体チップであり；前記流体試料を前記投入ポートから前記排出ポートへと前記マイクロ流体チャネルを通過させ；
前記磁気装置が試料投入端および試料排出端を有する磁気分離チャネルを含み；前記第１の試料が、前記試料投入端に入り、前記試料排出端から出て；
前記マイクロ流体チップ、前記フローコネクターおよび前記磁気分離チャネルが、閉鎖型の流体ライン中に含まれる、本発明に関連する第１の発明の方法である。
本発明に関連する第８の発明は、前記音響源が圧電変換器である、本発明に関連する第１の発明の方法である。
本発明に関連する第９の発明は、前記流体チャネルの前記試料排出ポートが前記フローコネクターの投入ポートに接続し、前記磁気分離チャネルの前記試料投入端が前記フローコネクターの排出ポートに接続し；第１の試料が、重力によって前記フローコネクターの前記投入ポートから前記排出ポートへと通過する、本発明に関連する第７の発明の方法である。
本発明に関連する第１０の発明は、流体試料内の生物学的実体を分離するための方法であって、
前記流体試料を分割して複数のマクロ流体装置に通過させ、前記マイクロ流体装置のそれぞれに取り付けられる音響源により生成される音圧節点により前記マイクロ流体装置のそれぞれ内で前記生物学的実体のサイズに基づいて前記生物学的実体を第１のサブセットと第２のサブセットとに分離し、それにより、生物学的実体の前記第１のサブセットを含む前記マイクロ流体装置のそれぞれから第１の試料を生成させ；
フローコネクターに前記第１の試料を通し、前記第１の試料が第２の試料に統合し；
第２の試料を分割し、複数の磁気装置に通過させ、磁気標識を有する生物学的実体を、前記磁気装置のそれぞれに含有される磁石によって前記第２の試料から分離し、それによって第３の試料を生成させる、
段階を含む、方法である。
本発明に関連する第１１の発明は、前記生物学的実体の前記第１のサブセットが前記生物学的実体の前記第２のサブセットよりもサイズが大きい、本発明に関連する第１０の発明の方法である。
本発明に関連する第１２の発明は、前記生物学的実体の前記第１のサブセットが前記生物学的実体の前記第２のサブセットよりもサイズが小さい、本発明に関連する第１０の発明の方法である。
本発明に関連する第１３の発明は、前記第３の試料が磁気標識を有する生物学的実体を含む、本発明に関連する第１０の発明の方法である。
本発明に関連する第１４の発明は、前記第３の試料が磁気標識がない生物学的実体を含む、本発明に関連する第１０の発明の方法である。
本発明に関連する第１５の発明は、前記フローコネクターが、前記複数のマイクロ流体装置を前記複数の磁気装置から流体的に分離させる、本発明に関連する第１０の発明の方法である。
本発明に関連する第１６の発明は、流体試料内の生物学的実体を分離するための方法であって、
磁石を含む磁気装置に前記流体試料を通過させ、前記磁石によって前記流体試料から磁気標識を有する生物学的実体を分離し、それによって第１の試料を生成させ；
前記第１の試料をマイクロ流体装置に通過させ、前記マイクロ流体装置に取り付けられる音響源により生成される圧力節点によって前記生物学的実体のサイズに基づいて、前記第１の試料内の前記生物学的実体を第１のサブセットと第２のサブセットとに分離し、それにより前記生物学的実体の第１のサブセットを含む第２の試料を生成させ；
前記マイクロ流体装置を前記磁気装置から流体的に分離するフローコネクターを通って前記第１の試料を前記磁気装置から前記マイクロ流体装置へ通過させる、
段階を含む、方法である。
本発明に関連する第１７の発明は、前記第１の試料が磁気標識を有する生物学的実体を含む、本発明に関連する第１６の発明の方法である。
本発明に関連する第１８の発明は、前記第１の試料が磁気標識がない生物学的実体を含む、本発明に関連する第１６の発明の方法である。
本発明に関連する第１９の発明は、前記生物学的実体の前記第１のサブセットが前記生物学的実体の前記第２のサブセットよりもサイズが大きい、本発明に関連する第１６の発明の方法である。
本発明に関連する第２０の発明は、前記生物学的実体の前記第１のサブセットが前記生物学的実体の前記第２のサブセットよりもサイズが小さい、本発明に関連する第１６の発明の方法である。
図面の簡単な説明
図１Ａは、細胞に結合する超常磁性標識（ＳＰＬ）を示す。
図１Ｂは、細胞に結合する光学的蛍光標識（ＯＦＬ）を図示する。
図１Ｃは、細胞に結合するＳＰＬおよびＯＦＬを示す。
図２Ａは、磁石によって分離されるＳＰＬと結合した細胞を示す。
図２Ｂは、様々なＳＰＬサイズに対するＳＰＬ磁化対磁場強度のプロットである。
図３Ａは、先行技術の磁気細胞分離装置の断面図である。
図３Ｂは、先行技術の磁気細胞分離装置の断面図である。
図３Ｃは、先行技術の磁気細胞分離装置の断面図である。
図４は、「Ｃ」字型剛性チャネルを有する磁気分離装置（「ＭＡＧ」）の第１の実施形態の断面図である。
図５は、分離位置において「Ｃ」字型剛性チャネルを有するＭＡＧの第１の実施形態の断面図である。
図６は、細胞が分離される分離位置において「Ｃ」字型剛性チャネルを有するＭＡＧの第１の実施形態の断面図である。
図７は、図６の側面図である。
図８Ａは、ＭＡＧの第２の実施形態の断面図である。
図８Ｂは、ＭＡＧの第３の実施形態の断面図である。
図９は、可撓性チャネルを有するＭＡＧの第１の実施形態の断面図である。
図１０は、細胞が分離される分離位置において可撓性チャネルを有するＭＡＧの第１の実施形態を示す。
図１１は、細胞分離後に引き上げられた位置での可撓性チャネルを有するＭＡＧの第１の実施形態を示す。
図１２は、分離位置において「Ｄ」字型剛性チャネルを有するＭＡＧの第４の実施形態の断面図を示す。
図１３は、可撓性チャネルを有するＭＡＧの第４の実施形態の断面図を示す。
図１４は、細胞が分離される分離位置において可撓性チャネルを有するＭＡＧの第４の実施形態の断面図を示す。
図１５Ａは、ＭＡＧの第５の実施形態の断面図を示す。
図１５Ｂは、ＭＡＧの第６の実施形態の断面図を示す。
図１５Ｃは、ＭＡＧの第７の実施形態の断面図を示す。
図１６は、単一のチャネルホルダー上に一対の可撓性チャネルを有する一対のＭＡＧの第３の実施形態の断面図を示す。
図１７は、分離位置において単一のチャネルホルダー上に一対の可撓性チャネルを有する一対のＭＡＧの第３の実施形態の断面図を示す。
図１８は、単一のチャネルホルダー上に４個の可撓性チャネルを有するＭＡＧの第５の実施形態の４個の断面図を示す。
図１９は、分離位置において単一のチャネルホルダー上に４個の可撓性チャネルを有するＭＡＧの第５の実施形態の４個の断面図を示す。
図２０Ａは、分離位置において回転「Ｄ」字型剛性チャネルを有するＭＡＧの第８の実施形態の断面図を示す。
図２０Ｂは、可撓性チャネルを有するＭＡＧの第８の実施形態の断面図を示す。
図２０Ｃは、細胞が分離される分離位置において可撓性チャネルを有するＭＡＧの第８の実施形態の断面図を示す。
図２１Ａは、分離位置において「Ｖ」字型剛性チャネルを有するＭＡＧの第９の実施形態の断面図を示す。
図２１Ｂは、可撓性チャネルを有するＭＡＧの第９の実施形態の断面図を示す。
図２１Ｃは、細胞が分離される分離位置において可撓性チャネルを有するＭＡＧの第９の実施形態の断面図を示す。
図２２Ａは、細胞が分離される分離位置における可撓性チャネルと、ＭＡＧの上に離れて配置される消磁（「ＤＭＡＧ」）磁石とを有するＭＡＧの第３の実施形態を示す。
図２２Ｂは、ＭＡＧから離れて、可撓性チャネルホルダーがＤＭＡＧ磁石に非常に近接しているか、または接触している位置に移動する、図２２Ａの可撓性チャネルを示す。
図２２Ｃは、ＤＭＡＧ磁石によって集合体から解離される図２２Ｂの可撓性チャネルにおける細胞を示す。
図２２Ｄは、ＭＡＧとＤＭＡＧ磁石との間の低磁場位置に移動する図２２Ｃの可撓性チャネルを示す。
図２３Ａは、細胞が可撓性チャネルの内側で磁気的に分離された後に、機械的振動がモーターによって可撓性チャネルホルダーに加えられることを示す。
図２３Ｂは、細胞が可撓性チャネルの内側で磁気的に分離された後に、超音波振動が圧電変換器（「ＰＺＴ」）によって可撓性チャネルホルダーに加えられることを示す。
図２３Ｃは、細胞が可撓性チャネルの内側で磁気的に分離された後に、機械的振動がモーターによって可撓性チャネルに加えられることを示す。
図２３Ｄは、細胞が可撓性チャネルの内側で磁気的に分離された後に、超音波振動がＰＺＴによって可撓性チャネルに加えられることを示す。
図２３Ｅは、図２２Ｄの可撓性チャネルの側面図である。
図２４Ａは、細胞がＭＡＧによって磁気的に分離された後にＤＭＡＧ磁石にごく近接しているか、またはＤＭＡＧ磁石と接触する可撓性チャネルホルダーを有するＭＡＧの第３の実施形態を示しており、ＤＭＡＧ磁石は側面またはＭＡＧから離れた位置にある。
図２４Ｂは、ＭＡＧとＤＭＡＧ磁石との間の低磁場位置へと回転する図２４Ａの可撓性チャネルを示す。
図２５Ａは、消磁位置の可撓性チャネルホルダーを示し、ここで、ＤＭＡＧ磁石は永久磁石である。
図２５Ｂは、消磁位置の可撓性チャネルホルダーを示し、ＤＭＡＧ磁石は、軟磁性の極が取り付けられた永久磁石である。
図２５Ｃは、消磁位置の可撓性チャネルホルダーを示し、ＤＭＡＧ磁石は、一対の軟磁性の極が取り付けられた永久磁石である。
図２５Ｄは、消磁位置の可撓性チャネルホルダーを示し、ＤＭＡＧ磁石は電磁石である。
図２５Ｅは、消磁位置の可撓性チャネルホルダーを示し、機械的振動がモーターによってＤＭＡＧ磁石に加えられる。
図２５Ｆは消磁位置の可撓性チャネルホルダーを示し、超音波振動がＰＺＴによってＤＭＡＧ磁石に加えられる。
図２６Ａは、細胞が分離される分離位置において可撓性チャネルを有するＭＡＧの第３の実施形態を示す。
図２６Ｂは、図２６Ａの可撓性チャネルがＭＡＧから離れて回転することを示す。
図２６Ｃは、図２６Ｂの可撓性チャネルにおける分離細胞の集合体が、可撓性チャネルの上端まで回転させられることを示す。
図２６Ｄは、図２６Ｃの可撓性チャネルが消磁位置に移動することを示す。
図２７Ａは、細胞が分離される分離位置において可撓性チャネルを有するＭＡＧの第３の実施形態を示す。
図２７Ｂは、図２７Ａの可撓性チャネルおよびそのホルダーがＭＡＧから離れることを示す。
図２７Ｃは、モーターによってチャネルホルダーに機械的振動が加えられることを示す。
図２７Ｄは、ＰＺＴによってチャネルホルダーに超音波振動が加えられることを示す。
図２８Ａは、可撓性チャネルが機械的に引き伸ばされる可撓性チャネルの側面図を示す。
図２８Ｂは、図２８Ａの外力を取り除いた後に細胞が集合体から解離させられることを示す。
図２９Ａは、可撓性チャネルが機械的に圧縮される、可撓性チャネルの側面図を示す。
図２９Ｂは、図２９Ａの外力を取り除いた後に細胞が集合体から解離させられることを示す。
図３０Ａは、可撓性チャネルが機械的にねじられる、可撓性チャネルの側面図を示す。
図３０Ｂは、図３０Ａの外力を取り除いた後に細胞が集合体から解離させられることを示す。
図３１は、ＭＡＧを使用して生物学的実体を流体溶液から磁気的に分離するための方法を示す概略図である。
図３２は、ＭＡＧ装置の可撓性チャネルＭＡＧのくさびの位置を調整するための方法を示す。
図３３Ａは、蠕動ポンプの排出ポートに取り付けられる可撓性チャネルを示し、流量脈動を減少させるために流量制限器が可撓性チャネルに取り付けられる。
図３３Ｂは、第１のタイプの流量制限器の内部構造の上から見た図を示す。
図３３Ｃは、第２のタイプの流量制限器の側面図を示す。
図３４Ａは、図３３Ａの流量制限器が可撓性チャネルから外されていることを示す。
図３４Ｂは、大きな脈動を伴う流体の流量の概略図である。
図３５Ａは、図３３Ａの流量制限器が可撓性チャネルに対して噛み合わせられていることを示す。
図３５Ｂは、脈動が減少した流体流量の概略図である。
図３６Ａは、流量制限器の流体流入端で圧力を増大させる図３３Ａの流量制限器を示す。
図３６Ｂは、図３６Ａの流量制限器が取り外され、図３６Ａの解離細胞をチャネルから押し出す高速流体パルスを生じさせることを示す。
図３７は、流量制限器が取り外されている図３６Ａから図３６Ｂへの移行の工程によって生じる流体流量パルスの概略図である。
図３８Ａは、マイクロ流体チップ（「ＵＦＬ」）を上から見た図である。
図３８Ｂは、実体流体入口、緩衝液入口およびＵＦＬの一部を含む、図３８ＡのＵＦＬの一部の断面図である。
図３８Ｃは、ＰＺＴによって発生した超音波振動によって図３８ＡのＵＦＬの２つの側壁の間で生じる単一の流体圧力節点を示す概略図である。
図３８Ｄは、より大きいサイズの実体をＵＦＬの中心の周囲に移動させる図３８Ｃの流体音波を示す概略図である。
図３９は、ＵＦＬを使用して異なるサイズの生物学的実体を分離するための方法を示す概略図である。
図４０Ａは、均一に形成される軟磁性層を含む第１の実施形態のＵＦＬの一部分の断面図である。
図４０Ｂは、磁場の存在下での図４０ＡのＵＦＬにおける流体音波および実体の分離を示す概略図である。
図４０Ｃは、取り付けられるキャップの前にＵＦＬ面の周囲で一致して置かれる保護層を示す概略図である。
図４１Ａは、順次配列される広いチャネルおよび狭いチャネルを含む第２の実施形態のＵＦＬを上から見た図である。
図４１Ｂは、広いチャネルを横断する第２の実施形態のＵＦＬの断面図である。
図４１Ｃは、狭いチャネルを横断する第２の実施形態のＵＦＬの断面図である。
図４２Ａは、広いチャネルおよび狭いチャネル、および広いチャネルから狭いチャネルへの移行部のサイドチャネルを含む、ＵＦＬの第３の実施形態を上から見た図である。
図４２Ｂは、広いチャネルを横断する第３の実施形態のＵＦＬの断面図である。
図４２Ｃは、狭いチャネルおよびサイドチャネルを横断する第３の実施形態のＵＦＬの断面図である。
図４３は、チャネルの流れ方向に沿ってチャネルの幅が３段階で狭くなる第４の実施形態のＵＦＬ、および移行部からのサイドチャネルを上から見た図である。
図４４Ａは、第１のタイプのフローコネクターがＵＦＬ大型実体出口およびＭＡＧ入口を接続する、ＵＦＬおよびＭＡＧを含む第１のタイプの試料処理方法を示す。
図４４Ｂは、第２のタイプのフローコネクターがＵＦＬ大型実体出口およびＭＡＧ入口を接続する、第１のタイプの試料処理方法を示す。
図４４Ｃは、第３のタイプのフローコネクターがＵＦＬ大型実体出口およびＭＡＧ入口を接続する、第１のタイプの試料処理方法を示す。
図４５Ａは、第１のタイプのフローコネクターがＵＦＬ小型実体出口およびＭＡＧ入口を接続する、ＵＦＬおよびＭＡＧを含む第２のタイプの試料処理方法を示す。
図４５Ｂは、第２のタイプのフローコネクターがＵＦＬ小型実体出口およびＭＡＧ入口を接続する、第２のタイプの試料処理方法を示す。
図４５Ｃは、第３のタイプのフローコネクターがＵＦＬ小型実体出口およびＭＡＧ入口を接続する、第２のタイプの試料処理方法を示す。
図４６Ａは、第１のタイプのフローコネクターがＭＡＧ出口およびＵＦＬ実体流体入口を接続する、ＭＡＧおよびｄＵＦＬを含む第３のタイプの試料処理方法を示す。
図４６Ｂは、第２のタイプのフローコネクターがＭＡＧ出口およびＵＦＬ実体流体入口を接続する、第３のタイプの試料処理方法を示す。
図４６Ｃは、第３のタイプのフローコネクターがＭＡＧ出口およびＵＦＬ実体流体入口を接続する、第３のタイプの試料処理方法を示す。
図４７は、複数のＵＦＬ、第４のタイプのフローコネクターおよび複数のＭＡＧを含む第４のタイプの試料処理方法を示す。
図４８は、複数のＵＦＬ、第５のタイプのフローコネクターおよび複数のＭＡＧを含む第５のタイプの試料処理方法を示す。
図４９は、複数のＵＦＬ、第６のタイプのフローコネクターおよび複数のＭＡＧを含む第５のタイプの試料処理方法を示す図である。
図５０は、複数のＭＡＧ、第４のタイプのフローコネクターおよび複数のＵＦＬを含む第７のタイプの試料処理方法を示す図である。
図５１は、複数のＭＡＧ、第５のタイプのフローコネクターおよび複数のＵＦＬを含む第８のタイプの試料処理方法を示す図である。
図５２は、複数のＭＡＧ、第６のタイプのフローコネクターおよび複数のＵＦＬを含む第９のタイプの試料処理方法を示す図である。
図５３は、ＵＦＬおよびＭＡＧのうち１つ以上、第５または第６のタイプのフローコネクターおよび異なるタイプの細胞処理装置を含む第１０のタイプの試料処理方法を示す。
図５４Ａは、多段階ＭＡＧ工程を含む第１１のタイプの試料処理方法を示す。
図５４Ｂは、多サイクルＭＡＧ工程を含む第１２のタイプの試料処理方法を示す。
図５４Ｃは、多段階ＵＦＬ工程を含む第１３のタイプの試料処理方法を示す。
図５５Ａは、第３のタイプの試料処理方法に対する閉鎖型で使い捨て型の流体ラインの第１の例を示す。
図５５Ｂは、第３のタイプの試料処理方法を実現するために様々な流体装置に接続されるかまたはこれで取り付けられる図５５Ａの流体ラインを示す。
図５６Ａは、第３のタイプの試料処理方法に対する閉鎖型で使い捨て型の流体ラインの第２の例を示す。
図５６Ｂは、第３のタイプの試料処理方法を実現するために様々な流体装置に接続されるかまたはこれで取り付けられる図５６Ａの流体ラインを示す。
図５７Ａは、第１のタイプの試料処理方法に対する閉鎖型で使い捨て型の流体ラインの例を示す。
図５７Ｂは、第１のタイプの試料処理方法を実現するために様々な流体装置に接続されるかまたはこれで取り付けられる図５７Ａの流体ラインを示す。
図５８Ａは、第２のタイプの試料処理方法に対する閉鎖型で使い捨て型の流体ラインの例を示す。
図５８Ｂは、第２のタイプの試料処理方法を実現するために様々な流体装置に接続されるかまたはこれで取り付けられる図５８Ａの流体ラインを示す。
図５９Ａは、単一のＭＡＧを通じた試料処理のための閉鎖型で使い捨て型の流体ラインの例を示す。
図５９Ｂは、単一のＭＡＧを通じた試料処理を実現するために様々な流体装置に接続されるかまたはこれで取り付けられる図５９Ａの流体ラインを示す。
図６０Ａは、単一のＵＦＬを通じた試料処理のための閉鎖型で使い捨て型の流体ラインの例を示す。
図６０Ｂは、単一のＵＦＬを通じた試料処理を実現するために様々な流体装置に接続されるかまたはこれで取り付けられる図６０Ａの流体ラインを示す。
図６１Ａは、流体ラインを通じて流体を運ぶために投入試料バッグ上で圧縮チャンバーを使用することによって図５６Ｂの蠕動ポンプを置き換えることを示す。
図６１Ｂは、流体ラインを通じて流体を運ぶために排出試料バッグ上で真空チャンバーを使用することによって図５６Ｂの蠕動ポンプを置き換えることを示す。
図６２Ａは、流体ラインを通じて流体を運ぶために投入試料バッグ上で圧縮チャンバーを使用することによって図５７Ｂの蠕動ポンプを置き換えることを示す。
図６２Ｂは、流体ラインを通じて流体を運ぶために排出試料バッグ上で真空チャンバーを使用することによって図５７Ｂの蠕動ポンプを置き換えることを示す。
図６３Ａは、流体ラインを通じて流体を運ぶために投入試料バッグ上で圧縮チャンバーを使用することによって図５８Ｂの蠕動ポンプを置き換えることを示す。
図６３Ｂは、流体ラインを通じて流体を運ぶために排出試料バッグ上で真空チャンバーを使用することによって図５８Ｂの蠕動ポンプを置き換えることを示す。
図６４Ａは、流体ラインを通じて流体を運ぶために投入試料バッグ上で圧縮チャンバーを使用することによって図５９Ｂの蠕動ポンプを置き換えることを示す。
図６４Ｂは、流体ラインを通じて流体を運ぶために排出試料バッグ上で真空チャンバーを使用することによって図５９Ｂの蠕動ポンプを置き換えることを示す。
図６５Ａは、流体ラインを通じて流体を運ぶために投入試料バッグ上で圧縮チャンバーを使用することによって図６０Ｂの蠕動ポンプを置き換えることを示す。
図６５Ｂは、流体ラインを通じて流体を運ぶために排出試料バッグ上で真空チャンバーを使用することによって図６０Ｂの蠕動ポンプを置き換えることを示す。
図６６は、ＵＦＬおよびＭＡＧを使用して末梢血から生物学的実体を分離するための第１の工程の流れを示す。
図６７は、ＭＡＧを使用して末梢血から生物学的実体を分離するための第２の工程の流れを示す。
図６８は、ＭＡＧを使用して末梢血から生物学的実体を分離するための第３の工程の流れを示す。
図６９は、ＭＡＧを使用して末梢血から生物学的実体を分離するための第４の工程の流れを示す。
図７０は、ＵＦＬおよびＭＡＧを使用して生物学的実体を組織試料から分離するための第５の工程の流れを示す。
図７１は、ＭＡＧを使用して生物学的実体を組織試料から分離するための第６の工程の流れを示す。
図７２は、ＵＦＬおよびＭＡＧを使用して生物学的実体を表面スワブ試料から分離するための第７の工程の流れを示す。
図７３は、ＭＡＧを使用して生物学的実体を表面スワブ試料から分離するための第８の工程の流れを示す。
図７４は、ＵＦＬおよびＭＡＧを使用して生物学的実体を固形試料から分離するための第９の工程の流れを示す。
図７５は、ＭＡＧを使用して生物学的実体を固形試料から分離するための第１０の工程の流れを示す。
図７６Ａは、標的細胞または実体への特異的結合のための流体試料への磁性および蛍光標識の両方の付加を示す。
図７６Ｂは、標的細胞または実体への特異的結合を形成させるために同時に磁性および蛍光標識の両方を温置することを示す。
図７７Ａは、ＭＡＧによる磁気分離の前に、ＵＦＬによって試料流体から非結合遊離磁気標識を除去する工程を示す。
図７７Ｂは、ＭＡＧによる磁気分離後に、ＵＦＬによって試料流体から非結合遊離磁気標識を除去する工程を示す。
図７８Ａは、ＭＡＧによる磁気分離の前に、ＵＦＬによって試料流体から非結合遊離磁気標識および遊離蛍光標識を除去する工程を示す。
図７８Ｂは、ＭＡＧによる磁気分離後に、ＵＦＬによって試料流体から非結合遊離磁気標識および遊離蛍光標識を除去する工程を示す。
図７９は、ＵＦＬおよび様々な細胞処理装置および手順を通じた負のＭＡＧ試料の連続工程を示す。
図８０は、ＵＦＬおよび様々な粒子または分子処理装置を通じた負のＭＡＧ試料の連続工程を示す。
図８１は、様々な分析装置へのＭＡＧ分離後の負のＭＡＧ試料の実体分析を示す。
図８２は、ＵＦＬおよび様々な細胞処理装置および手順を通じた正のＭＡＧ試料の連続工程を示す。
図８３は、ＵＦＬおよび様々な粒子または分子処理装置を通じた正のＭＡＧ試料の連続工程を示す。
図８４は、様々な分析装置へのＭＡＧ分離後の正のＭＡＧ試料の実体分析を示す。
図８５Ａは、負のＭＡＧ試料回収直後に、負のＭＡＧ試料内の標的実体に特異的に結合させるために蛍光標識を付加することを示す。
図８５Ｂは、正のＭＡＧ試料回収直後に、正のＭＡＧ試料内の標的実体に特異的に結合させるために蛍光標識を付加することを示す。
図８６Ａは癌処置の第１の例を示す。
図８６Ｂは癌処置の第２の例を示す。
図８６Ｃは癌処置の第３の例を示す。
図８７は、腫瘍検出の第１の方法を示す。
図８８は、腫瘍検出の第２の方法を示す。
図８９は腫瘍検出の第３の方法を示す。
図９０は、無細胞血漿を得るための第１の工程の流れの実施形態を示す。
図９１は、無細胞血漿を得るための第２の工程の流れの実施形態を示す。
図９２は、無細胞血漿を得るための第３の工程の流れの実施形態を示す。
図９３は、抗老化目的で腫瘍検出装置を使用する方法を示す。
明瞭で簡潔にするために、同様の要素および構成要素は、図面を通して同じ命名および番号付けを有するが、それらは必ずしも正しい縮尺で描かれていない。
発明の詳細な説明
本発明は、多くの異なる形態、設計または構成で具現化され得るが、本発明の原理の理解を促進する目的で、図面で示される実施形態を参照し、それを記載するために特定の言語を使用する。そうではあるが、本発明の範囲の限定または制限がそれによって意図されないことが理解されよう。本明細書中に記載のような本発明の原理の任意の変更およびさらなる実施は、本発明が関連する技術分野の当業者にとって通常想起されるであろうと考えられる。
本明細書中、以下で言及する生物学的実体としては、細胞、細菌、ウイルス、分子、ＲＮＡおよびＤＮＡを含む粒子、細胞塊、細菌塊、分子塊および粒子塊が挙げられる。大型実体および小型実体は、比較的より大型の物理的サイズおよびより小さい物理的サイズを有する同じ流体内の生物学的実体を指す。一実施形態において、大型実体としては、細胞、細菌、細胞塊、細菌塊、粒子塊、磁気標識と結合した実体、および光学標識と結合した実体の何れかが挙げられる。別の実施形態において、小型実体としては、分子、粒子、ウイルス、細胞残屑、非結合遊離磁気標識および非結合遊離光学的標識の何れかが挙げられる。別の実施形態において、大型実体は１マイクロメートル（μｍ）より大きい物理的サイズを有し、小型実体は１μｍ未満の物理的サイズを有する。また別の実施形態において、大型実体は２μｍより大きい物理的サイズを有し、小型実体は５００ナノメートル（ｎｍ）未満の物理的サイズを有する。また別の実施形態において、大型実体は５μｍより大きい物理的サイズを有し、小型実体は２μｍ未満の物理的サイズを有する。生体試料としては、血液、体液、体の何れかの部分から抽出される組織、骨髄、毛髪、爪、骨、歯、身体老廃物からの液体および固形物、または身体の何れかの部分からの表面スワブが挙げられる。実体液または流体試料または液体試料または試料溶液としては、その元来の液体形態の生体試料、緩衝液中で溶解または分散させられている生物学的実体またはその元来の生体試料の非液体形態からの解離後の、緩衝液中で分散させられている生体試料が挙げられる。生物学的実体および生体試料は、ヒトまたは動物から得られ得る。生物学的実体は、植物および、空気、水および土壌を含む環境からも得られ得る。実体流体または流体試料または試料は、本発明の実施形態内の様々な段階中に追加され得る様々なタイプの磁気もしくは光学的標識または１つ以上の化学試薬を含有し得る。試料流量は、単位時間中にチャネルの横断面または流体部分または流路を通って流れる流体試料の体積量であり、体積はリットル（Ｌ）、ミリリットル（ｍＬ）、マイクロリットル（μＬ）、ナノリットル（ｎＬ）の単位であり得、単位時間は、分（ｍｉｎ）、秒（ｓ）、ミリ秒（ｍｓ）、マイクロ秒（μｓ）、ナノ秒（ｎｓ）の単位であり得る。試料流速は、単位時間中にチャネル中の液体試料または流体部分または流路内を移動する遊離分子または遊離実体の距離であり、距離はメートル（ｍ）、センチメートル（ｃｍ）、ミリメートル（ｍｍ）、マイクロメートル（μｍ）の単位であり得る。分離効率は、標的実体を分離するように設計された方法によって液体試料から首尾よく分離される液体試料内の標的実体のパーセンテージである。緩衝液は、さらなる生物学的実体を導入することなく生物学的実体を溶解または分散させ得る流体基剤である。
図４は、本発明の磁気分離装置（「ＭＡＧ」）の第１の実施形態の断面図を示す。ＭＡＧ１２１は、磁極１０２および磁極１０３の２つの磁場生成磁極から構成される。磁極１０２および１０３のそれぞれは、軟磁性材料から構成され、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、イリジウム（Ｉｒ）、マンガン（Ｍｎ）、ネオジム（Ｎｄ）、ホウ素（Ｂ）、サマリウム（Ｓｍ）、アルミニウム（Ａｌ）のうち１つ以上の元素を含み得る。磁極１０２は磁束収集端１０２３および先端部１０２１を有し、磁極１０２の形状は磁束収集端１０２３から先端部１０２１に向かって収束している。図４において、磁束収集端１０２３は、永久磁石１０４の北極（「Ｎ」）表面に接触しているか、または近接している平坦な面である。永久磁石１０４は、磁石１０４の南極（「Ｓ」）面からＮ面を指す、図４の矢印１０４１によって示されるような磁化を有する。磁化１０４１は自由空間において磁場を生成させ、それは磁石１０４のＮ面から放出されてＳ面に戻る磁束線１０４６として記載され得る。磁極１０２が軟磁性材料であるがゆえに磁極１０２の磁束収集端１０２３は図４で示されるように磁石１０４のＮ面と接触するか、または近接している場合、磁石１０４のＮ面からの磁束１０４６は、磁極１０２によって収集され、磁束収集端１０２３を通って磁極１０２の本体に入る。磁極１０２の収束形状ゆえに、収集された磁束は主に磁極１０２の軟磁性体内で導かれ、磁極１０２の先端部１０２１から放射される。磁束収集端１０２３と磁石１０４のＮ面との間のこの近接は、１０２３の面とＮ面との間のギャップ距離が１ｍｍ未満であることであり得る。先端部１０２１は、磁束収集端１０２３よりもはるかに小さい表面積を有し得、これにより、磁束１０４５が磁石１０４のＮ面によって放射される場合よりも高い磁束密度を有する、すなわち磁束１０４５が集中し、したがって先端部１０２１の周囲で局所的な高磁場および高磁場勾配が生じている先端部１０２１を流体が出ていくようになる。磁極１０２の先端部１０２１は、最大磁場達成のために最大の磁束集中を生じさせるため、例えば収束点のように可能な限り小さいことが好ましい。しかし、実際には、製造工程ゆえに、先端部１０２１は、先端部１０２１による磁束集中の一般的概念に影響を及ぼすものではない、湾曲しているかまたはドーム状の形状を有し得る。磁極１０３は、磁極１０３がより大きい磁束収集端１０３３およびより小さい先端部１０３１を有し、磁束収集端１０３３が永久磁石１０５のＳ面に接触しているかまたは近接しているという点で、磁極１０２と類似している。磁極１０３および磁石１０５は、磁極１０２および磁石１０４と同一であるが、中心線１０５０の周囲で磁極１０２および磁石１０４に対して鏡映しになるように配置されることが好ましい。磁石１０５の磁化１０５１は磁石１０４の磁化１０４１と反対である。磁極１０３のＳ面から磁束収集端１０３３によって収集される磁束１０４７は、磁極１０２のそれと反対であり、磁極１０３の先端部１０３１から放射される磁束は、先端部１０２１のそれと反対である。したがって、先端部１０２１および１０３１のギャップの間で、放射された磁束は閉じたループを形成し、先端部１０２１および１０３１の周囲の磁場強度および磁場勾配をさらに高め得る。破線１０４５は、先端部１０２１から放射されて先端部１０３１に戻る磁束の概略図である。先端部１０２１および１０３１により近い磁束線１０４５がより密であることから、ギャップ領域に近いほど強い磁場および大きい磁場勾配であることが示される。図４で示されるように、磁極１０２の上部は右側に傾斜し、磁極１０３の上部は左側に傾斜する。この傾斜形状によって、磁極１０２および１０３内の磁束が磁極の底部から離れるように迂回するようになり、磁極１０２の先端部１０２１および磁極１０３の先端部１０３１を磁極１０２および１０３の間隔が最も近接するようにして、磁極１０２の下半分と磁極１０３の下半分との間の磁束漏洩を最小限に抑えながら、先端部１０２１と１０３１との間のギャップにおいて高磁場を達成するのに役立つ。図４において、磁極１０２および１０３の上部の傾斜は、ＭＡＧ１２１の三角形または凸状の上面１２１０を形成し、これは、本明細書中で以後、ＭＡＧ１２１の「ＭＡＧくさび」１２１０として記載する。永久磁石１０４および１０５は、Ｎｄ、Ｆｅ、Ｂ、Ｃｏ、Ｓｍ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｏ、ＮｄＦｅＢ、ＡｌＮｉＣｏ、ＳｍＣｏ、ストロンチウムフェライト（ＳｒＦｅＯ）、バリウムフェライト（ＢａＦｅＯ）、コバルトフェライト（ＣｏＦｅＯ）の何れかであるが限定されないものから構成され得る。
図４の実施形態は、剛性固定形状チャネル１０１を含む。チャネル１０１は、チャネル空間１０１３を囲い込むチャネル壁を有し、ここで流体試料は、図４の断面図に垂直であるチャネル１０１の長さ方向に沿ってチャネル空間１０１３中のチャネル１０１を通って流れ得る。チャネル１０１は上面１０１２および底面１０１１を有する。底面１０１１は、チャネル１０１が方向１０１４に移動してＭＡＧ１２１の磁極１０２および１０３と接触するときに、チャネル１０１の底面１０１１がＭＡＧくさび面１２１０と接触し、底面１０１１とＭＡＧくさび面１２１０との間にギャップがないかまたは最小限となるように、ＭＡＧくさび面１２１０に適合する形状で形成される。チャネル１０１の上面１０１２は、チャネル１０１を通って流れる流体試料の、ＭＡＧくさびギャップ磁場１０４５の最大磁場領域への曝露を最大にする形状のチャネル空間１０１３を生成させるために底面１０１１に対して等角となることが好ましい。
図４の実施形態において、磁極１０２および１０３、磁石１０４および１０５およびチャネル１０１は、図４の断面図に垂直な方向に延びており、これを本明細書中で以後、「長さ方向」と呼ぶ。流体試料はチャネル１０１を流れ、長さ方向に沿ったチャネル空間１０１３中に含有される。チャネル１０１は剛性で固定形状のチャネルであり、表面１０１１におけるチャネル１０１の壁厚は、表面１０１２における壁厚よりも薄くてもよく、それによりチャネル１０１の機械的な堅牢性が表面１０１２のより厚い壁によって維持され、流体試料における磁場効果が表面１０１１のより薄い壁によって強化され、流体試料がＭＡＧくさび１２１０および先端部１０２１および１０３１により近くなることが可能になる。チャネル１０１は上面１０１２で非磁性チャネルホルダー１０７に取り付けられ得る。チャネルホルダー１０７は、ＭＡＧくさび１２１０に対してチャネル１０１の位置を調整し得、チャネル１０１をＭＡＧ１２１と接触する分離位置に移動させるか、または磁気分離後にチャネル１０１をＭＡＧ１２１から離れるように持ち上げ得る。チャネルホルダー１０７は、金属、非金属元素、プラスチック、ポリマー、セラミック、ゴム、ケイ素およびガラスを含むが限定されない何らかの非磁性材料から構成され得る。図４において、軟磁性磁極１０２および１０３の磁束収集端１０２３および１０３３を基端１０２３および１０３３と呼び得る。
本発明の異なる実施形態に記載のような永久磁石、例えば図４の磁石１０４および１０５は、実施形態の設計、機能および工程に影響を与えることなく、図面および実施形態のそれぞれに記載されるものとは反対の磁化方向をそれぞれ有し得る。
図５は、チャネル１０１が磁気分離位置にあるＭＡＧの図４の第１の実施形態の断面図である。図４のチャネル１０１は、方向１０１４に沿って移動し、底面１０１１によってＭＡＧくさび１２１０の面と接触する。先端部１０２１および１０３１によって形成されるＭＡＧ１２１ギャップは、チャネル１０１の壁およびチャネル１０１を流れる流体試料と接触するか、またはそれに対して最小の距離となる。ＭＡＧくさび形状と合致するチャネル１０１の「Ｃ」字型によって、高流量を維持するためにチャネル空間１０１３の断面積を大きくし易くなり、同時に、磁力線１０４５により示されるようにＭＡＧ１２１ギャップ磁場の高磁場および高勾配領域にチャネル１０１を流れる流体試料中の細胞１０／３０を閉じ込める。図３Ａおよび図３Ｂの先行技術と比較して、第１の実施形態のＭＡＧ１２１は、チャネル１０１を通って流れる細胞１０／３０上で同等以上の磁場および磁場勾配を達成しながら、チャネル１０１において外来物質を導入しない。磁極１０２および１０３を磁石１０４および１０５とともにチャネル１０１から除去すると、磁場発生源が排除され、先行技術の磁区に関連する細胞損失の制限が回避される。図３Ｃの先行技術と比較して、チャネル１０１の壁と接触している図５のＭＡＧくさびは、より効率的な細胞１０／３０分離のためにチャネル１０１中の流体試料に対して達成可能な最大の磁場および磁場勾配をもたらす。ＭＡＧくさび形状に適合するチャネル１０１の形状によって、チャネル１０１が、大きな断面の試料フロー領域を有することが可能になり、一方で、円形チャネルの上端の細胞１０／３０が受ける磁場が下端よりもはるかに低く、試料流量が最終的に制限されるという先行技術の欠陥が回避される。したがって、チャネル１０１中の試料流量は、より良好な磁気分離効率を達成しながら、先行技術よりも高くなり得る。
図６は、生物学的実体、または説明を簡単にするために細胞１０／３０が、流体試料６からのＭＡＧ１２１による磁気分離を説明するために含まれることを除いて、図５と同じである。細胞１０／３０を担持する流体試料６は、図６の断面図に垂直なチャネル１０１の長さ方向に沿ってチャネル１０１を通って流される。ＭＡＧ１２１ギャップ磁場は、細胞１０／３０に付着したＳＰＬ２を磁化し、磁場勾配が細胞１０／３０を流体６からＭＡＧくさびに向かって引っ張り、チャネル１０１の底面１０１１に対して集合体層を形成する。ＭＡＧ１２１の設計およびチャネル１０１の形状ゆえに、上面１０１２に近い細胞１０／３０が受ける磁場は、底面１０１１に近い場合よりも顕著に低くはなく、細胞１０／３０が上面１０１２から底面１０１１の集合体まで移動する距離は、先行技術よりもはるかに短く、これらの特徴によって、ＭＡＧ１２１が先行技術の欠点を解決することが可能となる。
図７は、図６の方向６１に沿った図６の側面図である。細胞１０／３０を担持する流体試料６は、矢印１０１０により示されるように、チャネル１０１中を左から右に流れる。ＭＡＧ１２１ギャップ磁場により、細胞１０／３０は流体６から分離されて底面１０１１のチャネル壁上で集合体を形成する。図７は、細胞１０／３０の濃密集団により示されるように、細胞１０／３０の大部分がチャネル１０１の長さのより早い部分で液体６から分離されることを示す。ある一定の尾部集団細胞１０／３０は、ＳＰＬ２が比較的より小さいサイズであるかまたはその表面に結合するＳＰＬ２の数がより少ないため、このような尾部集団細胞が底面１０１１に引き寄せられるのに要する時間は、流体６がチャネル１０１を通って流れる間の公称集団よりも長い。したがって、分離された細胞１０／３０の集団は、チャネル１０１の入口から出口に向かって密度の減少を示す。
図８Ａは、本発明のＭＡＧの第２の実施形態の断面図である。図８ＡのＭＡＧ１２２は、軟磁性シールド１０６が磁石１０４のＳ面および磁石１０５のＮ面に取り付けられることを除いて、ＭＡＧ１２１と実質的に同様である。磁石１０４のＳ面および磁石１０５のＮ面からの磁束は、軟磁性シールド１０６内で閉鎖路を形成する。ＭＡＧ１２１と比較して、ＭＡＧ１２２は、ＭＡＧ１２２構造の外側での磁束漏れがより少なく、磁石１０４および１０５によって生じる磁束は主に磁極１０２および１０３の軟磁性材料本体およびシールド１０６内に閉じ込められる。ＭＡＧ１２２は、ＭＡＧ１２２から他の周囲の機器または装置への磁気干渉を最小限に抑えることが望まれる利用において好ましい。
図８Ｂは、本発明のＭＡＧの第３の実施形態の断面図である。ＭＡＧ１２１と比較して、図８ＢのＭＡＧ１２３は、両磁極１０２、１０３に取り付けられる１個の永久磁石１０８のみを組み込み、磁石１０８のＮ面からの磁束および磁石１０８のＳ面からの磁束は、磁極１０２および１０３によって伝導されて、先端部１０２１および１０３１によってＭＡＧ１２３ギャップ磁場が生じる。ＭＡＧ１２１と比較して、磁石１０８により生じる磁束は主に、磁極１０２および１０３の軟磁性材料本体内に閉じ込められ、ＭＡＧ１２３は比較的組み立てが容易であり、磁束漏洩が少ない。
図９は、可撓性チャネル２０１と組み合わせて磁気分離に使用されている第１の実施形態のＭＡＧ１２１の断面図を示す。図９は、剛性チャネル１０１が可撓性チャネル２０１で置き換えられることを除いて、図４と同様である。可撓性チャネル２０１は、その非変形状態では円形管形態を含む何らかの形状を想定し得るが、外力によって他の形状に変形させられ得る。チャネル２０１の壁材料は変形可能であり、シリコーン、シリコーンゴム、ゴム、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ、ＰＦＡ、ＢＰＴ、ビニル、ポリイミド、ＡＤＣＦ、ＰＶＣ、ＨＤＰＥ、ＰＥＥＫ、ＬＤＰＥ、ポリプロピレン、ポリマー、ポリマー層でコーティングされる薄い金属またはファイバーメッシュの何れかであるが限定されないものから構成され得、可撓性チャネル２０１は、チャネル２０１の背面に取り付けられるチャネルホルダー１０７を有することも図９で示される。チャネルホルダー１０７は、金属、非金属元素、プラスチック、ポリマー、セラミック、ゴム、ケイ素およびガラスを含むが限定されない何らかの非磁性材料から構成され得る。チャネル２０１は、例えば接着または射出成形による表面結合を通じて、または図３２の構成要素１０７４を通じた機械的取り付けを介して、ホルダー１０７に付着し得る。ホルダー１０７は、チャネル２０１の上面と接触する底面１０７０を有し、表面１０７０は、ＭＡＧ１２１くさび形状に対して実質的に等角であることが好ましい。図９において、ホルダー１０７は、ＭＡＧ１２１くさびギャップに対して、取り付けられた可撓性チャネル２０１の位置を調整し、チャネル２０１をＭＡＧくさびギャップに向かって方向１０１４に移動させる。
図１０は、チャネルホルダー１０７により可撓性チャネル２０１がＭＡＧ１２１のＭＡＧくさびに押し付けられることを示す。ＭＡＧ１２１のＭＡＧくさびに対して可撓性チャネル２０１上のホルダー１０７によって圧力をかけることにより、チャネル２０１が図１０で変形させられ、チャネル２０１の底面２０１３が等角になり、ＭＡＧくさび面１２１０に面で接触するように変形させられる。一方、ホルダー１０７の底面１０７０も、ＭＡＧくさび形状に対して等角であり得るので、チャネルの上面２０１２もＭＡＧくさびに対して実質的に等角な形状となるように押し付けられ得る。図１０は、試料流体６からの細胞１０／３０の磁気分離中のＭＡＧ１２１に対する可撓性チャネル２０１の「分離位置」を示す。可撓性チャネル２０１の形状は、分離位置におけるチャネル２０１のこのような形状が、チャネル１０１の形状を得るために製造工程を必要としない、ＭＡＧくさびに対するチャネル２０１の自己整列および自己適合の結果であることを除いて、図５および図６のチャネル１０１と実質的に同様である。加えて、分離位置でのチャネル２０１内の流動空間は、チャネル２０１を通る流体試料６の流量および細胞１０／３０磁気分離効率の最適化が最適化され得るように、チャネル２０１の流動空間の断面積がより大きく、またはより小さくなるように調整され得る。流動空間の調整は、チャネル２０１の上面２０１２と接触するホルダー１０７の面１０７０の上端から先端部１０２１および１０３１まで、または先端部１０２１および１０３１が存在する仮想平面までの垂直距離１０７１を変化させることによって達成され得る。１０７１の距離が長いほど、可撓性チャネル２０１は変形が少なくなり、実現される流動空間が大きくなり、それによって、同じ流体流量で流速が遅くなる。１０７１の距離が短いほど、可撓性チャネル２０１の流動空間が小さくなるが、上端部２０１２がまたＭＡＧくさびギャップおよび先端部１０２１および１０３１に近くなり、これによって、より高磁場になり、細胞１０／３０の分離がより速くなる。したがって、流量と分離効率との間の最適化は、ＭＡＧ１２１設計および可撓性チャネル２０１のある種の組み合わせに対して距離１０７１を調整することで達成し得る。一実施形態において、距離１０７１は０ｍｍより長く、１ｍｍ以下である。別の実施形態において、距離１０７１は１ｍｍより長く、３ｍｍ以下である。また別の実施形態において、距離１０７１は３ｍｍより長く、５ｍｍ以下である。また別の実施形態において、距離１０７１は５ｍｍより長く、１０ｍｍ以下である。また別の実施形態において、距離１０７１は、可撓性チャネル２０１の壁の厚さの２倍より長く、３倍以下である。また別の実施形態において、距離１０７１は、可撓性チャネル２０１の壁の厚さの３倍より長く、５倍以下である。また別の実施形態において、距離１０７１は、可撓性チャネル２０１の壁の厚さの５倍より長く、１０倍以下である。分離位置の可撓性チャネル２０１は、図６のチャネル１０１と同様に機能し、図１０は、磁気分離中に、細胞１０／３０が、ＭＡＧくさび表面１２１０に直接対向する下面２０１３のチャネル２０１壁に沿って集合体を形成することも示す。底面２０１３におけるチャネル２０１の壁の厚さは、上面２０１２におけるチャネル２０１の壁よりも薄いものであり得る。
図１１は、図１０において磁気分離が完了した後に、チャネルホルダー１０７が方向１０１５へとＭＡＧ１２１から離れるように移動し、可撓性チャネル２０１がＭＡＧ１２１のＭＡＧくさびから「引き上げられた位置」に離れ、可撓性チャネル２０１もまた、その非変形形状、例えば図１１で示されるような円形の管に戻り得ることを示す。図１０の磁気分離細胞１０／３０は、引き上げられた位置において可撓性チャネル２０１の底面で集合体形態を保持し得る。可撓性チャネル２０１の図１１の引き上げられた位置に到達した後、図２２Ａ〜図３０Ｂに記載のように、集合体を破壊するための可撓性チャネル２０１内の細胞１０／３０上での解離手順が行われ得る。可撓性チャネル２０１が例えば図１１の円形管といった非変形形状に戻ることにより、図１０の分離位置よりも図１１で示されるようなチャネル空間１０１３の断面積が大きくなる。このようなより大きいチャネル空間１０１３は、集合体形態からの細胞１０／３０の解離がより容易であるため、好ましいものであり得る。チャネル２０１が非変形形状に戻るのを支援するために、引き上げられた位置でチャネル２０１のチャネル空間１０１３にさらなる緩衝液を注入し得る。
図９〜図１１のＭＡＧ１２１は、記載の方法および工程に限定されることなく、ＭＡＧ１２２またはＭＡＧ１２３により置き換えられ得る。
図１２は、ＭＡＧ１２４の第４の実施形態の断面図を示す。ＭＡＧ１２４は３個の軟磁性磁極１１１、１１２および１１３を有する。中心の磁極１１１は、図４の磁極１０２の磁束収集端１０２３と同様に、磁束収集端１１１２で永久磁石１０９のＮ面に取り付けられ、磁石１０９のＮ面からの磁束１０４８は、磁極１１１の軟磁性の本体によって伝導され、次いで磁極１１１の磁束収集端１１１２よりもはるかに小さい面積である先端部１１１１から放射され、図４の先端部１０２１と同様に機能して、磁石１０９から伝導される磁束を集中させることによって先端部１１１１周囲で局所的な高磁場を生じさせる。側方の磁極１１２および１１３はそれぞれ、磁束収集端１１２２および１１３２をそれぞれ有し、これらは軟磁性底部シールド１１４の同じ上面に取り付けられる。次に、底部シールド１１４が永久磁石１０９のＳ面に取り付けられる。したがって、磁石１０９のＳ面からの磁束１０４９は、底部シールド１１４本体において伝導され、磁極１１２と１１３との間で分割され、さらに磁極１１２および１１３の先端部１１２１および１１３１にそれぞれ伝導される。先端部１１１１は先端部１１２１および１１３１に近接して形成される。一実施形態において、先端部１１１１は、先端部１１２１および１１３１が存在する仮想平面から磁石１０９に向かって、０ｍｍ〜１ｍｍの離隔距離、後退し得る。別の実施形態において、先端部１１１１は、先端部１１２１および１１３１が存在する仮想平面から磁石１０９に向かって、１ｍｍ〜５ｍｍの離隔距離、後退し得る。また別の実施形態において、先端部１１１１は、先端部１１２１および１１３１が存在する仮想平面から磁石１０９に向かって、５ｍｍ〜１０ｍｍの離隔距離、後退し得る。先端部１１１１は先端部１１２１および１１３１と等しい間隔で配置されることが好ましい。磁極１１２の上部は右側に傾斜し、一方で磁極１１３の上部は左側に傾斜するが、これは、図４の磁極１０２および磁極１０３と同様である。このような傾斜は、先端部１１１１、１１２１および１１３１の周囲の磁束集中が最大になるように、磁束漏洩を減少させるために、磁極１１１の本体に対する磁極１１２および１１３の本体の間のギャップを大きくするためである。先端部１１１１、１１２１および１１３１から磁束が放出されるとき、中心磁極１１１によって伝導される磁束１０４８は側方の磁極１１２および１１３によって伝導される磁束１０４９と反対であるため、磁束は先端部１１１１から１１１２、および先端部１１１１から１１３１の間で囲いを形成する。したがって、磁石１０９のＮおよびＳ面によって生じる磁束は、磁極１１１、１１２、１１３およびシールド１１４の本体内で伝導され、ＭＡＧ１２４構造の外側への漏洩が最小限に抑えられる。磁束密度は先端部１１１１の周囲で最大であり、先端部１１２１および１１３１も高い磁束密度を生じさせ、これらの全てから、先端部１１１１、１１２１および１１３１の周囲での高い磁場および磁場勾配が示される。ＭＡＧ１２１、１２２および１２３と比較して、ＭＡＧ１２４は、漏洩が少なく、したがって先端部１１１１の周囲で磁束密度がより高く、チャネル３０１においてより高い磁場および磁場勾配を生じさせるＭＡＧ１２４軟磁性体内でのより効率的な磁束閉じ込めという長所を有する。
チャネル３０１は、図４のチャネル１０１と同様の剛性チャネルであり、回転した「Ｄ」と同様の固定形状を有する。チャネル３０１は、図１２において磁気分離位置にあることが示されており、先端部１１１１、１１２１および１１３１は全て、チャネル３０１の「Ｄ」字型の湾曲した底面３０１１と接触し得、これにより、流体試料がチャネル３０１において流れるチャネル空間でＭＡＧ１２４が生成させ得る最大の可能な磁場および磁場勾配がもたらされる。別の実施形態において、先端部１１１１は表面３０１１と接触し得、先端部１１２１および１１３１は表面３０１１と接触していない。一実施形態において、チャネル３０１の上面３０１２は、先端部１１２１および１１３１が存在する仮想平面上にあり得、別の実施形態において、上面３０１２は、仮想平面よりも０ｍｍ〜１ｍｍ上にあり得、また別の実施形態において、上面３０１２は、仮想平面よりも１ｍｍ〜５ｍｍ上にあり得る。一実施形態において、面３０１２におけるチャネル３０１の壁厚は、面３０１１における壁厚よりも厚い。チャネル３０１は上面３０１２で非磁性チャネルホルダー１１０に取り付けられ得る。チャネルホルダー１１０は、ＭＡＧ１２４のＭＡＧギャップに対してチャネル２０１の位置を調整し、チャネル３０１をＭＡＧ１２４磁極１１１の先端部１１１１と接触する分離位置に移動させるか、または磁気分離後にチャネル３０１をＭＡＧ１２４から離れるように持ち上げ得る。
図１３は、図９と同じである、可撓性チャネル２０１と組み合わせて磁気分離に使用されている第４の実施形態のＭＡＧ１２４の断面図を示す。チャネルホルダー１１０は、図９のチャネルホルダー１０７とは異なる形状であり得る。磁気分離の前に、チャネルホルダー１１０がチャネル２０１に取り付けられる。チャネルホルダー１１０は、図１２のように先端部１１１１、１１２１および１１３１から構成されるＭＡＧ１２４のＭＡＧギャップに対してチャネル２０１の位置を調整し、チャネル２０１を方向１０１４に、ＭＡＧ１２４のＭＡＧギャップへと移動させる。
図１４は、第４の実施形態のＭＡＧ１２４において分離位置にある可撓性チャネル２０１を示し、細胞１０／３０が分離されて先端部１１１１、１１２１および１１３１に近いチャネル２０１の底部および側壁の周囲で集合体を形成する。図１４において、可撓性チャネル２０１は、主に先端部１１１１、１１２１および１１３１である、ＭＡＧギャップ境界と適合させるために図１０と同様に変形させられる。可撓性チャネル２０１がホルダー１１０からの圧力下でＭＡＧギャップ境界に適合するがゆえに、可撓性チャネル２０１の形状は分離位置でのチャネル３０１とは異なり得る。図１４のチャネル２０１の形状は、チャネル３０１よりも高い分離効率でより高い液体試料流量を提供し得る。ホルダー１１０の下面１１５０と先端部１１１１との間の距離１０７１は、チャネル２０１中の流量を最適化するために調整され得る。距離１０７１の範囲は、図１０に記載の１０７１と同じである。
図１５Ａは、第５の実施形態のＭＡＧ１２５の断面図を示す。ＭＡＧ１２５は、図１２のＭＡＧ１２４の磁石１０９および底部シールド１１４がＭＡＧ１２５において取り除かれていることを除いて、ＭＡＧ１２４と同じである。図１５Ａで示されるように、反対の磁化１１５１および１１６１を有する永久磁石１１５および１１６がそれぞれ磁極１１１と１１２との間、および磁極１１１と１１３との間に配置される。磁化１１５１および１１６１は、図１５Ａにおいて水平であり、それにより、中央の磁極１１１が両方の磁石１１５および１１６からのＮ面の磁束を伝導することが可能になり、その一方で側方の磁極１１２および１１３のそれぞれは磁石１１５および１１６からのＳ面の磁束をそれぞれ伝導する。ＭＡＧ１２４と比較して、ＭＡＧ１２５は、２個の磁石１１５および１１６が使用されるがゆえに、先端部１１１１、１１２１および１１３１の周囲でより高い磁場を生じさせ得る。ＭＡＧ１２５はまた、ＭＡＧ１２４よりも組み立てが容易であり得る。
図１５Ｂは、第６の実施形態のＭＡＧ１２６の断面図を示す。ＭＡＧ１２６は、側方の磁極１１２および１１３がそれぞれ永久磁石１０９２および１０９４のＳ面にそれぞれ取り付けられ、磁化１０９３および１０９５が磁石１０９の磁化１０９１と反対であることを除いて、ＭＡＧ１２４と同じである。底部シールド１１４は、磁石１０９２および１０９４のＮ面、磁石１０９のＳ面の両方に取り付けられ、したがって、磁石１０９、１０９２および１０９４の間のシールド１１４において内部磁束閉じ込めを形成する。ＭＡＧ１２４と比較して、ＭＡＧ１２６は、３個の磁石１０９、１０９２および１０９２がＭＡＧ１２６において使用されるがゆえに、先端部１１１１、１１２１および１１３１の周囲でより高い磁場を生じさせ得る。
図１５Ｃは、第７の実施形態のＭＡＧ１２７の断面図を示す。底部シールド１１４が取り除かれていることを除いて、ＭＡＧ１２７は図１５ＢのＭＡＧ１２６と同じである。
図１６は、第３の実施形態ＭＡＧ１２３のうち２つが、一対の可撓性チャネル２０１上で磁気分離のために使用されることを示す。一対の可撓性チャネル２０１は、図１６において同じチャネルホルダー１０２０に固定される。上部ＭＡＧ１２３および下部ＭＡＧ１２３は実質的に同一であり、上部ＭＡＧ１２３は上下逆さまである。上下のＭＡＧ１２３のＭＡＧくさびは上下のチャネル２０１の中心と実質的に一列に並ぶ。上下ＭＡＧ１２３の両方の磁石１０８は、図１６の磁石１０８内の矢印と同じ磁化方向を有し得、これにより、磁気分離中に上部ＭＡＧ１２３および下部ＭＡＧ１２３によって上部および下部チャネル２０１において発生した磁場が同じ方向の水平磁場成分を有するようになり、これによって、上部ＭＡＧ１２３軟磁性磁極と下部ＭＡＧ１２３軟磁性磁極との間の磁束漏洩が制限される。
図１７は、図１６の２つのＭＡＧ１２３が２つの可撓性チャネル２０１に対して分離位置に動かされることを示しており、これは図１０と同じ工程である。図１７の分離位置に到達した後、細胞１０／３０を担持する流体試料は、断面図に垂直な長さ方向にチャネル２０１を通って流れて、上下のＭＡＧ１２３による細胞１０／３０の磁気分離を開始させ得る。チャネル２０１外縁２０１２と接触するホルダー１０２１面とＭＡＧ１２３先端部１０２１および１０３１または先端部１０２１および１０３１が存在する仮想平面との間の距離１０７１は、２個のチャネル２０１のそれぞれにおける流量を最適化するために調整され得る。距離１０７１の調整範囲は、図１０に記載の１０７１と同じである。
図１６および図１７のＭＡＧ１２３は、ＭＡＧ１２１またはＭＡＧ１２２により置き換えられ得、チャネル２０１もチャネル１０１で置き換えられ得る。
図１８は、第５の実施形態ＭＡＧ１２５の４個が、４個の可撓性チャネル２０１上の磁気分離のために使用されることを示す。４個の可撓性チャネル２０１は、図１８と同じチャネルホルダー１０４０上に固定される。４個のＭＡＧ１２５は実質的に同一である。４個のＭＡＧ１２５のＭＡＧギャップは、対応する可撓性チャネル２０１のそれぞれの中心と実質的に一列に並んでいる。図１８で示されるように、各ＭＡＧ１２５内の永久磁石の配置は同一であるべきであり、例えば４個のＭＡＧ１２５のそれぞれの中心の磁極はそれぞれ個々のＭＡＧ１２５内の両方の磁石のＮ面に取り付けられ、４個のＭＡＧ１２５のそれぞれの側方の磁極は各ＭＡＧ１２５内の磁石のＳ面に取り付けられる。したがって、近接する側方磁極に最も近い隣接するＭＡＧ１２５は同じ磁極性であり、隣接するＭＡＧ１２５間で側方磁極から側方磁極への漏洩が最小限に抑えられ得るかまたは回避され得る。さらに、図１８のチャネル２０１の４個で使用される４個のＭＡＧは、チャネルがＭＡＧ１２５円形アレイの中心に配置され円形チャネル配置を有する複数チャネル処理能力の一例として図１８でのみ示される。対応する数のチャネル２０１上で使用されるＭＡＧ１２５の数をより少なくするかまたはより多くするかは、図１８のタイプの円形配置で制限なく達成され得る。ＭＡＧ１２５との図１８の複数のチャネルの円形配置は、図１６のようにＭＡＧ１２３よりも本質的に柔軟であるが、それは、ＭＡＧ１２３の数が２個より多い場合、図１６のＭＡＧ１２３の２つの磁極デザインが隣接するＭＡＧ１２３の磁極を通じた磁束漏洩につながり得るからである。
図１９は、図１８の４個のＭＡＧ１２５が４個の可撓性チャネル２０１に対して分離位置に移動させられることを示しており、これは図１４と同じ工程である。図１９の分離位置に到達した後、細胞１０／３０を担持する流体試料は、４個のＭＡＧ１２５による細胞１０／３０の磁気分離を開始するために、図１９の図に対して垂直な長さ方向にチャネル２０１を通って流れ得る。図１７と同様に、チャネル２０１外縁２０１２と接触するホルダー１０４０の表面と各チャネル２０１およびＭＡＧ１２５対に対するＭＡＧ１２５の中心磁極１１１の先端部１１１１との間の距離１０７１は、４個のチャネル２０１のそれぞれにおける流量を最適化するために調整され得る。距離１０７１の調整範囲は、図１０に記載の１０７１と同じである。
図１８および図１９のＭＡＧ１２５は、ＭＡＧ１２４、ＭＡＧ１２６またはＭＡＧ１２７により置き換えられ得、チャネル２０１もチャネル３０１で置き換えられ得る。
図２０Ａは、分離位置において回転「Ｄ」字型剛性チャネル３２０を有するＭＡＧ１２８の第６の実施形態を示す。ＭＡＧ１２８は、ＭＡＧ１２３のＭＡＧくさびがＭＡＧ１２８の場合のように三角形から平坦面に変更されていることを除いて、ＭＡＧ１２３と同様である。ＭＡＧ１２８の磁極１０２２は、ＭＡＧ１２３の磁極１０２と同様であるが、磁極１０２における先端部の代わりに、磁極１０２２において平坦面１０４２を有する。同じ平坦面１０５２がＭＡＧ１２３の磁極１０３と同様である磁極１０３２上に存在する。ＭＡＧ１２８におけるＭＡＧくさびの平坦面ゆえに、剛性チャネル３２０は、ＭＡＧ１２８から最大磁場および磁場勾配領域を得るために、分離位置においてＭＡＧくさび平坦面と合致し、かつ接触している平らな底面１０６２を有し得る。チャネル３２０は上面で非磁性チャネルホルダー１１０２に取り付けられ得る。チャネルホルダー１１０２は、ＭＡＧ１２８のＭＡＧくさびに対してチャネル３２０の位置を調整し、チャネル３２０をＭＡＧ１２８磁極１０２２および１０３２先端部と接触する分離位置に移動させるか、または磁気分離後にチャネル３２０をＭＡＧ１２８から離れるように持ち上げ得る。
図２０Ｂは、可撓性チャネル２０１上で使用されている第６の実施形態のＭＡＧ１２８を示し、チャネル２０１がチャネルホルダー１１０２に取り付けられている。チャネルホルダー１１０２は、方向１０１４に沿ってチャネル２０１をＭＡＧ１２８のＭＡＧくさびに向かって移動させる。
図２０Ｃは、図２０Ｂの可撓性チャネル２０１が分離位置に移動させられ、細胞１０／３０が液体試料から分離されてチャネル２０１の底面でＭＡＧ１２８のＭＡＧくさびの上部平坦面に対して集合体を形成させる、第６の実施形態のＭＡＧ１２８を示す。ＭＡＧ１２８のＭＡＧくさびの平坦面に対してチャネル２０１を押すホルダー１１０２により回転「Ｄ」形状のチャネルを形成するようにチャネル２０１が押され、分離位置のチャネル２０１の形状が、図２０Ａのチャネル３２０に対して類似性を示す。チャネル２０１上端２０１２に接触するホルダー１１０２の底面１０６２とＭＡＧ１２８の磁極面１０４２および１０５２との間の距離１０７１は、チャネル２０１における流量を最適化するために調整され得る。距離１０７１の調整範囲は、図１０に記載の１０７１と同じである。
ＭＡＧ１２８の磁石１０８は、ＭＡＧ１２１のような磁石１０４および１０５の配置によって、およびＭＡＧ１２２のような磁石１０４および１０５および底部シールド１０６との配置によって置き換えられ得る。
図２１Ａは、分離位置において「Ｖ」字型剛性チャネル３３０を有する第７の実施形態のＭＡＧ１２９を示す。ＭＡＧ１２９は、磁極の形状がＭＡＧ１２３とは異なり、ＭＡＧ１２９の磁極１０２４および磁極１０３４は、ＭＡＧ１２３の三角くさび形状の代わりに、「Ｖ」字型の凹面を形成する磁束集中先端部３３０１および３３０２を有する。ＭＡＧ１２９のＶ字型ＭＡＧ凹面により、剛性チャネル３３０もまたＶ字型に作られ、下端３３０３および３３０４は先端部３３０１および３３０２の表面と直接接触するようになる。さらに、チャネル３３０は、３３０３および３３０４の縁部のＶ字型に続いて上端３３０５でチャネルへのＶ字型の切れ込みを好ましくは有し得、これは、Ｖ字型チャネル空間３３０６において流体試料を閉じ込めて、高磁場および磁場勾配を提供する磁極面３３０３および３００４に近付くように流れるのを助ける。チャネル３３０は上面３３０５で非磁性チャネルホルダー１１０３に取り付けられ得る。チャネルホルダー１１０３は、ＭＡＧ１２９のＭＡＧ凹面に対してチャネル３３０の位置を調整し、チャネル３２３を磁極１０２４および１０３４先端部の面と接触する分離位置に移動させ、または磁気分離後にチャネル３３０をＭＡＧ１２９から離れるように持ち上げ得る。
図２１Ｂは、チャネル２０１がチャネル２０１の上端でチャネルホルダー１１０３に取り付けられている、可撓性チャネル２０１とともに使用される第７の実施形態のＭＡＧ１２９を示す。チャネルホルダー１１０３は、方向１０１４に沿ってチャネル２０１をＭＡＧ１２９凹部に向かって移動させる。チャネルホルダー１１０３は三角形の形状を有し、三角形の収束点がチャネル２０１の上端に接する。
図２１Ｃは、図２１Ｂの可撓性チャネル２０１が分離位置に移動させられ、細胞１０／３０が液体試料から分離されてチャネル２０１の底面で、ＭＡＧ１２９の先端部３３０１および３３０２のＭＡＧ凹面の上面に対して集合体を形成する、第７の実施形態のＭＡＧ１２９を示す。チャネル２０１は、ホルダー１１０３によって「Ｖ」字型チャネルに形成されるように押し付けられる。図２１Ｃにおいて、ホルダー１１０３は、下方収束点を有するＭＡＧ１２９のＭＡＧ凹面に対してチャネル２０１を押し付け、チャネル２０１の上部壁を下方に向かって変形させて、先端部３３０１および３３０２に近付くように動かし、一方で、同じ力がまたチャネル２０１の下部壁をＭＡＧ１２９のＭＡＧ凹面に適合するようにして、先端部３３０１および３３０２の上面３３０３および３３０４と接触するようにさせる。したがって、分離位置での図２１Ｃのチャネル２０１の形状は、図２１Ａのチャネル３３０と同様のＶ字型を示し、チャネル空間３３０６中の細胞１０／３０を高磁場および高勾配の先端部３３０１および３３０２ならびに先端面３３０３および３３０４に近付ける。チャネル２０１の上端２０１２に接触するホルダー１１０３の下部収束点と、ＭＡＧ１２９の先端部３３０１および３３０２または先端部３３０１および３３０２が存在する仮想平面との間の垂直距離１０７１は、チャネル２０１における流量を最適化するように調整され得る。距離１０７１の調整範囲は、図１０に記載の１０７１と同じである。
ＭＡＧ１２９の磁石１０８は、ＭＡＧ１２１のような磁石１０４および１０５の配置によって、およびＭＡＧ１２２のような磁石１０４および１０５および底部シールド１０６の配置によって置き換えられ得る。
図２２Ａ〜図２７Ｄで、ＭＡＧチャネル中の集合体から磁気分離される細胞１０／３０を消磁または解離させるための様々な方法を記載する。説明を簡単にするために、可撓性チャネル２０１を使用する。しかし、図２２Ａ〜図２７Ｄのチャネルは、「２０１／１０１」と表示され得、このことから、説明のために使用される場合、可撓性チャネル２０１が、記載の方法の機能および結果に影響を及ぼすことなく、剛性チャネル１０１で置き換えられ得ることが示される。また、説明を簡単にするために、図２２Ａ〜図２７ＤではＭＡＧ１２３を使用するが、一方で、先行する図面に記載のような対応するチャネルと一緒に何らかの他のＭＡＧ実施形態を同じ概念下で制限なく使用し得る。
図２２Ａは、図１０と実質的に同様であり、チャネル２０１が分離位置にあり、細胞１０／３０がＭＡＧからの磁場によって分離されている。図２２Ａにおいて、図１０のＭＡＧ１２１の代わりにＭＡＧ１２３が使用される。チャネルホルダー１０８１は、細胞１０／３０の消磁または図２２Ａでは永久磁石１２０である解離磁気構造（「ＤＭＡＧ」）を可能にする上面の切れ込みを有することによって、図１０のチャネルホルダー１０７とは異なり得、チャネル２０１／１０１において集合体から細胞１０／３０を消磁または解離するのに十分な磁場を提供するために、チャネル２０１／１０１に近付くことが可能となる。このような切れ込みが好ましいが、必要なわけではない。ＤＭＡＧ磁石１２０は、ＭＡＧ１２３による細胞１０／３０の磁気分離に影響を与えることなく、図２２ＡのＭＡＧ１２３から離れて配置される。ＤＭＡＧ磁石１２０の磁化は、垂直方向１２０１のように表示されるが、機能的差異を生じさせることなく水平方向でもあり得る。図２２ＡのＭＡＧ１２３およびＤＭＡＧ１２０に対するチャネル２０１／１０１の位置は「位置１」である。
図２２Ｂは図１１と同様であり、チャネルホルダー１０８１がチャネル２０１／１０１をＭＡＧ１２３から離れるように移動させ、ホルダー１０８１の上面でＤＭＡＧ磁石１２０と接触するか、または近接するようにさせ、磁石１２０は、チャネル２０１／１０１において細胞１０／２０集合体上に最大磁場をもたらすために、ホルダー１０８１の切れ込みに収まり得る。細胞１０／３０は、ＭＡＧによる磁気分離の後に集合体を形成し、集合体の一部であるときには自己減磁しない細胞１０／３０上のＳＰＬ２のために自動的に集合体から抜け出ない。磁石１２０からの磁場勾配により細胞１０／３０を、例えばＤＭＡＧ１２０からのより弱い磁場に対してより速く反応するより高い磁気モーメントＳＰＬ２により細胞１０／３０を徐々に除去することによって、集合体が臨界体積に到達し得、集合体中の残留細胞１０／３０が他の細胞１０／３０からの十分な静磁場に会わず、ＳＰＬ２の超常磁性の回復のために、個々の細胞１０／２０へと自己消磁する。したがって、細胞１０／３０を集合体から解離させるために、ある一定量の細胞１０／３０を除去する、または集合体を連続的な大きな断片から複数のより小さな断片に分割することは、細胞１０／３０の自己消磁達成に役立つ。図２２ＢのＭＡＧ１２３およびＤＭＡＧ１２０に対するチャネル２０１／１０１の位置は「位置２」である。チャネル１０１と比較して、チャネル２０１は、チャネル２０１が遊離細胞１０／３０間および集合体からの、または分割された集合体断片間のさらなる分離を可能にするより大きなチャネル空間を提供するので、ＤＭＡＧ磁石１２０による細胞１０／３０の解離中に利点を有し得、これは、静磁結合を低下させるのに役立ち、細胞１０／３０上のＳＰＬ２の自己消磁速度を高める。可撓性チャネル２０１については、位置２の前または位置２において、チャネル２０１を追加の緩衝液で満たしてチャネル２０１をより大きなチャネル空間のために円形に戻すことが好ましい。
図２２Ｃは、位置２のＤＭＡＧ磁石１２０によって集合体から解離させられる図２２Ｂのチャネル２０１／１０１における細胞１０／３０を示す。
図２２Ｄは、チャネルホルダー１０８１が図２２ＣのＤＭＡＧ位置２からＭＡＧ１２３とＤＭＡＧ磁石１２０との間の「位置３」という位置にチャネル２０１／１０１を移動させることを示す。位置３において、チャネル２０１／１０１内の細胞１０／３０上の磁場の組み合わせは最小であり得、これはＳＰＬ２が自己消磁するのを助け得る。チャネル２０１／１０１は、ＳＰＬ２および細胞１０／３０が完全に自己消磁し、集合体が解離することを可能にするために長時間にわたり位置３で維持され得る。
集合体の効果的な崩壊のために、ＭＡＧおよびＤＭＡＧ磁石によって加えられる磁力によって、集合体に機械的撹拌を加え得る。例えば、チャネルホルダー１０８１は、位置１と２との間、または位置２と３との間、または位置１、２と３との間でチャネル２０１／１０１と入れ替え得、そうすると、ＭＡＧおよびＤＭＡＧによる磁力の入れ替えによって、チャネル空間において集合体全体または一部を動かし得、このようにして集合体をより小さい断片に分割させるか、または十分な細胞１０／３０の破壊が起こって集合体から抜け出ることを助け、集合体が自己解離し得るようになる。集合体が十分に解離した後、遊離細胞１０／３０を位置３または位置２でチャネル２０１／１０１から流し出し得る。
図２３Ａは、チャネル２０１／１０１が図２２Ｂおよび図２２Ｃの位置２または位置３にあるときに、モーター１３０によってチャネルホルダー１０８１に機械的振動が加えられ得ることを示す。このような振動は、ホルダー１０８１からチャネル２０１／１０１の壁を通ってチャネル２０１／１０１内の流体に伝達されて、チャネル２０１／１０１内の様々な位置で局所的な乱流を生じさせ得、これは集合体を機械的に細かく分割し、集合体の解離を助けるのに役立ち得る。
図２３Ｂは、圧電変換器（「ＰＺＴ」）１３１による超音波振動がチャネルホルダー１０８１に加えられ得ることを示す。図２３Ａと同様に、超音波振動をチャネル２０１／１０１内の流体に伝達して、チャネル２０１／１０１内に局所的な高周波乱流を生じさせ得、これは、集合体を機械的に細かく分割して集合体の解離を助けるのに役立ち得る。
図２３Ｃは、図２３Ａの機械的振動が、モーター１３０によってチャネル２０１／１０１の壁に直接加えられ得ることを示す。
図２３Ｄは、図２３Ｂの超音波振動が、ＰＺＴ１３１によってチャネル２０１／１０１の壁に直接加えられ得ることを示す。
図２３Ｅは、図２２Ｄのような、方向６１に沿ったチャネル２０１／１０１の側面図である。矢印１０３０は、チャネル２０１／１０１内の液体において乱れた流れを生じさせるためにチャネル液体試料に交互方向のパルス流体流をかけ得ることを表し、それはまたチャネル２０１／１０１における流体との局所乱流を生じさせて、集合体を小片に機械的に分割することを助け、集合体の自己解離を支援し得る。図２３Ｅの交互パルス流を図２３Ａ〜図２３Ｄの振動方法と組み合わせて、図２２Ｂ〜図２２Ｄの位置２または位置３のチャネル２０１／１０１に適用し得る。
チャネル２０１／１０１中の集合体が大きいサイズの場合、図２２Ｂ〜図２３Ｅの方法による複数回の細胞１０／３０解離、およびチャネル２０１／１０１からの細胞１０／３０の流し出しを使用し得る。各流し出し中に、細胞１０／３０のある一定の部分がチャネルから洗い流され得、次の回においてチャネル２０１／１０１の集合体中の依然として残存している細胞１０／３０の解離がより容易になる。
図２４Ａは図２２Ｂと同様であり、細胞１０／３０がＭＡＧ１２３により磁気分離された後、チャネルホルダー１０８１がＤＭＡＧ磁石１２０と接触するかまたは近接する。図２２Ｂとは異なり、図２４ＡのＤＭＡＧ磁石１２０は、ＭＡＧ１２３の側方で、およびＭＡＧ１２３から離れて配置され、ホルダー１０８１もまた、その上面の切れ目を磁石１２０に合わせるために図２２Ｂと比較して回転させられている。図２４における磁石１２０の配置は、ＭＡＧ１２３とＤＭＡＧ磁石１２０との間の磁場干渉を低下させ得る。図２４ＡのＭＡＧ１２３およびＤＭＡＧ１２０に対するチャネル２０１／１０１の位置は「位置１２」である。
図２４Ｂは、細胞１０／３０が図２４Ａのポジトン１２で解離された後、図２４Ａのチャネルホルダー１０８１と一緒にチャネル２０１／１０１が図２４Ａの磁石１２０から回転して離れてＭＡＧ１２３とＤＭＡＧ磁石１２０との間の位置に行き、チャネル２０１／１０１およびその中の細胞１０／３０上のＭＡＧ１２３およびＤＭＡＧ磁石１２０からの磁場の組み合わせが最低になることを示し、これは図２２Ｄの位置３と同様である。図２４ＢのＭＡＧ１２３およびＤＭＡＧ１２０に対するチャネル２０１／１０１の位置は「位置１３」である。
図２５Ａは、図２２Ｂと同じであるＤＭＡＧ構造を示し、ＤＭＡＧ構造は、磁化１２０１を有する永久磁石１２０のみを含む。
図２５Ｂは、永久磁石１２０と、チャネル２０１／１０１に向かって収束形状を有する軟磁性磁極１２０２とを含むＤＭＡＧ構造を示す。軟磁性磁極１２０２の収束形状は、磁石１２０からの磁束を集中させて、位置２のチャネル２０１／１０１中の細胞１０／３０において高磁場および高磁場勾配を生じさせて、細胞１０／３０の集合体をより効果的に消磁および解離させるのに役立つ。
図２５Ｃは、永久磁石１２０および一対の軟磁性磁極１２０３および１２０４を含むＤＭＡＧ構造を示す。磁石１２０の磁化１２０１は水平方向であり、磁極１２０３および１２０４のそれぞれはチャネル２０１／１０１に向かう収束形状を有し、磁極１２０３および１２０４の収束端は、チャネルホルダー１０８１の上面の切れ目にあるか、その近くに位置するＤＭＡＧギャップを形成し、磁石１２０からの磁束が磁極１２０３および１２０４によって伝導され、位置２でチャネル２０１／１０１で細胞１０／３０上に高磁場および高磁場勾配を生じさせるためにＤＭＡＧギャップにおいて集中させて、細胞１０／３０の集合体をより効果的に消磁させ、解離させる。
図２５Ｄは、軟磁性コア１２０５およびとコイル１２０６を含む電磁石を含むＤＭＡＧ構造を示し、コイル１２０６においてフォローする電流は１２０７の方向にコア１２０５で磁化を生じさせ得、コア１２０５は磁石１２０のように機能して、位置２のチャネル２０１／１０１中の細胞１０／３０において磁場を生じさせて、細胞１０／３０の集合体を消磁または解離させる。コイル１２０６において電流振幅および方向を変化させることによって、細胞１０／３０上のコア１２０５からの磁場が強度および方向を変化させ得る。一実施形態において、ＤＣ電流がコイル１２０６に印加される。別の実施形態において、極が交互に入れ替わるＡＣ電流がコイル１２０６に印加される。また別の実施形態において、コイル１２０６に印加される電流は、より効果的に細胞１０／３０の集合体を消磁および解離させるために、振幅、方向または周波数または振幅の増加もしくは減少の速度を変動させるようにプログラムされる。
図２５Ｅは、図２３Ａで示されるようなモーター１３０が図２５ＣのＤＭＡＧ構造上で機械的振動を生じさせ得、このような振動が、ＤＭＡＧ構造からホルダー１０８１への接触を通じて、ＤＭＡＧ構造からホルダー１０８１へ伝達され、最後にチャネル２０１／１０１中の流体に伝達され得ることを示し、ＤＭＡＧ構造は、図２５Ａ〜図２５Ｄに記載のＤＭＡＧ構造の何れかに変更され得る。
図２５Ｆは、図２３Ｂで示されるようなＰＡＴ１３１が図２５ＣのＤＭＡＧ構造上で超音波振動を生じさせ得、このような振動が、ＤＭＡＧ構造からホルダー１０８１への接触を通じて、ＤＭＡＧ構造からホルダー１０８１へ伝達され、最後にチャネル２０１／１０１中の流体に伝達され得ることを示し、ＤＭＡＧ構造は、図２５Ａ〜図２５Ｄに記載のＤＭＡＧ構造の何れかに変更し得る。
チャネル２０１／１０１中の集合体からの細胞１０／３０の消磁および解離を達成するために、ＤＭＡＧ構造を使用せずに図２６Ａ〜図２６Ｄに記載のような代替方法を使用し得、ＤＭＡＧ構造の機能は同じＭＡＧで達成される。
図２６Ａは、チャネルホルダー１０８２がホルダー１０８１のように上面の切れ込みを有していなくてもよいことを除き、図２２Ａと同じであり、チャネル２０１／１０１が分離位置にあり、細胞１０／３０がチャネル２０１／１０１においてＭＡＧ１２３の磁場によって分離される。図２６ＡのＭＡＧ１２３に対するチャネル２０１／１０１の位置は「位置２１」である。
図２６Ｂは、図２６Ａのチャネル２０１／１０１がＭＡＧ１２３からより低い磁場位置「位置２２」に持ち上げられることを示す。位置２２において、チャネル２０１／１０１は、矢印２１０により示されるようにその中心周囲で、好ましくは１８０度回転し得る。このような回転は、チャネル２０１／１０１がホルダー１０８２に永久的に固定されていないことを必要とし得る。
図２６Ｃは、位置２２で１８０度回転した後の図２６Ｂのチャネル２０１／１０１を示し、チャネル２０１／１０１の内壁に形成される細胞１０／３０の集合体はチャネル壁と一緒に回転して、ＭＡＧ１２３に対してチャネル２０１／１０１の上端部に来る。
図２６Ｄは、チャネル２０１／１０１がＭＡＧ１２３により近い位置２２から位置２１と位置２２との間の位置２３に移動させられることを示し、細胞１２／３０上のＭＡＧ１２３からの磁場は位置２２より強いが位置２１より弱い。次に、チャネル２０１／１０１の上端部にある集合体中の細胞１０／３０は、集合体からＭＡＧ１２３磁場によって引き離され得、集合体の消磁および解離が始まり得る。図２６Ｂ〜図２６Ｄの工程を複数回繰り返し得、細胞１０／３０がチャネル２０１／１０１において十分に解離させられるまで、チャネル２０１／１０１は位置２３から位置２２に戻って別の回転を行い、次に位置２３に戻り得る。消磁が終了すると、細胞１０／３０は、好ましくは位置２２でチャネル２０１／１０１から流し出され得る。図２３Ｃ〜図２３Ｅに記載のような機械的振動および流れの乱れが、位置２２および位置２３においてチャネル２０１／１０１に加えられ得る。
図２７Ａは図２６Ａと同じであり、チャネル２０１／１０１は分離位置にあり、細胞１０／３０はＭＡＧ１２３の磁場によって分離される。ＭＡＧ１２３に対するチャネル２０１／１０１の位置は「位置２１」である。チャネル２０１／１０１は図２７Ａにおいてホルダー１０８２に取り付けられる。
図２７Ｂは、図２７Ａのチャネル２０１／１０１がホルダー１０８２によってＭＡＧ１２３からより低磁場の位置２２に持ち上げられることを示す。
図２７Ｃは、位置２２において、チャネル２０１／１０１中の細胞１０／３０の解離が、モーター１３０によって及ぼされる機械的振動を通じてのみ達成され得ることを示す。図２７Ｃは、モーター１３０がホルダー１０８２に機械的振動を加えることを示し、このような振動は、ホルダー１０８２からチャネル２０１／１０１の壁を通ってチャネル２０１／１０１内の流体に伝達されて、チャネル２０１／１０１内の様々な位置で局所的な乱流を生じさせ得、これは集合体を機械的に細かく分割して、細胞１０／３０集合体の自己解離を助けるのに役立ち得る。モーター１３０はまた、ホルダー１０８２を通じる代わりに、図２３Ｃで示されるようにチャネル２０１／１０１において直接振動を及ぼし得る。モーター１３０の振動を与えるのと同時に、チャネル液体試料に図２３Ｅに記載のような交互方向パルス流体流を加えて、チャネル２０１／１０１内の液体において乱れた流れを生じさせ得る。
図２７Ｄは、位置２２において、チャネル２０１／１０１中の細胞１０／３０の解離が、主に、ＰＺＴ１３１によって及ぼされる超音波振動を通じて達成され得ることを示す。図２７Ｄは、ＰＺＴ１３１がホルダー１０８２に超音波振動を加えることを示し、ここで、超音波振動をチャネル２０１／１０１内の流体に伝達して、チャネル２０１／１０１内に局所的な高周波数乱流を生じさせ得、これは、集合体を機械的に細かく分割して細胞１０／３０集合体の自己解離を助けるのに役立ち得る。図２３Ｄで示されるように、ＰＺＴ１３１はまた、チャネル２０１／１０１に直接超音波振動を及ぼし得る。ＰＺＴ１３１の超音波振動印加と同時に、チャネル液体試料に図２３Ｅに記載のような交互方向パルス流体流を加えて、チャネル２０１／１０１内の液体において乱れた流れを生じさせ得る。
図２８Ａ〜図３０Ｂは、位置２２で図２７Ｂのようにチャネル２０１／１０１に加えられ、図２２Ｂ〜図２２Ｄ、図２３Ａ〜図２３Ｄ、図２４Ａ〜図２５Ｆ、図２６Ｂ〜図２６Ｄ、図２７Ｂ〜図２７Ｄのようにチャネル２０１／１０１に加えられ得る機械的撹拌による細胞１０／３０の集合体解離を支援するための方法の実施形態を記載する。
図２８Ａは、図２７Ｂの方向６１に沿ったチャネル２０１／１０１およびホルダー１０８２の側面図を示し、細胞１０／３０はＭＡＧの磁場によって磁気分離され、チャネル２０１／１０１壁の下側で集合体を形成する。チャネルマウント１０７３を使用して、チャネル２０１／１０１をチャネルホルダー１０８２に取り付け得る。チャネルマウント１０７３は、機械的撹拌工程中のチャネル２０１／１０１の変形、圧縮または伸長に対するアンカーとしてマウント１０７３に取り付けられる部分でチャネル２０１／１０１を固定し得る。チャネルマウント１０７３はまた、図２８Ａの機械的撹拌工程の前に、２個のチャネルマウント１０７３の間の可撓性チャネル２０１部に出入りする流体の流れを閉じるバルブ機能も果たし得、それによりチャネル２０１において閉じ込められる流体がチャネル２０１内でより効率的に局所的乱流を生じさせ得るようになる。図２８Ａは、外部から加えられた力３００が、ホルダー１０８２から離れる方向、例えばチャネル２０１／１０１の長さ方向に垂直な方向に、チャネル２０１／１０１を伸張または変形させ得ることを示す。チャネル２０１／１０１のこのような変形または伸張により、チャネル２０１／１０１壁材料において弾性エネルギーが蓄積される。
図２８Ｂは、図２８Ａの力３００が解放され、チャネル２０１／１０１の壁に蓄積された弾性エネルギーがチャネル２０１／１０１をその元の非変形および非伸張位置に向かって押し戻すように作用することを示す。チャネル２０１／１０１の壁材料特性に応じて、このような跳ね返りはチャネル２０１／１０１内の様々な位置で過渡的乱流をもたらし得るが、これは、細胞１０／３０集合体を機械的に小さく分割して、細胞１０／３０集合体の自己解離を支援することに役立ち得る。力３００の解放およびチャネル２０１／１０１の跳ね返りの後、細胞１０／３０の集合体の解離工程を支援するために図２３Ｅと同様に交番流１０３０を加え得、ここでチャネル２０１／１０１内の流体の流れを可能にするために１０７３のバルブ機能が止まり得る。
図２８Ａおよび図２８Ｂのチャネル２０１／１０１の変形／伸張および解放の工程は、細胞１０／３０の集合体が十分に解離するまで必要なだけ何度も繰り返され得、次いでこれが緩衝液によってチャネル２０１／１０１から流し出され得る。
図２９Ａは、図２８Ａからの機械的撹拌の代替方法を示す。圧縮力３０２が、チャネル２０１の長さ方向に対して垂直な方向にチャネル２０１を圧縮するために、例えば図２９Ａで示されるようにチャネルホルダー１０８２に対してチャネル２０１を圧縮するために加えられ得ることを除き、全態様が図２８Ａと同じである。チャネル２０１内の液体は圧縮性が制限されるので、力３０２はチャネル２０１／１０１の壁を図２９Ａの図に対して垂直な方向、すなわちチャネルの長さ方向および力３０２の方向の両方に垂直な方向に拡張させ得る。チャネル２０１／１０１の壁のこのような拡張もチャネル２０１の壁材料において弾性エネルギーを蓄積させる。
図２９Ｂは、図２９Ａの圧縮力３０２が解放された後であることを除き、図２９Ｂはあらゆる態様において図２８Ｂと同じであり、チャネル２０１の壁に蓄積された弾性エネルギーがチャネル２０１をその元の非圧縮形状に跳ね返すように作用する。このような跳ね返りはチャネル２０１内の様々な位置で強い過渡的乱流をもたらし得るが、これは、細胞１０／３０集合体を機械的に小さく分割して、細胞１０／３０集合体の自己解離を支援することに役立ち得る。力３０２の解放およびチャネル２０１形状の跳ね返りの後、細胞１０／３０の集合体の解離工程を支援するために図２３Ｅと同様に交番流１０３０が加えられ得、ここで１０７３のバルブ機能が止まり得る。
図２９Ａおよび図２９Ｂのチャネル２０１の圧縮および解放の工程は、細胞１０／３０の集合体が十分に解離するまで必要なだけ何度も繰り返され得、次いでチャネル２０１から流し出され得る。
図３０Ａは、機械的撹拌の別の代替方法を示す。図３０Ａで示されるように、チャネル２０１をチャネルの長さ方向に沿ってねじるためにチャネル２０１に回転ねじり力３０３または３０４が加えられ得ることを除いて、全ての態様が図２８Ａと同じである。一実施形態において、回転力３０３または３０４の一方のみがチャネル２０１の一方の端部に加えられる。別の実施形態において、回転力３０３および力３０４の両方が、チャネル２０１がチャネルの長さ方向に沿ってねじられるように反対の回転方向でチャネル２０１の異なる端部に加えられる。チャネル２０１のこのようなねじれ変形は、チャネル２０１の壁材料に弾性エネルギーを再び蓄積させる。
図３０Ｂは、図３０Ｂが図３０Ａの回転力３０３および力３０４が解放された後であることを除き、あらゆる態様において図２８Ｂと同じであり、チャネル２０１の壁に蓄積された弾性エネルギーがチャネル２０１をその元の非ねじれ形状に跳ね返すように作用する。このような跳ね返りはチャネル２０１内の様々な位置で強い過渡的乱流をもたらし得るが、これは、細胞１０／３０集合体を機械的に小さく分割して、細胞１０／３０集合体の自己解離を支援することに役立ち得る。力３０３および３０４の解放およびチャネル２０１形状の跳ね返りの後、細胞１０／３０の集合体の解離工程を支援するために図２３Ｅと同様に交番流１０３０を加え得、ここで１０７３のバルブ機能が止まり得る。
図３０Ａおよび図３０Ｂのチャネル２０１のねじりおよび解放工程は、細胞１０／３０の集合体が十分に解離するまで必要なだけ何度も繰り返され得、次いでこれが緩衝液によりチャネル２０１から流し出され得る。
モーター駆動され、このような力をチャネル２０１に繰り返し加えることができる機械的構造によって機械的力３００、３０２、３０３および３０４を加えることができ、例としては、力３００を提供するためのフラップ、力３０２を提供するためのコンプレッサーおよび力３０３および３０４を提供するためのツイスターが挙げられ得る。
図３１は、ＭＡＧを使用して、磁気標識と複合化された生物学的実体、例えば細胞１０／３０を流体溶液から分離するための方法を示す概略図である。図３１のＭＡＧチャネルは、本明細書の何れかの図に記載のチャネル１０１、２０１、３０１、３２０または３３０の何れかであり得、図３１のＭＡＧは、図の何れにおいても対応するチャネルとともに記載される、ＭＡＧ１２１、１２２、１２３、１２４、１２５、１２６、１２７、１２８または１２９の何れかであり得る。図３１の方法は、以下の段階を順に含み得る。段階４００において、ＭＡＧチャネルは、その外壁がＭＡＧくさび面または磁極の先端部と接触するように、すなわち図５、図１０、図１２、図１４、図１７、図１９、図２０Ａ、図２０Ｃ、図２１Ａ、図２１Ｃ、図２２Ａ、図２６Ａ、図２７Ａのように位置１または位置２１の分離位置に置かれる。段階４０１において、流体試料は分離位置においてＭＡＧチャネルを通じて流される。次に、段階４０２において、磁気標識ＳＰＬ２が連結された正の実体、例えば細胞１０／３０、および流体試料内の遊離磁気標識ＳＰＬ２は、ＭＡＧの磁場によって引き付けられ、ＭＡＧくさびまたはＭＡＧ磁極先端部に対してＭＡＧチャネル壁で凝集する。一方、段階４０２０において、磁気標識ＳＰＬ２が取り付けられていない負の実体は、引き付けられることなくＭＡＧチャネルを通過する。次いで、負の実体は、通路４２７によって示されるように後続の手順において直接処理され得、後続の手順は実体分析４０７、例えば図７９〜図８１に含まれるような工程を含み得るか、または、例えば図４６Ａ〜４６Ｃ、図５０〜図５２に示されるようにＵＦＬ装置を通じて、もしくは図５４Ａおよび５４ＢにおけるようなＭＡＧ工程の反復を通じて、負の実体が継続工程４０８に渡され得る。段階４０２の後、段階４０３において、ＭＡＧチャネルの投入物において試料が使い果たされ得、正の実体の磁気分離が完了し得る。任意選択の段階である段階４０４において、磁気標識ＳＰＬ２がない負の実体を洗い流すために、依然として分離位置にあるＭＡＧチャネルでＭＡＧチャネルを通じて緩衝液が流され得るが、非特異的結合ゆえに正の実体の集合体とともに存在し得る。次いで、段階４０５において、ＭＡＧチャネルは、図１１、図２２Ｂ、図２２Ｄ、図２４Ｂ、図２６Ｂ、図２６Ｄ、図２７Ｂにおける位置２および位置２２を含む解離位置へとＭＡＧからＭＡＧチャネルを除去し得、図２２Ａ〜図２６Ｄで示されるような磁気解離４５１または図２７Ｃ〜図３０Ｂで示されるような機械的解離４５２または機械的解離４５３と一緒の磁気的解離が、ＭＡＧチャネルにおいて正の実体に加えられ得る。段階４０６において、解離した正の実体を流し出すために、ＭＡＧチャネルを通じて緩衝液を流し得る。正の実体が完全に解離されない場合、４６５は、正の実体が十分に解離されて、ＭＡＧチャネルから流し出されるまで、反復解離工程４０５が、先行する流し出し段階の後、ＭＡＧチャネル中の残留する正の実体に加えられ得ることを示す。流体試料の体積が大きい場合、流体試料は複数の小さい体積に分離され得、段階４００から段階４０６までの小さい体積の工程後、大きな体積の流体試料の完了まで、次の小さい体積が、４６１により示されるような継続的な工程のために段階４００から開始してＭＡＧチャネルに投入され得る。段階４０６の後に正の実体が回収された後、それらは通路４２８によって示されるように後続の手順で処理され得、後続の手順は実体分析４０７または継続的工程４０８を含み得る。
図３２は、ＭＡＧ１２３装置のＭＡＧギャップに対してチャネル２０１／１０１の位置を調整するための方法を示す。本発明の実施形態に記載のように、チャネル２０１／１０１の位置をＭＡＧくさびまたはＭＡＧ磁極先端部に対して正確に調整することは重要である。図３２において、側面固定具１０７４を使用して、チャネルホルダー１０８１または１０８２上の指定位置に対してチャンネル２０１／１０１の位置を調整し、位置決めし得、固定具１０７４は、チャネルホルダー１０８１／１０８２の側面で、予め定められたスロット、切れ込み、クリップまたは他の物理的特徴に合わせられ得る。一実施形態において、チャネル２０１／１０１は、チャネル長さ方向に僅かに伸張され得、したがって、チャネル２０１／１０１は、固定具１０７４の間で幅２０１１が狭くなり得るが、このような伸張は、チャネルが直線状であることを保証するのに役立ち、次いでこれがＭＡＧ１２３の直線状のＭＡＧくさびと合致するように位置調整され得る。チャネル２０１／１０１が固定具１０７４によってホルダー１０８１／１０８２に取り付けられた後、ホルダー１０８１／１０８２は次にチャネル２０１／１０１を分離位置に移動させ得、ここでホルダー１０８１／１０８２はＭＡＧ１２３に対して所定の物理的配向、例えばヒンジ、を有し得、これは、ＭＡＧ１２３のＭＡＧくさびまたはＭＡＧ磁極先端部に対してチャネル２０１／１０１の位置を正確に調整する。固定具１０７４は、図２８Ａ〜図３０Ｂの１０７３と同じであり得る。
図３３Ａ〜図３７は、本発明の実施形態において蠕動ポンプを利用するための方法を示す。
図３３Ａは、ローター５０１、ローター５０１に取り付けられるドライバー５０２およびポンプチューブ５０４／５０５を含む典型的な蠕動ポンプ５００を示し、ここで、チューブ５０４は流体流入部分であり、チューブ５０５は同じポンプチューブの流体流出部分である。ローター５０１が方向５０３に回転すると、ドライバー５０２がポンプチューブを圧迫し、流体をそれぞれ方向５０４１および５０５１に、流入部分５０４から流出部分５０５に強制的に移動させる。ローターが方向５０３とは逆方向に回転する場合、流体はポンプチューブの流出部分５０５から流入部分５０４に移動する。コネクター５０６および５０７は、それぞれ流入流体ラインおよび流出流体ライン５０８への任意選択の接続であり得る。蠕動ポンプに関する長所は、図５５Ａ〜図６０Ｂで示されるように、管５０４／５０５が閉鎖流体ラインの連続部分として含まれ得、使い捨ておよび単回使用になり得、臨床目的のために無菌にし得ることである。しかし、ローター５０１の円周に沿ってドライバー５０２の間隔があいているゆえに、セクション５０５からの流体排出物の流量は脈動挙動を有し、流量は各ドライバー５０２の移動とともに増減する。このような脈動は、ＭＡＧおよびＵＦＬ流体駆動には望ましくない。図３３Ａは、排出部分５０５がコネクターを通じてチャネル５０８に流体を流出させることを示す。チャネル５０８は柔軟性チューブであることが好ましい。チャネル５０８はチャネル２０１の一部でもあり得る。流量制限器部分５０９および５１０は、制限器を通過する流体流量を減少させるためにチャネル５０８に対して効果的に締め付けるように共に機能する。制限器を通る流量が減少すると、ポンプ５００の部分５０５からチャネル５０８への連続的な流体排出が、チャネル５０８内の流体圧力を増大させる。チャネル５０８の可撓性ゆえに、チャネル５０８は、チャネル長さ方向に対して垂直にその幅を拡大させ得、チャネル壁においてに蓄積される弾性応力によってチャネル５０８内に流体蓄積部を形成する。ポンプ５００からの排出物の流れの脈動中、５０５１の流量が増加すると、チャネル５０８の幅が広がり、５０８チャネル壁における応力およびチャネル５０８内の圧力が増大し、チャネル５０８の体積が増加して、瞬間的な流入流の殆どを吸収し、一方でチャネル５０１への制限器５０９／５１０を通じた流量５２０が示す増加はより小さい。５０５１流量が減少すると、蓄積されたチャネル５０８壁における弾性応力およびチャネル５０８における流体圧力は制限器５０９／５１０を通って流体を押し出し続け、より小さい流量５２０の流量減少を示す。
図３３Ｂは、方向６３に沿った第１のタイプの流量制限器５０９の内部構造の上から見た図を示す。図３３Ｂは、流量制限器５０９が成形トレンチ５０１１を有することを示しており、これにより、図３３Ａのように制限器５０９および５１０がチャネル５０８上に押し付けられるとき、流体がチャネル５０８を通って流れることが可能になる。トレンチ５０１１は、流入流体への入口幅５１１およびチャネル２０１への出口幅５１２を有し、幅５１１は幅５１２より広いものであり得る。５１１から５１２へとトレンチ５０１１の幅が狭くなると、制限器５０９／５１０を通る流量が減少する。流量制限器５１０は、６３と反対の方向で見たときに、制限器５０９と同じ上からの見え方および構造を有し得る。
図３３Ｃは、図３３Ａと同じ図で第２のタイプの流量制限器を示し、流量制限器５０９および５１０がチャネル５０８上に押し付けられた後、流量制限器５０９／５１０はチャネル５０８に向かう５１４の有効な開口部、およびチャネル２０１に向かう５１３の開口部を形成する。開口部５１３は開口部５１４より小さいものであり得、これにより、制限器５０９／５１０を通じた流量が減少する。
図３４Ａは、流量制限器５０９／５１０が可撓性チャネル５０８から取り外される点を除き、図３３Ａと同じであり、ポンプ５００からチャネル５０８およびチャネル２０１を通る流れは制限器５０９／５１０なしで連続的であり、チャネル５０８壁に弾性応力は蓄積されない。
図３４Ｂは、図３４Ａの状況におけるような流体流量５２０の概略図であり、流量５２０における大きな脈動を示す。図３４Ｂは、例となる５２０流量値対ポンピング開始からポンピング終了までのポンプ５００の運転時間を示す。値５２１は高流量を示し、値５２２は低流量の脈動挙動を示す。
図３５Ａは図３３Ａと同じであり、流量制限器５０９／５１０がフローチャネル５０８上に押し付けられ、流量制限器５０９／５１０を通る流量が減少し、チャネル５０８のチャネル幅が拡大し、弾性応力がチャネル５０８の壁に蓄積される。
図３５Ｂは、図３５Ａの状況におけるような流体流量５２０の概略図であり、図３４Ｂと比較して流量５２０における脈動の減少を示す。値５２３は図３４Ｂの値５２１に対応し、値５２４は図３４Ｂの値５２２に対応する。図３５Ｂは、制限器５０９／５１０が５２０流量脈動を効果的に減少させることを示す。チャネル５０８液体圧力がポンピング開始時に増大し、ポンピング終了時にチャネル５０８液体圧力が放散するがゆえに、制限器５０９および５１０が嵌め込まれる一方で、ポンプ始動後の流量増加勾配５２２１およびポンプ終了後の流量減少勾配５２２２が図３５Ｂに存在し得る。
図３６Ａおよび図３６Ｂは、流量制限器５０９／５１０を使用して、磁気分離された実体、例えば解離細胞１０／３０を流し出すためにチャネル２０１を通じて瞬間的な高流量短パルスを生成させるための方法を示す。
図３６Ａは図３３Ａおよび図３５Ａの状況を示し、ポンプ５００が流体をチャネル５０８へと送り込む一方で流量制限器５０９および５１０が可撓性チャネル５０８上に押し付けられ、圧力が可撓性チャネル５０８内で増大し、弾性応力がチャネル５０８の壁において蓄積される。線５２５は、制限器５０９／５１０の後からＭＡＧ構造上のチャネル２０１までの連続チャネル２０１を表す。流量５２０１は、流量制限器５０９および５１０が嵌め込まれる場合の図３５Ｂの流量５２３および５２４の平均流量を表す。
図３６Ｂは、ポンプ５００が、チャネル５０８に依然として流体を送り出す間に、またはポンプ５００が送り出しを停止した直後およびチャネル５０８内の圧力が消失する前に、図３４Ａの状況と同様に、流量制限器５０９および５１０が可撓性チャネル５０８から外されることを示す。制限器５０９および５１０の解除時に、チャネル５０８における液体圧力およびチャネル５０８の壁における弾性応力によって、チャネル２０１へと瞬間的高速流体パルス流５２０２が生じ、磁気分離された実体をチャネル２０１から流し出し得る。このような高速短パルス流５２０２は、図３６Ａのチャネル５０８に元来含有される小さな体積の流体で細胞１０／３０からの完全な流し出しの達成を助け得る。図３６Ｂは、剛性のクラッド構造１０７５をチャネル２０１と接触させて、細胞１０／３０の流し出し中に可撓性チャネル２０１の変形を減少させて、チャネル２０１中の流速を維持するのを助け得ることも示す。
図３７は、図３６Ａ〜図３６Ｂの流量制限器の動作によって生じた流体流量パルスの概略図であり、５２０１は制限器５０９および５１０の解放前のチャネル２０１中の流体流量であり、５２０２は制限器５０９および５１０の解放後の流量ピーク値である。
図３３Ａ〜図３６Ｂでは、チャネル５０８は可撓性チャネルであり、一方でチャネル２０１は剛性チャネル１０１、３０１、３２０または３３０により置き換えられ得る。
図３８Ａ〜図４３は、マイクロ流体チップ（「ＵＦＬ」）および使用方法の様々な実施形態を記載する。
図３８Ａは、第１のＵＦＬの実施形態ＵＦＬ６００を上から見た図であり、マイクロ流体チャネルは、基部材料６１１内にトレンチとして形成される。ＵＦＬは、実体流体６０２０の入口６０２、緩衝液６０４０の入口６０４、主要チャネル６０１、大型実体６０７０の出口６０７および小型実体６０９０の出口６０９を含有する。２つの側方チャネル６０３は、入口６０２を主要チャネル６０１の２つの側面から主要チャネル６０１に接続する。入口６０４は、主要チャネル６０１の中心で主要チャネル６０１に直接接続される。主要チャネル６０１は、主要チャネル６０１の中央で出口６０７に接続し、２つの側方チャネル６０８を通じて主要チャネル６０１の２つの側面から出口６０９に接続する。実体流体６０２０は、大型実体６０７０および小型実体６０９０の両方を含有する。緩衝液６０４０は、ＵＦＬ機能を提供するための、しかし生物学的実体なしの流体である。出口６０７からの大型実体６０７０の流体は、主に大型実体６０７０および緩衝液６０４０を含有する。アウト６０９からの小型実体６０９０の流体は、主に小型実体６０９０および実体流体６０２０の流体を含有し、ある一定量の緩衝液６０４０を含有し得る。ＵＦＬ６００の動作中、緩衝液６０４０および実体流体６０２０はそれぞれ出口６０４および６０２に同時に送り込まれ、緩衝液６０４０は主要チャネル６０１の中心線に沿って流れ、実体流体は層流として主要チャネルの２つの側面近くを流れる。緩衝液６０４０は大型実体６０７０を出口６０７に運び、実体流体は残存する小型実体６０９０を出口６０９に運ぶ。チャネル６０１は、入口６０４から出口６０７へのチャネル長さ方向に沿って実質的にまっすぐかつ直線的である。
図３８Ｂは、実体流体入口６０２、緩衝液入口６０４およびＵＦＬ主要チャネル６０１の一部を含む、方向６４に沿った図３８ＡのＵＦＬ６００の一部の断面図である。図３８Ｂは、ＵＦＬ６００が２つの構成要素、基部６１１およびカバー６１０から構成されることを示す。入口６０２および６０４、出口６０７および６０９、チャネル６０１、６０３および６０８は、同じ深さ６２７のトレンチとして基部６１１に形成され、好ましくは１段階で形成される。一実施形態において、深さ６２７は１００ｎｍ〜５００ｎｍの間である。別の実施形態において、深さ６２７は５００ｎｍ〜１μｍの間である。また別の実施形態では、深さ６２７は１μｍ〜１０μｍの間である。また別の実施形態では、深さ６２７は１０μｍ〜１００μｍの間である。また別の実施形態では、深さ６２７は１００μｍ〜１ｍｍの間である。カバー６１０は、ＵＦＬ６００の入口および出口への外部アクセスポートを含有し、実体流体６０２０および緩衝液６０４０が入口６０２および６０４に入ることが可能になり、大型実体６０７０流体および小型実体６０９０流体が出口６０７および６０９から出ることが可能になる。入口６０２および６０４、出口６０７および６０９は図３８Ａでは円形であるように示されるが、用途に適するように、楕円形、正方形、長方形、三角形、多角形を含むあらゆる他の形状であり得る。カバー６１０のアクセスポートは、入口および出口６０２、６０４、６０７および６０９を直接覆うカバー６１０を通る隙間、すなわち穴である。図３８Ｂは、入口６０２および６０４の位置に一致するアクセスポート６２１および６４１の隙間の例を示す。入口、出口およびチャネルのトレンチを有するＵＦＬ６００基部６１１およびアクセスポートを有するカバー６１０の製造後、カバー６１０が基部６１１の上に配置されて、閉鎖されたチャネル６０１、６０３および６０８を形成し、カバー６１０は、次の何れかを通じて基部６１１に結合し得る：（１）面対面のファンデルワールス力；（２）接着；（３）基部６１１およびカバー６１０の片方または両方がプラスチックまたはポリマー材料製である場合、超音波熱融解。カバー６１０のアクセスポートの隙間、例えば入口および出口６０２、６０４、６０７および６０９への６２１および６４１は、対応する入口および出口よりもサイズが小さいことが好ましく、これにより、位置ずれによるＵＦＬの機能喪失を起こすことなく、基部６１１へのカバー６１０の位置合わせ中の位置決定のエラーが許容されるようになる。次に、インジェクター６０２１および６０４１は、カバー６１０のアクセスポート隙間を通じた、ＵＦＬ６１１の入口に対する可能な外部流体注入の例を示し、ここで、インジェクターとアクセスポートとの間の位置決定エラーを管理するために、インジェクター６０２１および６０４１は適合するアクセスポート６２１および６４１よりも大きなノズルサイズを有し得る。図３８Ｂは、インジェクター６０２１により注入され得る大型実体６１２および小型実体６１３を含有する実体流体６０２０が、アセスポート６２１を通過し、入口６０２に入り、側方の層流として主要チャネル６０１に入るが、一方で緩衝液６０４０がインジェクター６０４１により注入され得、アセスポート６４１を通過し、入口６０４に入り、中央の層流として主要チャネル６０１に入ることを示す。
基部６０１は、ガラス、シリコーン、アルミニウム−チタン−炭素（ＡｌＴｉＣ）、プラスチック、ポリマー、セラミックまたは金属の何れかから構成され得、金属は鉄、ニッケル、クロム、白金、タングステン、レニウムの何れか１つまたは何れかの合金から構成され得る。一実施形態において、基部６１１における入口、出口およびチャネルの形成は、以下の段階を含む：（１）１つの実質的に平坦な面を有する基部６１１を提供すること；（２）この平坦面の上面にエッチングマスクを形成すること；（３）流体化学物質を用いた湿式エッチング、化学ガスを用いた乾式エッチング、プラズマ乾燥エッチング、イオンプラズマを用いたスパッタエッチングおよびイオンビームエッチング（ＩＢＥ）を含む第１のエッチング方法による基部のエッチング。段階（２）のエッチングマスクの形成において、エッチングマスクはフォトレジスト（ＰＲ）から構成され得、これは前記平坦面上でのＰＲの沈着またはスピンコーティングを含み得；入口、出口およびチャネルのパターンでの光またはイオン／電子線による露光；前記露光後のＰＲの現像を含み、前記パターンを有する残留ＰＲがエッチングマスクとなる。エッチングマスクは、第１のエッチング方法の下で基部材料よりも低いエッチング速度を有するハードマスク材料からも作られ得、段階（２）は、以下の：前記平坦面上でのハードマスク層の沈着；ハードマスク層上にＰＲ層を沈着またはスピンコーティングすること；入口、出口およびチャネルのパターンでの光またはイオン／電子放射による前記ＰＲの露光、前記光露光後のＰＲの現像（ここで前記パターンを有する残留ＰＲは前記ハードマスクのエッチングマスクとなる。）；流体化学物質を用いた湿式エッチング、化学ガスを用いた乾式エッチング、プラズマ乾燥エッチング、イオンビームを用いたスパッタエッチングの何れかを含む第２のエッチング方法を用いてハードマスクをエッチングすること；残存するＰＲ層の除去の段階を含み得る。第２のエッチング方法および第１のエッチング方法はタイプが異なっていても、または化学物質において異なっていてもよい。
別の実施形態において、基部６１１の入口、出口およびチャネルは、入口、出口およびチャネルの物理的パターンを有する加熱ステンシルを使用して基部６１１の一部を溶融および変形させて入口、出口およびチャネルを構築し、次いで基部６１１を冷却し、ステンシルを除去することを含む熱プレスによって形成し得る。熱プレスにおいて、基部材料はプラスチックまたはポリマーであることが好ましい。また別の実施形態において、基部６１１の入口、出口およびチャネルは、刻印によって形成され得、これは、部分的または完全に溶融された基部６１１に刻印するための入口、出口およびチャネルの物理的パターンを有するステンシルを使用し、次いで基部６１１を冷却し、最後にステンシルを除去することを含み、冷却された基部は、入口、出口およびチャネルのステンシルから転写されたパターンを保持する。刻印において、基部材料はプラスチックまたはポリマーであることが好ましい。別の実施形態において、射出成形によって入口、出口およびチャネルが基部６１１で形成され、溶融された基部６１１材料が型穴に注入され、刻み込まれた入口、出口およびチャネルを有する基部６１１本体は型穴によって輪郭が定められる。カバー６１０は、基部６１１の材料と同様に構成し得、カバー６１０のアセスポートは、上述のように基部６１１において形成される入口、出口およびチャネルと同様にカバー６１０において形成され得る。
図３８Ｃは、ＰＺＴ６１４によって発生した超音波振動によって図３８ＡのＵＦＬ６００チャネル６０１の２つの側壁の間で生じる単一の流体圧力節点６１５を示す概略図である。図３８Ｃは、主要チャネル６０１、基部６１１、カバー６１０および基部６１１の底部に取り付けられたＰＺＴトランスデューサー６１４を含むＵＦＬ６００の一部についての図３８Ａの方向６５に沿った断面図である。図３８Ｃは、実体流体６０２０および緩衝液６０４０の注入後、大型実体６１２および小型実体６１３を含有する実体流体６０２０が、主に層流としてチャネル６０１の縁に沿って流れることを示す。ＡＣ電圧がＰＺＴ６１４に印加され、この場合、ＡＣ電圧の周波数（Ｆｐ）は、ＰＺＴ共振周波数（Ｆｒ）に一致する周波数であることが好ましい。ＰＺＴ６１４は周波数Ｆｐで基部６１１に対して超音波振動を発生させる。この超音波振動は、チャネル６０１に含有される流体に伝わる。チャネル６０１は、チャネル６０１の２つの側壁間の垂直距離として定義されるチャネル幅６２５を有する。一実施形態において、幅６２５は１００ｎｍ〜１μｍである。別の実施形態において、幅６２５は１μｍ〜１０μｍである。また別の実施形態において、幅６２５は１０μｍ〜１００μｍである。また別の実施形態において、幅６２５は１００μｍ〜５００μｍである。また別の実施形態において、幅６２５は５００μｍ〜５ｍｍである。チャネル幅６２５が周波数Ｆｐでのチャネル６０１内の流体中の超音波モードの半波長または半波長の整数倍である場合、破線６２６によって示されるように、定在波がチャネル６０１の２つの側壁の間に存在し得る。図３８Ｃは、チャネル幅６２５が周波数Ｆｐでの流体超音波モードの半波長である場合、単一の流体圧力節点６１５が、図３８Ｃの図に対して垂直であるチャネル長さの方向にチャネル６０１の中心線に沿って形成されることを示す。別の実施形態において、チャネル幅６２５は周波数Ｆｐでの流体超音波モードの半波長の整数倍であり、この整数は１より大きく、この整数個の流体圧力節点は幅６３５を横断して形成され得、各節点はチャネル長さの方向に沿った線である。定在波６２６および圧力節点６１５の存在は、チャネル６０１の側壁に沿った実体流体層流中の実体において矢印６２８として図３８Ｄで示される音響放射力を発揮し、チャネル６０１を通じて流れる間、大型実体６０７０を中心の節点６１５の近くに移動させる。この音響放射力６２８は、次の特徴を有する：（１）最大振幅は、側壁から節点６１５を指す力の方向で、チャネル６０１の側壁に近い所であること；（２）節点６１５の周囲で力が最小またはゼロに近いこと；（３）実体のサイズに線形的に比例していること；（４）は、緩衝液６０４０および実体の両方の密度および圧縮率の関数である。これらの特徴ゆえに、緩衝液組成、緩衝液６０４０の層流速度、および実体流体６０２０の層流速度を適切に最適化することにより、より大きな音響放射力が大型実体６１２に作用し、中心節点６１５の周囲に集中するので、好ましくは層流障壁を打ち破って緩衝層流に入るように大型実体６１２を最適化し得る。
図３８Ｄは、より大型の実体６１２をチャネル６０１の中心周囲の緩衝液層流に移動させる、図３８Ｃの流体音波を示す概略図である。チャネル６０１内の流体が出口６０７および６０９へとチャネルを出る場合、出口６０７への図３８Ａのチャネル６０１の中央サブチャネル幅６５１は、チャネル６０１の幅６２５よりもはるかに狭いものであり得、したがって、チャネル６０１内の中心部の流れの大型実体６１２が大型実体６０７０の流体として出口６０７を出ることのみが可能となる。主に側壁層流に近いより小型の実体６１３は、側方チャネル３０８を通ってチャネル６０１を出て、小型実体６０９０流体として出口６０９から出る。
一実施形態におけるＰＺＴ６１４の振動の周波数Ｆｐは、１００ｋＨｚ〜５００Ｈｚ、別の実施形態では５００ｋＨｚ〜１ＭＨｚ、また別の実施形態では１ＭＨｚ〜３ＭＨｚ、また別の実施形態では３ＭＨｚ〜１０ＭＨｚ、また別の実施形態では１０ＭＨｚ〜１００ＭＨｚである。図３８Ｃおよび図３８Ｄにおいて、ＰＺＴ６１４はまた図３８Ｃおよび図３８Ｄのカバー６１０の上部にも取り付けられ得、ＰＺＴ６１４からの超音波振動は、ＰＺＴ６１４からカバー６１０を通じてチャネル６０１内の流体に、またはカバー６０１を通じて基部６１１に伝達され、次にチャネル６０１内の流体に伝達される。
図３９は、ＵＦＬを使用して異なるサイズの生物学的実体を分離するための方法を示す概略図であり、ＵＦＬは、図３８Ａまたは図４０ＡのＵＦＬ６００、図４１Ａ〜図４３のＵＦＬ６２０、６３０および６４０であり得る。図４１Ｂおよび図４２Ｂで示されるように、段階７０３および７０４が複数の圧力節点の可能性を指すことを除き、７０１〜７０５および７０６の連続的な段階は、図３８Ａ、図３８Ｂ、図３８Ｃおよび図３８Ｄに記載されるものと実質的に同様である。段階７０７実体分析は、大型実体６０７０および小型実体６０９０の両方に対して実行し得、対応するＵＦＬ排出試料において図５３、図７９、図８０、図８２および図８３に記載のように、工程９０３、９０４、９０５、９０６、５８２４、５８２５、５８２６を含み得る。例えば、図４４Ａ〜図４５Ｃ、図４７〜図４９で示されるようなＭＡＧ装置を通じて、または図５４Ｃにおけるようなカスケード式のＵＦＬ工程を通じて、工程７０８を継続する。
図４０Ａは、図３８Ｂと同様のＵＦＬ６５０の一部の断面図である。均一な軟磁性層（「ＳＭＬ」）６１６がＵＦＬ６５０の基部６１１の上に沈着し、基部６１１と一緒にパターン化されて、入口６０２および６０４、出口６０７および６０９、ならびにチャネル６０１、６０３および６０８を形成することを除いて、ＵＦＬ６５０は、図３８Ａのように、上から見た図からのＵＦＬ６００と同一である。ＳＭＬ６１６は、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）およびニッケル（Ｎｉ）からの少なくとも１つの元素から構成され得る。ＳＭＬ６１６の厚さ６１６４は、一実施形態において１０ｎｍ〜１００ｎｍ、別の実施形態において１００ｎｍ〜１μｍ、また別の実施形態において１μｍ〜１０μｍ、また別の実施形態において１０μｍ〜１００μｍ、また別の実施形態において１００μｍ〜１ｍｍ、また別の実施形態において１ｍｍ〜３ｍｍである。基部６１１上でのＳＭＬ層６１６の沈着は、電気めっき、真空めっき、プラズマ蒸着（ＰＶＤ）、原子層沈着（ＡＬＤ）、化学蒸着（ＣＶＤ）の何れかによるものであり得る。入口６０２および６０４、出口６０７および６０９ならびにチャネル６０１、６０３および６０８を形成させるために基部６１１と一緒に層６１６をエッチングすることは、乾燥エッチング、プラズマ乾燥エッチング、イオンプラズマエッチングおよびＩＢＥの何れかによるものであり得る。層６１６は、チャネル６０１の長さ方向に沿った連続層であり得、チャネル６０１の側壁の一部として形成される。
図４０Ｂは図３８Ｄと同様であり、大型実体６１２が音響放射力６２８によって圧力節点６１５の周囲でチャネル６０１の中心にもしも集合させられたならば、小型実体６１３は主にチャネル６０１側壁周囲に残留することを示す概略図を示す。さらに、磁場６１７が面に印加され、ＳＭＬ層６１６において磁化６１６２を誘導する。チャネル６０１の側壁の一部として配置されるＳＭＬ層６１６に対して、磁化６１６２は局所的な磁場６１６３を生じさせ、これはチャネル６０１側壁近くで最強の磁場強度および磁場勾配を有する。磁場６１６３は、磁性小型実体、例えば、図８２および図８３で示されるようなＭＡＧ分離後の正の試料中の実体流体６０２０の一部である遊離磁気標識ＳＰＬ２を維持して、チャネル６０１側壁近くの層流内にとどまり、図３８Ａの出口６０９から排出されるのを助け得る。
図４０Ｃは、基部６１１と一緒にＳＭＬ層６１６をエッチングした後、およびカバー６１０を基部６１１に取り付ける前に、ＳＭＬ層６１６および基部６１１の露出面を被覆して、不動態化層６１７２を沈着させ得、層６１７２がＳＭＬ層６１６の材料との流体反応を分離するのを助け得ることを示す。層６１７２は、ＳＭＬ６１６および基部６１のエッチング面上に、好ましくは適合して、真空めっき、電気めっき、ＰＶＤ、ＡＬＤ、ＣＶＤ、分子線蒸着（ＭＢＥ）およびダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）蒸着によって沈着させ得る。層６１７２は、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｆｅ、Ａｌ、Ｗ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｉｒ、Ｍｎ、Ｒｕ、ＰｄおよびＣの元素のうちの何れか１つ以上の酸化物、窒化物または炭化物であり得る。層６２７３は、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｆｅ、Ａｌ、Ｗ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｉｒ、Ｍｎ、Ｒｕ、ＰｄおよびＣのうちの少なくとも１つを構成し得る。層６２７３はＤＬＣ層であり得る。層６２７３の厚さは、一実施形態において１ｎｍ〜１０ｎｍ、別の実施形態において１０ｎｍ〜１００ｎｍ、別の実施形態において１００ｎｍ〜１０μｍ、別の実施形態において１０μｍ〜１００μｍであり得る。
図４１Ａは、第２のＵＦＬの実施形態ＵＦＬ６２０を上から見た図であり、入口６０４と図３８Ａのより狭いチャネル部６０１との間を接続する主要チャネルのより広い部分６０１２を含むことを除いて、図３８Ａと同じである。スロープ６０１６は、より広い部分６０１２から狭い部分６０１への移行部６０１６に相当する。チャネル部分６０１２および６０１は、チャネルの長さ方向に沿って実質的にまっすぐで直線状である。移行部６０１６は、主要チャネルの一部であり得、主要チャネルは、移行部６０１６を通じてチャネル部分６０１に接続するチャネル部分６０１２を含む。移行部６０１６は、より広い部分６０１２からより狭い部分６０１への流体の流れを一か所に集めるように機能する。移行部６０１６のチャネル壁は、移行開始点でより広い部分６０１２のまっすぐな壁と交差し得る。移行部６０１６のチャネル壁は、移行停止点でより狭い部分６０１のまっすぐな壁と交差し得る。一実施形態において、移行開始点と移行停止点との間の移行部分６０１６のチャネル形状は、図４１Ａで示されるようにまっすぐなスロープであり得る。別の実施形態において、移行開始点と移行停止点との間の移行部６０１６のチャネル形状は湾曲した形状であり得るが、その湾曲は、より広い部分６０１２のチャネル壁およびより狭い部分６０１のチャネル壁の一方または両方に対して接線方向であり得る。
図４１Ｂは、より広い部分６０１２を横断する、図４１Ａの方向６６に沿ったＵＦＬ６２０の断面図である。より広い部分６０１２はチャネル幅６２５２を有し、これは、図３８Ｃに記載のように、ＰＺＴ６１４の動作周波数Ｆｐでチャネル部分６０１２内の液体中の超音波モードのフル波長であり、図３８Ｃおよび図４１Ｃにおけるようにチャネル６０１のチャネル幅６２５を効率的に２倍にする。チャネル幅６２５２がＦｐにおける超音波モードのフル波長に等しいがゆえに、チャネル部分６０１２において２つの圧力節点が存在し得、超音波モードからの音響放射力がチャネル壁実体層流からの２つの節点のそれぞれに大型実体６１２を移動させて、集中させ得る。
図４１Ｃは、図４１Ａの方向６５に沿ったＵＦＬ６２０の断面図であり、より狭い部分６０１を横断し、図３８Ｄと同一である。チャネル部分６０１２内の流体が移行部６０１６を通ってチャネル部分６０１に流れた後、チャネル部分６０１の単一の圧力節点が、大型実体６１２を、強制的に図４１Ｃと同じチャネル部分６０１の中心に集中させる。より広い部分６０１２により、小型実体６１３からの第１段階の大型実体６１２の分離が起こる。移行部６０１６の後、６２５２から６２５へとチャネル幅が狭くなるがゆえに、中央緩衝液層流およびチャネル側壁の実体の層流の流量は、部分６０１２において同じ流れの速度を約２倍に増加させる。チャネル部分６０１は、チャネル部分６０１における流量増加と一緒に、小型実体からの第２段階の大型実体分離をもたらし、出口６０７からの６０７０流体排出物中の大型実体６１２の純度、ならびに出口６０９からの６０９０流体排出物中の小型実体６１３の純度を図３８ＡのＵＦＬ６００と比較して向上させ得る。
図４２Ａは、第３のＵＦＬの実施形態ＵＦＬ６３０を上から見た図であり、これは図４１ＡのＵＦＬ６２０からのさらなる改良である。図４１ＡのＵＦＬ６２０と比較した場合、図４３ＡのＵＦＬ６３０が移行部６０１６の周囲から側方チャネル６０８に、または別の実施形態において直接出口６０９に、連結するさらなる側方チャネル６０１３を含み、第１段階の部分６０１２と呼ばれるより広い部分からの小型実体６１３の側壁層流を迂回させるか、または図４２Ｂで示されるようにより狭い部分に入ることなく直接６０９０を排出するか、または第２段階の部分６０１と呼ばれることを除き、図４２Ａの全ての態様は図４１Ａと同じである。チャネル部分６０１２および６０１は、チャネルの長さ方向に沿って実質的にまっすぐで直線状である。一実施形態において、側方チャネル６０１３は、部分６０１２の移行開始点が部分６０１６と交差する前に、第１段階の部分６０１２から接続する。別の実施形態において、側方チャネル６０１３は、部分６０１６と交差する部分６０１２の移行開始点から接続する。また別の実施形態において、側方チャネル６０１３は、部分６０１６と交差する部分６０１２の移行開始点と部分６０１と交差する部分６０１２の移行停止点との間で、移行部６０１６内から接続する。また別の実施形態において、側方チャネル６０１３は、部分６０１と交差する部分６０１２の移行停止点から接続する。また別の実施形態において、側方チャネル６０１３は、部分６０１と交差する部分６０１２の移行停止点の後、第二段階の部分６０１から接続する。
図４２Ｂは、より広い部分６０１２を横断する、図４２Ａの方向６６に沿ったＵＦＬ６３０の断面図である。図４２Ｂは図４１Ｂと同一である。
図４２Ｃは、より狭い部分６０１および側方チャネル６０１３を横断する、図４２Ａの方向６５に沿ったＵＦＬ６３０の断面図である。図４１Ｃと比較して、図４２Ａの移行部６０１６の周囲から接続する側方チャネル６０１３は、主に、または純粋に小型実体６１３を含有する。図４２Ｃのチャネル６０１は、図４１Ｃと同様に、大型実体６１２の分離およびチャネル６０１の中央の圧力節点に対する集中を示すが、部分６０１のチャネル壁の周囲の小型実体６１３は、図４１Ｃと比較した場合、密度が低下している。プレチャネル部６０１の小型実体が側方チャネル６０１３によって分流するため、ＵＦＬ６３０は、出口６０７からの６０７０流体排出物中で大型実体６１２がさらにより高純度となり、出口６０９からの６０９０流体排出物中で小型実体６１３がより高純度となり得る。
図４３は、チャネル流路に沿って連続的にチャネル幅が狭くなる多段階ＵＦＬチャネルを有する第４のＵＦＬ実施形態のＵＦＬ６４０を上から見た図である。図４３は、６０７０における大型実体純度および６０９０における小型実体純度の上昇のさらなる促進を示す。図４３は、さらなるより広い幅の部分６０１４が入口６０４とチャネル部分６０１２との間に追加されることを示す。６０１４のチャネル幅は、ＰＺＴ周波数ＦｐでＵＦＬ６４０チャネルを通って流れる液体の超音波モードの半波長の３倍であり得、これは、部分６０１２のチャネル幅６２５２よりも１／２波長広い。６０１４のチャネル幅はまた、半波長の整数倍だけ次の段のチャネル部分６０１２のチャネル幅６２５２よりも広いものであり得、この整数は１より大きい。チャネル部分６０１４は移行部６０１７を通じてチャネル幅が狭くなる部分６０１２に変わる。側方チャネル６０１５は、移行部６０１７周囲から側方チャネル６０１３もしくは６０８に、または直接出口６０９に接続して、部分６０１４のチャネル側壁層流からの小型実体６１３を進入部分６０１２から迂回させ、それにより部分６０１２における大型実体濃度の純度を向上させる。チャネル部分６０１４、６０１２および６０１は、チャネルの長さ方向に沿って実質的にまっすぐで直線状である。
図４３からのさらなる拡張として、多段階ＵＦＬ６４０は、ＵＦＬ６４０チャネル流路に沿って複数のチャネル部分を有し得、チャネル流路に沿ったＵＦＬチャネルの各初期部分は、すぐ次の部分のチャネル幅よりも、ＰＺＴ周波数Ｆｐでの流体の流れにおける超音波モードの半波長の整数倍だけ広いチャネル幅を有し得、この整数は１以上である。流れがＵＦＬ６４０の出口を出る前の最終チャネル部分は、一実施形態において前記の半波長と等しいチャネル幅を有することが好ましいが、別の実施形態において前記の半波長の整数倍と等しいチャネル幅も有し得、この整数は１以上である。隣接チャネル部分間の各移行領域に接続する側方チャネルは、より初期のチャネル壁に近い実体層流中のより初期のチャネルからの小型実体を出口６０９に向かって迂回させて、すぐ次の段階のチャネル部分への小型実体の数を減少させる。
図４４Ａから図６５Ｂは、生物学的実体を実体流体から分離するためにＭＡＧおよびＵＦＬ装置を利用するための方法の様々な実施形態を示す。記載を単純化するため、説明のために図３８ＡのＵＦＬ６００およびチャネル２０１を有するＭＡＧ１２３を図面中で使用する。しかし、ＵＦＬ６００は、図４０Ａ、図４１Ａ、図４２Ａ、図４３のＵＦＬ６５０、６３０、６４０と置き換えることができ、一方、ＭＡＧ１２３は、ＭＡＧ１２１、１２２、１２４、１２４、１２５、１２６、１２７、１２８、１２９および、制限なく、かつ性能を犠牲にすることなく、先行する図面に記載のような対応するチャネルタイプと置き換え得る。
図４４Ａは、生体試料が最初にＵＦＬ６００を通過し、次にＵＦＬ６００の大型実体排出物６０７０がＭＡＧ１２３に適合したチャネル２０１を通過し、図３１の段階４０１または図３９の段階７０８のように第１のタイプのフローコネクター８０１がＵＦＬ６００大型実体出口６０７およびＭＡＧ入口フローを接続する、第１のタイプの試料処理方法を示す。ＵＦＬ６００およびＭＡＧ１２３装置の連続動作の場合、ＵＦＬチャネル６０１に対する最適流量およびＭＡＧチャネル２０１に対する最適流量は異なり得る。大型および小型実体のＵＦＬチャネル６０１の音響放射力分離のための最適な流量は、層流状態、および大型および小型実体間の分離効率によって決定される。ＭＡＧ１２３分離のための最適流量は、チャネル２０１の長さおよび実体に取り付けられる磁気標識上の磁場力によって決定される。ＵＦＬ６００出口６０７からＭＡＧチャネル２０１入口への直接的な流体結合流は、ＵＦＬ６００チャネルおよびＭＡＧチャネル２０１を通じて流量が同じであることを強制し、これは、ＵＦＬ６００およびＭＡＧ１２３の何れか一方または両方に対する分離効率に悪影響を及ぼし得る。ＵＦＬ６００およびＭＡＧ１２３チャネル２０１を通る流体の流れを切り離すことが必要である。フローコネクター８０１は、ＵＦＬ６００およびＭＡＧ１２３の流量を分離するのに役立つ。排出流体６０７０は最初に入口８０１１を通じてコネクター８０１に注入され、コネクター８０１中の流体は段階４０１／７０８のように流れとしてＭＡＧ１２３のチャネル２０１の入口へと、出口８０１２を通して排出される。ＵＦＬ６００およびＭＡＧ１２３のチャネル２０１の両方は、それらの個々の最適流量で動作し得る。ＭＡＧ１２３チャネル２０１の最適流量がＵＦＬ６００の最適流量よりも大きい一実施形態において、ＭＡＧ１２３は、ＵＦＬ６００が流体６０７０をコネクター８０１に注入するよりも速く流体４０１／７０８をコネクター８０１から抽出する。コネクター８０１中に残留する流体レベルを検知するために、流体レベルセンサー１００をコネクター８０１に取り付け得る。流体レベルが低閾値を下回って低下すると、センサー１００は、段階４０１／７０８の取り込みのように、ＭＡＧ１２３に対して流れを休止するようにシグナルを送って、コネクター８０１から段階４０１／７０８のようにＭＡＧ１２３が液体抽出を再開し得るようになる前に、コネクター８０１内部液体レベルが別のより高いレベルに上昇するのを待たせ得る。ＭＡＧ１２３チャネル２０１の最適流量がＵＦＬ６００の最適流量よりも小さい別の実施形態において、ＭＡＧ１２３は、ＵＦＬ６００が流体６０７０をコネクター８０１に注入するよりもゆっくりと、コネクター８０１から、段階４０１／７０８のように流体を抽出する。流体レベルが低閾値を上回って増加する場合、センサー１００は、ＵＦＬ６００が流れ６０７０の排出を休止するようにＵＦＬ６００に信号を送って、ＵＦＬ６００が流体６０７０のコネクター８０１への排出を再開し得る前に、コネクター８０１内部液体レベルが別のより低いレベルに低下するのを待たせ得る。フローコネクター８０１は、図４４Ａで示されるような設計であり得、ここで、入口８０１１は出口８０１２よりも高い垂直位置にあり、流れ６０７０はコネクター８０１に入り、重力によって８０１の内側で出口８０１２に蓄積する。あるいは、液体試料は、最初にＵＦＬ６００を通じて完全に処理され、コネクター８０１中で保管され得る。次いで、ＭＡＧ１２３は、ＭＡＧ１２３チャネル２０１への投入物としてコネクター８０１から流体を抽出し、コネクター８０１からの全液体試料の処理を完了する。コネクター８０１は、閉鎖された流体ラインの一部として作製され得、ここで段階４０１／７０８のようにチャネル２０１の入口に流れるためのＵＦＬ６００の出口６０７からコネクター８０１の入口８０１１への、出口８０１２への流れ６０７０の通過の間に、流体試料が空気に曝露されず、無菌である。
図４４Ｂは、ＵＦＬ６００大型実体出口６０７およびＭＡＧ１２３チャネル２０１入口を接続する第２のタイプのフローコネクター８０２を用いることによる、図４４Ａの第１のタイプの試料処理方法を示す。図４４Ｂで示されるようなコネクター８０２はバイアルと類似の形態をとる。流れ６０７０は、コネクター８０２の短い入口管８０２１を通ってコネクター８０２に入り、重力ゆえにコネクター８０２の底部に滴下される。段階４０１／７０８のような流れは、長い出口管８０２２によってコネクター８０２の底部で流体からチャネル２０１の投入へと抽出される。コネクター８０２内の流体レベルを検知するために、流体レベルセンサー１００をコネクター８０２に取り付け得る。ＵＦＬ６００およびＭＡＧ１２３は両方ともそれらの個々の最適流量で動作し得、流体レベルセンサー１００は、図４４Ａに記載のものと同じ方法でＵＦＬ６００動作またはＭＡＧ１２３動作を休止させるように機能し得る。あるいは、液体試料は、ＵＦＬ６００を通じて完全に処理され、コネクター８０２中で保管され得る。次いで、ＭＡＧ１２３は、ＭＡＧ１２３チャネル２０１への投入物としてコネクター８０１から流体を抽出し、コネクター８０２からの全液体試料の処理を完了する。コネクター８０２は、コネクター８０１と同様の閉鎖型流体ラインの一部として作られ得る。
図４４Ｃは、ＵＦＬ６００大型実体出口６０７およびＭＡＧ１２３チャネル２０１入口を接続する第３のタイプのフローコネクター８０３を用いることによる、図４４Ａの第１のタイプの試料処理方法を示す。図４４Ｃに示されるようなコネクター８０３は、流体バッグまたは血液バッグと同様の形態をとる。流れ６０７０は底部入口８０３１を通ってコネクター８０３に入り、重力によりコネクター８０３の底部からコネクター８０３を満たす。段階４０１／７０８のような流れは、出口８０３２を通ってコネクター８０３の底部で流体からチャネル２０１の投入へと抽出される。コネクター８０３内の流体レベルを検知するために、流体レベルセンサー１００をコネクター８０３に取り付け得る。ＵＦＬ６００およびＭＡＧ１２３は両方ともそれらの個々の最適流量で動作し得、流体レベルセンサー１００は、図４４Ａに記載のものと同じ方法でＵＦＬ６００動作またはＭＡＧ１２３動作を休止させるように機能し得る。あるいは、液体試料は、ＵＦＬ６００を通じて完全に処理され、コネクター８０３で保管され得る。次いで、ＭＡＧ１２３は、ＭＡＧ１２３チャネル２０１への投入物としてコネクター８０１から流体を抽出し、コネクター８０３からの全液体試料の処理を完了する。コネクター８０３は、コネクター８０１と同様の閉鎖型流体ラインの一部として作られ得る。
図４５Ａは、生体試料が最初にＵＦＬ６００を通過し、次にＵＦＬ６００の小型実体排出物６０９０がＭＡＧ１２３を通過し、第１のタイプのフローコネクター８０１がＵＦＬ小型実体６０９０出口６０９およびＭＡＧ１２３チャネル２０１入口を接続する、第２のタイプの試料処理方法を示す。図４５Ａは、出口６０９からの小型実体の流れ６０９０がコネクター８０１の入口８０１１に注入されることを除いて、全ての態様において図４４Ａと同一である。
図４５Ｂは、生体試料が最初にＵＦＬ６００を通過し、次にＵＦＬ６００の小型実体排出物６０９０がＭＡＧ１２３を通過し、第２のタイプのフローコネクター８０２がＵＦＬ小型実体６０９０出口６０９およびＭＡＧ１２３チャネル２０１入口を接続する、第２のタイプの試料処理方法を示す。図４５Ｂは、出口６０９からの小型実体の流れ６０９０がコネクター８０２の入口８０２１に注入されることを除いて、全ての態様において図４４Ｂと同一である。
図４５Ｃは、生体試料が最初にＵＦＬ６００を通過し、次にＵＦＬ６００の小型実体排出物６０９０がＭＡＧ１２３を通過し、第３のタイプのフローコネクター８０３がＵＦＬ小型実体６０９０出口６０９およびＭＡＧ１２３チャネル２０１入口を接続する、第２のタイプの試料処理方法を示す。図４５Ｃは、出口６０９からの小型実体の流れ６０９０がコネクター８０３の入口８０３１に注入されることを除いて、全ての態様において図４４Ｃと同一である。
図４６Ａは、生体試料が最初にＭＡＧ１２３チャネル２０１を通過し、図３１の手順４２７または４２８の後に、図３１の段階４０８のように、次にＭＡＧ１２３チャネル２０１の排出物が実体流体６０２０として入口６０２へとＵＦＬ６００を通過し、第１のタイプのフローコネクター８０１がＭＡＧ１２３チャネル２０１の出口およびＵＦＬ６００の実体流体６０２０の入口６０２を接続する、第３のタイプの試料処理方法を示す。図４６Ａにおいて、ＭＡＧ１２３からの排出物は、ＳＰＬ２を取り付けていない負の実体、または図３１に記載のように、ＭＡＧ１２３磁場により分離され、続いて解離され、チャネル２０１から流し出される正の実体の何れかであり得る。図４４Ａと同様に、ＭＡＧ１２３およびＵＦＬ６００はそれらの個々の最適流量でそれぞれ動作し得る。コネクター８０１中に残留する流体レベルを検知するために、流体レベルセンサー１００をコネクター８０１に取り付け得る。流体レベルセンサー１００は、図４４Ａと同様に動作して、コネクター８０１中の流体を検知し、ＭＡＧ１２３とＵＦＬ６００との間の流量差に応じて、コネクター８０１中の流体レベルを低レベルより上に、または高レベルより下に維持するためにＭＡＧ１２３またはＵＦＬ６００の流れを休止させ得る。あるいは、液体試料は、最初にＭＡＧ１２３を通じて完全に処理され、コネクター８０１中で保管され得る。次いで、ＵＦＬ６００は、入口６０２への投入物としてコネクター８０１から流体を抽出し、コネクター８０１からの全液体試料の処理を完了する。コネクター８０１は、図４４Ａと同様に閉鎖型流体ラインの一部として作られ得る。
図４６Ｂは、コネクター８０１をコネクター８０２で置き換えることを除き、全態様において図４６Ａと同じであり、コネクター８０２および取り付けられたセンサー１００の動作は、図４４Ｂに記載のものと同じである。
図４６Ｃは、コネクター８０１をコネクター８０３で置き換えることを除き、全態様において図４６Ａと同じであり、コネクター８０３および取り付けられたセンサー１００の動作は、図４４Ｃに記載のものと同じである。
図４７は、生体試料が最初に複数のＵＦＬ６００を通過し、次に、大型実体６０７０または小型実体６０９０の何れかであり得るＵＦＬ６００からの排出物の流れが第４のタイプのフローコネクター８０１０の入口８０１１に、およびコネクター８０１０出口８０１２から複数のＭＡＧ１２３のチャネル２０１の入口に送り込まれる、第４のタイプの試料処理方法を示す。図４７は、図４４Ａおよび図４５Ａと機能的に同様である。コネクター８０１０の入口８０１１が複数のＵＦＬ６００からの複数の流体排出物を受け入れ、コネクター８０１０の出口８０１２が複数のＭＡＧ１２３の複数のチャネル２０１の投入部に対して排出することを除いて、コネクター８０１０もコネクター８０１と機能的に同じである。
図４８は、生体試料が最初に複数のＵＦＬ６００を通過し、次に、大型実体６０７０または小型実体６０９０の何れかであり得るＵＦＬ６００からの排出物の流れが第５のタイプのフローコネクター８０２０の入口８０２１に、およびコネクター８０２０出口８０２２から複数のＭＡＧ１２３のチャネル２０１の入口に送り込まれる、第５のタイプの試料処理方法を示す。図４８は、図４４Ｂおよび図４５Ｂと機能的に同様である。コネクター８０２０の入口８０２１が複数のＵＦＬ６００からの複数の流体排出物を受け入れ、コネクター８０２０の出口８０２２が複数のＭＡＧ１２３の複数のチャネル２０１の投入部に対して排出することを除いて、コネクター８０２０もコネクター８０２と機能的に同じである。
図４９は、生体試料が最初に複数のＵＦＬ６００を通過し、次に、大型実体６０７０または小型実体６０９０の何れかであり得るＵＦＬ６００からの排出物の流れが第６のタイプのフローコネクター８０３０の入口８０３１に、およびコネクター８０３０出口８０３２から複数のＭＡＧ１２３のチャネル２０１の入口に送り込まれる、第６のタイプの試料処理方法を示す。図４９は、図４４Ｃおよび図４５Ｃと機能的に同様である。コネクター８０３０の入口８０３１が複数のＵＦＬ６００からの複数の流体排出物を受け入れ、コネクター８０３０の出口８０３２が複数のＭＡＧ１２３の複数のチャネル２０１の投入部に対して排出することを除いて、コネクター８０３０もコネクター８０３と機能的に同じである。
図４７、図４８および図４９のそれぞれにおいて、一実施形態において、同じ生体試料が分割され、複数のＵＦＬ６００を通じて同時に処理される。別の実施形態において、各ＵＦＬ６００は異なる生体試料を処理する。図４７、図４８および図４９で破線として示される、出口６０７からの大型実体６０７０流体または出口６０９からの小型実体流体の何れかである各ＵＦＬ６００からの排出物は、図４７、図４８および図４９のそれぞれにおいて実線６０７０／６０９０により示されるように、図４７のコネクター８０１０の入口８０１１に、または図４８のコネクター８０２０の入口８０２１に、または図４９のコネクター８０３０の入口８０３１に個別に投入され得る。それぞれ図４７、図４８および図４９の出口８０１２、８０２２、８０３２から、４０１または７０８の段階後、図４７、図４８または図４９のＭＡＧ１２３のそれぞれは、対応するコネクター８０１０、８０２０および８０３０からその対応するチャネル２０１に流体試料を抽出し得る。図４７、図４８または図４９の各ＵＦＬ６００および各ＭＡＧ１２３は、それ自身の個々の最適試料流量で動作し得、これは、同じ図面内で、異なるＵＦＬ６００の間で異なり、異なるＭＡＧ１２３の間で異なり得る。コネクター８０１０、８０２０および８０３０の存在ゆえに、図４７、図４８および図４９のそれぞれ内の異なるＵＦＬ６００およびＭＡＧ１２３の間の流量干渉が最小化または排除される。フローコネクター８０１０、８０２０および８０３０のそれぞれの中に残留する流体レベルを検知するために、流体レベルセンサー１００を緩衝器８０１０、８０２０および８０３０に取り付け得る。流体レベルセンサー１００は、フローコネクター８０１０、８０２０および８０３０中の流体を検知することにおいて図４４Ａ〜図４４Ｃと同様に動作し、各図面のＭＡＧ１２３およびＵＦＬ６００の間の流量差に応じて、対応するコネクター８０１０、８０２０または８０３０中の流体レベルを低レベル閾値より上または高レベル閾値の下に維持するために、１個以上のＭＡＧ１２３の動作を休止させ得るか、または各図面の１個以上のＵＦＬ６００の動作を休止させ得る。あるいは、液体試料は、最初に全ＵＦＬ６００を通じて完全に処理され、各図４７、図４８および図４９の対応するコネクター８０１０、８０２０または８０３０中で保管され得る。次いで、ＭＡＧ１２３は、各図の対応するコネクター８０１０、８０２０または８０３０から流体を抽出し、各対応するコネクター８０１０、８０２０または８０３０からの全液体試料の処理を完了する。図４４Ａ〜図４４Ｃに記載のものと同様、コネクター８０１０、８０２０および８０３０はそれぞれ、ＵＦＬ６００、チャネル２０１およびＵＦＬ６００から各コネクター８０１０、８０２０、８０３０へ、および各コネクター８０１０、８０２０および８０３０からチャネル２０１への接続を含み得る、一連の閉鎖型流体ラインの一部として作られ得る。
図５０は、生体試料が最初に複数のＭＡＧ１２３を通過し、次に、ＭＡＧ１２３チャネル２０１からの排出物の流れが図４７のフローコネクター８０１０の入口８０１１に、およびフローコネクター８０１０出口８０１２から複数のＵＦＬ６００の実体流体入口６０２に送り込まれる、第７のタイプの試料処理方法を示す。
図５１は、生体試料が最初に複数のＭＡＧ１２３を通過し、次に、ＭＡＧ１２３チャネル２０１からの排出物の流れが図４８のフローコネクター８０２０の入口８０２１に、およびフローコネクター８０２０出口８０２２から複数のＵＦＬ６００の実体流体入口６０２に送り込まれる、第８のタイプの試料処理方法を示す。
図５２は、生体試料が最初に複数のＭＡＧ１２３を通過し、次に、ＭＡＧ１２３チャネル２０１からの排出物の流れが図４９のフローコネクター８０３０の入口８０３１に、およびフローコネクター８０３０出口８０３２から複数のＵＦＬ６００の実体流体入口６０２に送り込まれる、第９のタイプの試料処理方法を示す。
図５０、図５１および図５２のそれぞれで、一実施形態において、同じ生体試料が分割され、複数のＭＡＧ１２３を通じて同時に処理される。別の実施形態において、ＭＡＧ１２３のそれぞれは異なる生体試料を処理する。手順４２７の後の負の実体、または手順４２８の後の正の実体の何れかである各ＭＡＧ１２３からの排出物は、図５０、図５１および図５２のそれぞれにおける実線４２７／４２８で示されるように、図５０のコネクター８０１０の入口８０１１へ、または図５１のコネクター８０２０の入口８０２１へ、または図５２のコネクター８０３０の入口８０３１へと個別に投入され得る。図５０、図５１および図５２のそれぞれ出口８０１２、８０２２、８０３２から、４０８の段階後に、図５０、図５１または図５２のＵＦＬ６００のそれぞれは、対応するコネクター８０１０、８０２０および８０３０からその対応する実体入口６０２に実体流体６０２０として流体試料を抽出し得、図５０、図５１または図５２の各ＵＦＬ６００および各ＭＡＧ１２３は、それ自身の個々の最適試料流量で作動し得、同じ図面内の異なるＵＦＬ６００の間で異なり、異なるＭＡＧ１２３の間で異なり得る。コネクター８０１０、８０２０および８０３０の存在ゆえに、図５０、図５１および図５２のそれぞれ内の異なるＵＦＬ６００およびＭＡＧ１２３の間の流量干渉が最小化または排除される。フローコネクターのそれぞれの中に残留する流体レベルを検知するために、流体レベルセンサー１００をフローコネクター８０１０、８０２０および８０３０に取り付け得る。流体レベルセンサー１００は、フローコネクター８０１０、８０２０および８０３０中の流体を検知することにおいて図４６Ａ〜図４７Ｃと同様に動作し、各図面のＭＡＧ１２３およびＵＦＬ６００の間の流量差に応じて、対応するコネクター８０１０、８０２０および８０３０中の流体レベルを低レベル閾値の上または高レベル閾値の下に維持するために、１つ以上のＭＡＧ１２３の動作を休止させ得るか、または各図面の１つ以上のＵＦＬ６００の動作を休止させ得る。あるいは、液体試料は、最初に全ＭＡＧ１２３を通じて完全に処理され、各図５０、図５１および図５２の対応するコネクター８０１０、８０２０または８０３０で保管され得る。次いで、ＵＦＬ６００は、各図面の対応するコネクター８０１０、８０２０または８０３０から流体を抽出し、各対応するコネクター８０１０、８０２０または８０３０からの全液体試料の処理を完了する。図４６Ａ〜図４６Ｃに記載のように、フローコネクター８０１０、８０２０および８０３０はそれぞれ、ＵＦＬ６００、チャネル２０１およびチャネル２０１から各コネクター８０１０、８０２０、８０３０への、および各コネクター８０１０、８０２０および８０３０からのＵＦＬ６００への接続を含み得る一連の閉鎖型流体ラインの一部として作られ得る。
図５３は、ＵＦＬ６００またはＭＡＧ１２３の１つ以上を通過した後の生体試料、ＵＦＬ６００およびＭＡＧ１２３からの排出流体が、フローコネクター８０２０またはフローコネクター８０３０の入口に、およびフローコネクター８０２０および８０３０出口から異なるタイプの細胞処理装置に送り込まれる、第１０のタイプの試料処理方法を示す。図５３は、図５１および図５２と同様、手順４２７後の負の実体および手順４２８の後の正の実体を含む、ＭＡＧ１２３チャネル２０１からの液体試料排出物の例が、コネクター８０２０の入口８０２１またはコネクター８０３０の入口８０３１に注入され得ることを示す。あるいは、出口６０７からのＵＦＬ６００の大型実体排出物６０７０または出口６０９からの小型実体排出物６０９０もまた、図４８および図４９の場合と同様、コネクター８０２０の入口８０２１またはコネクター８０３０の入口８０３１に注入され得る。試料流体がＵＦＬ６００またはＭＡＧ１２３を通じて完全に処理され、コネクター８０２０またはコネクター８０３０に注入され、その中に保管された後、細胞カウンター９０３、細胞イメージング装置９０４、フローサイトメーターまたは選別機９０５およびＤＮＡまたはＲＮＡシーケンサー９０６の何れかへとコネクター８０２０またはコネクター８０３０から実体を含有する試料流体を送り込むことによって、図３１の段階４０７および図３９の段階７０７のような実体分析が行われ得る。９３６のように細胞カウンター９０３の後に、または９４６のように細胞イメージング装置９０４の後に、または９５６のようにフローサイトメーターまたは選別機９０５の後に、ＤＮＡまたはＲＮＡシーケンサー９０６にさらに実体を送り込み得る。コネクター８０２０の出口８０２２から、またはコネクター８０３０の出口８０３２から試料流体を送り込むために、加圧チャンバー８００を使用して、コネクター８０２０またはコネクター８０３０を内部に含有させ、定常および連続流においてコネクター８０２０またはコネクター８０３０から試料流体を押し出し得る。チャンバー８００は、内部に加圧空気が充填されたチャンバーであり得る。バイアルタイプのコネクター８０２０は、コネクター８０２０から試料流体を押し出すのを助けるために、チャンバー８００の内部加圧空気に開口するさらなる空気ポート８０２３を有し得る。コネクター８０３０は可撓性血液バッグの形態であり得、チャンバー８００の加圧空気下で、自動的に収縮して出口８０３２を通じて試料液を押し出す。ＵＦＬ６００またはＭＡＧ１２３チャネル２０１への逆流を回避するために、ＭＡＧ１２３チャネル２０１およびＵＦＬ６００からコネクター８０２０またはコネクター８０３０への排出ライン上に遮断バルブ８０５を実装し得る。
図５４Ａは、連続工程の段階４０８のように、磁気分離中に第１のＭＡＧ１２３チャネル２０１を通過した後の生体試料が手順４２７後の負の実体流体または手順４２８の後の正の実体流体を第２のＭＡＧ１２３チャネル２０１投入の入口に排出し得る、第１１のタイプの試料処理方法を示す。図５４Ａは多段階ＭＡＧ工程を示す。
図５４Ｂは、生体試料が磁気分離のためにＭＡＧ１２３を通過した後に、負の実体または正の実体の何れかを含有するＭＡＧ１２３チャネル２０１からの排出流体が、Ｔ−コネクター９１２を通じて流れ９１３に迂回させられ得る、第１２のタイプの試料処理方法を示す。次いで、流れ９１３は、Ｔ−コネクター９１１を通る別の回の磁気分離のために、ＭＡＧ１２３のチャネル２０１の投入に再投入され得る。Ｔ−コネクター９１１により、段階４０１のような初期の流体試料投入およびチャネル２０１への再循環流９１３の投入が可能になる。Ｔ−コネクター９１２により、手順４２７および４２８のようなチャネル２０１から再循環流９１３への排出またはＭＡＧ１２３からの排出が可能になる。一実施形態において、再循環流９１３は負の実体を含有し、図５４Ｂにおける磁気分離の反復は、４２７／４２８の手順への排出前に負の実体の流れの中の全磁性実体の完全な枯渇の達成を助ける。別の実施形態において、再循環流９１３は解離後に正の実体を含有し、図５４Ｂのような反復工程は正の磁性実体における純度を高めて、非特異的結合により集合体中にあり得る非磁性実体を洗い流せるようにするのに役立つ。図５４Ｂは、多サイクルＭＡＧ工程と同じＭＡＧ１２３を使用することを示す。
図５４Ｃは、第１のＵＦＬ６００を通過した後の生体試料、第１のＵＦＬ６００からの排出流体、例えば出口６０７からの大型実体６０７０流体または出口６０９からの小型実体６０９０流体を、多段階ＵＦＬ工程としての１つ以上の続くＵＦＬ６００の実体流体入口６０２に通過させ得る、第１３のタイプの試料処理方法を示す。
図５５Ａは、図４６Ａに示されるような第３のタイプの試料処理方法のための閉鎖型で使い捨て型の流体ラインの第１の実施形態を示し、コネクター８０１は、限定なく、コネクター８０２またはコネクター８０３と置き換えられ得る、投入ライン９２３は試料液体容器に接続し得る。投入ライン９２４はＭＡＧ緩衝液容器に接続し得る。投入ライン９２３および投入ライン９２４は、Ｔ−コネクター９２１を通じて、蠕動ポンプに搭載され得る第１のポンプ管５０４／５０５の入口に接続される。第１のポンプ管５０４／５０５の出口は、ＭＡＧ１２３の一部として使用され得るチャネル２０１に接続する。チャネル２０１の排出物はＴ−コネクター９２２に接続し、これは排出ライン９２５および排出ライン９２６に接続する。排出ライン９２５はＭＡＧアウト試料容器に接続し得、排出ライン９２６はコネクター８０１の入口に接続する。一実施形態において、排出ライン９２５は、負の実体を前記のＭＡＧアウト試料容器に排出し得、排出ライン９２６は、正の実体をコネクター８０１に排出し得る。別の実施形態において、排出ライン９２５は、正の実体を前記のＭＡＧアウト試料容器に排出し得、排出ライン９２６は、負の実体をコネクター８０１に排出し得る。コネクター８０１の出口は、第２のポンプ管５０４／５０５の投入ライン９２７１に接続する。前記の第２のポンプ管５０４／５０５出口は次にＵＦＬ６００試料投入ライン６０２０に接続する。投入ライン９２７２は、ＵＦＬ緩衝液容器に接続し得、第３のポンプ管５０４／５０５の入口に接続する。前記の第３のポンプ管５０４／５０５出口は次にＵＦＬ６００緩衝液投入ライン６０４０に接続する。ＵＦＬ６００大型実体６０７０の排出ラインは、大型実体試料容器に接続し得る。ＵＦＬ６００小型実体６０９０排出ラインは、小型実体試料容器に接続し得る。図５５Ａは、外部容器に接続する投入および排出ライン９２３、９２４、９２５、９２７２、６０７０および６０９０の他に、ライン９２５、６０７０、６０９０に排出される試料への、試料液体投入部からライン９２３への流路全体、全ポンプ、ＭＡＧ１２３および他の流体ライン構成要素が、図５５Ａのラインに外部から取り付けられることを示す。したがって、図５５Ａのラインは内部で閉鎖され、単回使用の使い捨て目的および無菌用途に適している。
図５５Ｂは、様々な流体構成要素に接続されるかまたはこれで取り付けられる図５５Ａの流体ラインを示す。投入ライン９２３は、血液バッグ形態の液体試料容器９２８に接続する。投入ライン９２４は緩衝液容器９２９に接続する。バルブ９３５および９３６は、バッグ９２８からの試料液体または容器９２９からの緩衝液の何れかが、Ｔ−コネクター９２１を通じて第１のポンプ管５０４／５０５に流されるように制御するために、ライン９２３および９２４に取り付けられる。第１、第２および第３のポンプ管５０４／５０５はそれぞれ蠕動ポンプ５００に導入される。３個のポンプ５００は、試料流体または緩衝液の何れかをＭＡＧ１２３およびＵＦＬ６００に送り込むように動作する。ポンプ５００からの流量の脈動を減少させるために、ライン２０１、６０２０、６０４０を含む、各ポンプ５００からの排出ラインに流量制限器５０９／５１０を取り付け得る。チャネルライン２０１がＭＡＧ１２３に備え付けられる。排出ライン９２５はＭＡＧアウト試料容器９３４に接続する。バルブ９４０がライン９２５に取り付けられ、バルブ９３７がライン９２６に取り付けられ、これはＴ−コネクター９２２を通って容器９３４またはコネクター８０１の何れかに入るＭＡＧ１２３からの負の実体または正の実体を制御する。バルブ９４０および９３７は両方とも、ＭＡＧ１２３の消磁／解離工程中にライン９２５および９２６中の流れを遮断し得る。投入ライン９２７２は、ＵＦＬ緩衝液容器９３１に接続し得る。ＵＦＬ排出ライン６０７０は大型実体容器９３２に接続し、排出ライン６０９０は小型実体９３３に接続する。６０７０および６０９０の各ライン内の流量を調整するために調整可能なバルブ９３９および９３８をライン６０７０および６０９０に取り付け得、次にこれによりチャネル中心部の緩衝液流およびチャネル縁部の実体試料流に対してＵＦＬチャネルにおける層流速度が制御される。
図５６Ａは、図４６Ａで示されるような第３のタイプの試料処理方法に対する閉鎖型で使い捨ての流体ラインの第２の実施形態を示す。図５６Ａは、排出ライン９２５がＭＡＧ試料容器９３４に接続され、ＵＦＬ排出ライン６０７０が大型実体容器９３２に接続され、ＵＦＬ排出ライン６０９０が小型実体容器９３３に取り付けられることを除き、図５５Ａと同一である。図５６Ａは、容器９３４、９３２、９３３が血液バッグ形態であることを示す。図５６Ａの囲み線の部分としてのバッグ９３２、９３３、９３４は使い捨てであり、無菌にされ得、また図３１の段階４０７および４０８、または図３９の段階７０７および７０８の分離工程後にラインから分離され得る。
図５６Ｂは、図５５Ｂと同じく、試料容器９２８、緩衝液容器９２９、緩衝液容器９３１をそれぞれライン９２３、９２４および９２７２に接続する同一工程を記載する。容器９２８、９２９、９３１は血液バッグ形態である。また図５５Ｂでの記載と同様に、３個のポンプ管５０４／５０５が３個の蠕動ポンプ５００に設置され、バルブ９３５、９３６、９４０、９３７、９３９、９３８がそれぞれ対応するラインに取り付けられ、流量制限器５０９／５１０が図５５Ｂと同じく、各ポンプ５００の排出ラインに取り付けられ得る。
図５７Ａは、図４４Ａで示されるような第１のタイプの試料処理方法のための閉鎖型で使い捨て型の流体ラインの実施形態を示し、コネクター８０１は、限定なく、コネクター８０２またはコネクター８０３と置き換えられ得る。投入ライン９２７１は、ＵＦＬ試料液体容器に接続し得、また第１のポンプ管５０４／５０５の入口にも接続し、これがＵＦＬ６００の実体投入ライン６０２０にさらに接続する。投入ライン９２７２は、ＵＦＬ緩衝液容器に接続し得、第２のポンプ管５０４／５０５の入口にも接続し、これがＵＦＬ６００の緩衝液投入ライン６０４０にさらに接続する。ＵＦＬ６００大型実体排出ライン６０７０はコネクター８０１の入口に接続する。ＵＦＬ６００小型実体排出ライン６０９０は小型実体容器に接続し得る。コネクター８０１の出口は、ＭＡＧ試料投入ライン９２３に接続する。ＭＡＧ緩衝液投入ライン９２４はＭＡＧ緩衝液溶液に接続し得る。投入ライン９２３および９２４は、Ｔ−コネクター９２１を通じて第３のポンプ管５０４／５０５の入口に接続される。第３のポンプ管５０４／５０５の出口は、ＭＡＧ１２３の一部として使用され得るチャネル２０１に接続する。チャネル２０１の排出物はＴ−コネクター９２２に接続し、これは排出ライン９２５および排出ライン９２６に接続する。排出ライン９２５および９２６はそれぞれ、ＭＡＧアウト試料容器に接続し得る。一実施形態において、排出ライン９２５は、負の実体を第１のＭＡＧアウト試料容器に排出し得、排出ライン９２６は、正の実体を第２のＭＡＧアウト試料容器へと排出し得る。図５７Ａは、外部容器に接続する投入および排出ライン９２７１、９２７２、９２４、６０９０、９２５および９２６の他に、ＵＦＬ試料およびＵＦＬ緩衝液投入ライン９２７１および９２７２から試料排出ライン６０９０、９２５および９２６への流路全体を示し、全ポンプ、ＭＡＧ１２３および他の流体ライン構成要素は、図５７Ａのラインに外部から取り付けられる。したがって、図５７Ａのラインは内部で閉鎖され、単回使用の使い捨て目的および無菌用途に適している。
図５７Ｂは、様々な流体構成要素に接続されるかまたはこれで取り付けられる図５７Ａの流体ラインを示す。第１、第２および第３のポンプ管５０４／５０５はそれぞれ蠕動ポンプ５００に導入される。３個のポンプ５００は、試料流体または緩衝液の何れかをＭＡＧ１２３およびＵＦＬ６００に送り込むように動作する。ポンプ５００からの流量の脈動を減少させるために、ライン２０１、６０２０、６０４０を含む、各ポンプ５００からの排出ラインに流量制限器５０９／５１０を取り付け得る。投入ライン９２７１は、血液バッグ形態の液体試料容器９２８に接続する。投入ライン９２７２は、これもまた血液バッグ形態のＵＦＬ緩衝液容器９３１に接続する。ＵＦＬ排出ライン６０９０は、血液バッグ形態の小型実体容器９３３に接続する。調整可能なバルブ９３９および９３８をライン６０７０および６０９０に取り付けて、６０７０および６０９０の各ライン内の流量を調整し得、次にこれによってチャネル中心部の緩衝液の流れおよびチャネル縁部の実体試料の流れに対してＵＦＬ６００チャネルにおける層流速度が制御される。投入ライン９２４はＭＡＧ緩衝液容器９２９に接続する。バルブ９３５および９３６は、ライン９２３および９２４に取り付けられて、コネクター８０１からの試料液体または容器９２９からの緩衝液流体の何れかがＴ−コネクター９２１を通じて第３のポンプ管５０４／５０５に流されるように制御する。チャネルライン２０１がＭＡＧ１２３に備え付けられる。排出ライン９２５は、第１のＭＡＧアウト試料容器９３４に接続する。排出ライン９２６は、第２のＭＡＧアウト試料容器９３４２に接続する。バルブ９４０がライン９２５に取り付けられ、バルブ９３７はライン９２６に取り付けられ、これによって、Ｔ−コネクター９２２を通って容器９３４または容器９３４２の何れかに入るＭＡＧ１２３からの負の実体および正の実体が制御される。バルブ９４０および９３７は両方とも、ＭＡＧ１２３の消磁／解離工程中にライン９２５および９２６中の流れを遮断し得る。
図５８Ａは、図４５Ａで示されるような第２のタイプの試料処理方法に対する閉鎖型で使い捨ての流体ラインの実施形態を示す。図５８Ａは、ＵＦＬ６００小型実体排出ライン６０９０が、図５７Ａのような排出ライン６０７０の代わりにコネクター８０１の入口に接続することを除き、全ての態様において図５７Ａと同一である。図５８Ａの大型実体排出ライン６０７０は、大型実体容器に接続し得る。
図５８Ｂは、様々な流体構成要素に接続されるかまたはこれで取り付けられる図５８Ａの流体ラインを示す。図５８Ｂは、ＵＦＬ６００小型実体排出ライン６０９０が、図５７Ｂのような排出ライン６０７０の代わりにコネクター８０１の入口に接続することを除き、全ての態様において図５７Ｂと同一である。図５８Ｂの大型実体排出ライン６０７０は、血液バッグ形態の大型実体容器９３２に接続する。
図５９Ａは、単一のＭＡＧを通じた試料処理のための閉鎖型で使い捨ての流体ラインの実施形態を示す。投入ライン９２３は試料液体容器に接続し得る。投入ライン９２４はＭＡＧ緩衝液容器に接続し得る。投入ライン９２３および投入ライン９２４は、Ｔ−コネクター９２１を通じて、蠕動ポンプに搭載され得るポンプ管５０４／５０５の入口に接続される。ポンプ管５０４／５０５の出口は、ＭＡＧ１２３の一部として使用され得るチャネル２０１に接続する。チャネル２０１の排出物はＴ−コネクター９２２に接続し、これは排出ライン９２５および排出ライン９２６に接続する。排出ライン９２５および９２６はそれぞれ、ＭＡＧアウト試料容器に接続し得る。
図５９Ｂは、様々な流体構成要素に接続されるかまたはこれで取り付けられる図５９Ａの流体ラインを示す。投入ライン９２３は液体試料容器９２８に接続する。投入ライン９２４は緩衝液容器９２９に接続する。バッグ９２８からの試料液体または容器９２９からの緩衝液の何れかがＴ型コネクター９２１を通じて第１の管５０４／５０５に流されるように制御するために、バルブ９３５および９３６がライン９２３および９２４に取り付けられる。ポンプ管５０４／５０５は蠕動ポンプ５００に設置される。ポンプ５００は、試料流体または緩衝液の何れかをＭＡＧ１２３に送り込むように動作する。ポンプ５００からの流量の脈動を減少させるために、ポンプ５００からの排出ライン２０１に流量制限器５０９／５１０を取り付け得る。チャネルライン２０１がＭＡＧ１２３に備え付けられる。排出ライン９２５はＭＡＧアウト試料容器９３４に接続する。排出ライン９２６はＭＡＧアウト試料容器９３４２に接続する。バルブ９４０がライン９２５に取り付けられ、バルブ９３７はライン９２６に取り付けられ、これらにより、容器９３４または容器９３４２の何れかに入るＭＡＧ１２３からの負の実体および正の実体が制御される。バルブ９４０および９３７は両方とも、ＭＡＧ１２３の消磁／解離工程中にライン９２５および９２６中の流れを遮断し得る。図５９Ｂは、容器９２８、９２９、９３４および９３４２が血液バッグの形態であり得るが、バイアルまたはボトルの他の物理的形態でもあり得ることを示す。
図６０Ａは、単一のＵＦＬ６００を通じた試料処理のための閉鎖型で使い捨ての流体ラインの実施形態を示す。投入ライン９２７１は、ＵＦＬ試料液体容器に接続し得、また第１のポンプ管５０４／５０５の入口にも接続し、これはＵＦＬ６００の実体投入ライン６０２０にさらに接続する。投入ライン９２７２は、ＵＦＬ緩衝液容器に接続し得、また第２のポンプ管５０４／５０５の入口にも接続し、これはＵＦＬ６００の緩衝液投入ライン６０４０にさらに接続するＵＦＬ６００の大型実体排出ライン６０７０は、大型実体容器に接続し得る。ＵＦＬ６００小型実体排出ライン６０９０は小型実体容器に接続し得る。
図６０Ｂは、様々な流体構成要素に接続されるかまたはこれで取り付けられる図６０Ａの流体ラインを示す。第１および第２のポンプ管５０４／５０５がそれぞれ蠕動ポンプ５００に設置される。２個のポンプ５００は、試料流体および緩衝液をＵＦＬ６００に送り込むように動作する。ポンプ５００からの流量の脈動を減少させるために、ライン６０２０および６０４０を含む各ポンプ５００からの排出ラインに流量制限器５０９／５１０を取り付け得る。投入ライン９２７１は液体試料容器９２８に接続する。投入ライン９２７２はＵＦＬ緩衝液容器９３１に接続する。ＵＦＬ排出ライン６０７０は、大型実体容器９３２に接続する。ＵＦＬ排出ライン６０９０は小型実体容器９３３に接続する。調整可能なバルブ９３９および９３８をライン６０７０および６０９０に取り付けて、６０７０および６０９０の各ライン内の流量を調整し得、次にこれによってチャネル中心部の緩衝液の流れおよびチャネル縁部の実体試料の流れに対してＵＦＬ６００チャネルにおける層流速度が制御される。図６０Ｂは、容器９２８、９３１、９３２および９３３が血液バッグの形態であり得るが、限定なく、バイアルまたはボトルの他の物理的形態でもあり得ることを示す。
図６１Ａは、流体ラインを通じて流体を運ぶために投入試料バッグ上で圧縮チャンバー８００を使用することによって図５６Ｂの蠕動ポンプを置き換えることを示す。図６１Ａにおいて、図５６Ｂのポンプ５００、ポンプ管５０４／５０５および流量制限器５０９／５１０が取り除かれる。チャネル２０１はＴ−コネクター９２１に直接接続される。コネクター８０１はコネクター８０３バッグで置き換えられる。ＵＦＬ実体液体ライン６０２０はコネクター８０３に接続される。試料液体バッグ９２８、ＭＡＧ緩衝液バッグ９２９、コネクター８０３バッグおよびＵＦＬ緩衝液バッグ９３１はそれぞれ圧力チャンバー８００中で囲い込まれる。圧力チャンバー８００は、チャンバー媒体、例えば空気または他の流体の圧力を増加させることによって動作し得、チャンバー中に封入されたバッグはチャンバー媒体中に沈められる。チャンバー媒体圧力が上昇すると、バッグ中に含有される液体がバッグから流体ラインに押し出され得る。図６１Ａの動作は、個別のＭＡＧ１２３およびＵＦＬ６００の動作を必要とし得る。第１段階において、ライン６０２０に取り付けられたバルブ９４１が閉じる。バッグ８０３および９３１を囲い込むチャンバー８００における圧力が解放される。バッグ９２８および９２９を囲い込むチャンバー８００中の圧力を上昇させて、試料流体または緩衝液をチャネル２０１に押し込み、ＭＡＧ１２３の分離を開始させる。ＭＡＧ１２３分離およびバッグ９２８中の試料流体の枯渇後、バッグ９３４およびコネクター８０３はそれぞれ、ＭＡＧ分離後のＭＡＧ１２３からの排出試料で満たされる。次に、第２段階で、バルブ９３７が閉じられ、バルブ９４１が開かれる。コネクター８０３およびバッグ９３１の周囲のチャンバー８００は圧力を上昇させて、コネクター８０３の試料および９３１中の緩衝液を押し出してＵＦＬ６００に流して、ＵＦＬ分離を開始させる。コネクター８０３中の試料が枯渇し、ＵＦＬ６００の分離が終了した後、バッグ９３２および９３３はＵＦＬ排出からの大型および小型実体を含有する。コネクター８０３は、空気ポート８０２３を有する図５２のコネクター８０２０により置き換えられ得る。
図６１Ｂは、流体ラインを通じて流体を運ぶために排出試料バッグ上の真空チャンバー８０６を使用することによって図５６Ｂの蠕動ポンプを置き換えることを示す。図６１Ｂは、圧力チャンバー８００が取り除かれていることを除き、図６１Ａと同じである。バッグ９３４、９３２、９３３およびコネクター８０３はそれぞれ真空チャンバー８０６中に囲い込まれる。真空チャンバー８０６は、各チャンバー８０６内の真空レベルを上昇させることによって動作し得、バッグに接続された流体ラインからの流体は、流体ライン圧力が真空圧力より大きいためにチャンバー中に囲まれたバッグに押し込まれる。図６１Ｂの動作も、個別のＭＡＧ１２３およびＵＦＬ６００の動作を必要とし得る。第１段階において、ライン６０２０に取り付けられたバルブ９４１が閉じる。バッグ９３２および９３３を囲い込むチャンバー８０６中の真空が解放される。バッグ９３４および８０３を囲い込むチャンバー８０６中の真空度を上昇させて、試料流体または緩衝液をチャネル２０１に押し込んで、ＭＡＧ１２３の分離を開始させる。ＭＡＧ１２３分離およびバッグ９２８中の試料流体の枯渇後、バッグ９３４およびコネクター８０３はそれぞれ、ＭＡＧ分離後のＭＡＧ１２３からの排出試料で満たされる。次に、第２段階で、バルブ９３７が閉じられ、バルブ９４１が開かれる。コネクター８０３の周囲のチャンバー８０６中の真空が解放される。バッグ９３２および９３３を囲い込むチャンバー８０６中の真空度を上昇させて、９３１中のコネクター８０３の試料および緩衝液をＵＦＬ６００に流れ込ませてＵＦＬ分離を開始させる。コネクター８０３中の試料が枯渇し、ＵＦＬ６００の分離が終了した後、バッグ９３２および９３３はＵＦＬ排出からの大型および小型実体を含有する。コネクター８０３は、空気ポート８０２３を有する図５２のコネクター８０２０により置き換えられ得る。
図６２Ａは、流体ラインを通じて流体を運ぶために投入試料バッグ上で圧縮チャンバー８００を使用することによって図５７Ｂの蠕動ポンプを置き換えることを示す。図６２Ａにおいて、図５７Ｂのポンプ５００、ポンプ管５０４／５０５および流量制限器５０９／５１０が取り除かれる。チャネル２０１はＴ−コネクター９２１に直接接続される。コネクター８０１はコネクター８０３バッグで置き換えられる。ＭＡＧ試料ライン９２３はコネクター８０３に接続される。試料液体バッグ９２８、ＭＡＧ緩衝液バッグ９２９、コネクター８０３バッグおよびＵＦＬ緩衝液バッグ９３１はそれぞれ圧力チャンバー８００中で囲い込まれる。図６２Ａは、ＵＦＬ６００およびＭＡＧ１２３の動作を分離し得る。第１段階において、ライン９２３に取り付けられたバルブ９３５が閉じる。バッグ８０３を囲い込むチャンバー８００における圧力が解放される。バッグ９２８および９３１を囲い込むチャンバー８００中の圧力を上昇させて、試料流体およびＵＦＬ緩衝液をＵＦＬ６００の入口に押し込み、ＵＦＬ６００の分離を開始させる。ＵＦＬ６００分離およびバッグ９２８中の試料流体が枯渇した後、バッグ９３３は小型実体流体を含有し、コネクター８０３はＵＦＬ６００分離からの大型実体流体を含有する。次に、第２段階で、バルブ９３９が閉じられ、バルブ９３５が開かれる。コネクター８０３およびバッグ９２９の周囲のチャンバー８００は圧力を上昇させて、コネクター８０３大型実体流体試料または９２９中のＭＡＧ緩衝液を強制的にＭＡＧ１２３のチャネル２０１へと流して、ＭＡＧ１２３の分離を開始させる。コネクター８０３中の試料が枯渇し、ＭＡＧ１２３分離が終了した後、バッグ９３４および９３４２は、ＭＡＧ１２３チャネル２０１排出からの正の試料および負の試料を含有する。コネクター８０３は、図５２のコネクター８０２０により置き換えられ得る。
図６２Ｂは、流体ラインを通じて流体を運ぶために排出試料バッグ上で真空チャンバー８０６を使用することによって図５７Ｂの蠕動ポンプを置き換えることを示す。図６２Ｂは、圧力チャンバー８００が取り除かれていることを除き、図６２Ａと同じである。バッグ９３４、９３４２、９３３およびコネクター８０３はそれぞれ真空チャンバー８０６中で囲い込まれる。図６２Ｂの動作は、ＭＡＧ１２３およびＵＦＬ６００の動作を分離し得る。第１段階において、ライン９２３に取り付けられたバルブ９３５が閉じる。バッグ９３３および８０３を囲い込むチャンバー８０６中の真空度を上昇させて、試料流体およびＵＦＬ緩衝液をＵＦＬ６００の入口に押し込んで、ＵＦＬ６００の分離を開始させる。ＵＦＬ６００分離およびバッグ９２８中の試料流体が枯渇した後、バッグ９３３は小型実体流体を含有し、コネクター８０３はＵＦＬ６００分離からの大型実体流体を含有する。次に、第２段階で、バルブ９３８および９３９が閉じられ、バルブ９２３が開かれる。コネクター８０３の周囲のチャンバー８０６中の真空が解放される。バッグ９３４および９３４２を囲い込むチャンバー８０６中の真空度を上昇させて、コネクター８０３大型実体試料または９２９中のＭＡＧ緩衝液を強制的にＭＡＧ１２３のチャネル２０１に押し出して、ＭＡＧ１２３の分離を開始させる。コネクター８０３中の試料が枯渇し、ＭＡＧ１２３分離が終了した後、バッグ９３４および９３４２は、ＭＡＧ１２３チャネル２０１排出からの正の試料および負の試料を含有する。コネクター８０３は、図５２のコネクター８０２０により置き換えられ得る。
図６３Ａは、流体ラインを通じて流体を運ぶために投入試料バッグ上で圧縮チャンバー８００を使用することによって図５８Ｂの蠕動ポンプを置き換えることを示す。図６３Ａは、ＵＦＬ大型実体排出物６０７０が血液バッグ形態の大型実体容器９３２に接続し、小型実体排出物６０９０がコネクター８０３に接続する点を除き、流体ラインレイアウトおよびチャンバー８００を有するＵＦＬ６００およびＭＡＧ１２３の動作において図６２Ａと同一である。
図６３Ｂは、流体ラインを通じて流体を運ぶために排出試料バッグ上で真空チャンバー８０６を使用することによって図５８Ｂの蠕動ポンプを置き換えることを示す。図６３Ａは、ＵＦＬ大型実体排出物６０７０が血液バッグ形態の大型実体容器９３２に接続し、真空チャンバー８０６中に囲い込まれる小型実体容器９３２が図６２Ｂの容器９３３の代わりにあり、小型実体排出物６０９０がコネクター８０３に接続する点を除き、流体ラインレイアウトおよびチャンバー８０６を有するＵＦＬ６００およびＭＡＧ１２３の動作において図６２Ｂと同一である。
図６４Ａは、ＭＡＧ１２３のチャネル２０１を通じて流体を運ぶために投入試料バッグ９２８および９２９上で圧縮チャンバー８００を使用することによって図５９Ｂの蠕動ポンプを置き換えることを示す。図６４Ａにおいて、図５９Ｂのポンプ５００、ポンプ管５０４／５０５および流量制限器５０９／５１０が取り除かれる。チャネル２０１はＴ−コネクター９２１に直接接続される。試料液体バッグ９２８およびＭＡＧ緩衝液バッグ９２９はそれぞれ圧力チャンバー８００中で囲い込まれる。バッグ９２８および９２９を囲い込むチャンバー８００中の圧力を上昇させて、試料流体または緩衝液をチャネル２０１に押し込み、ＭＡＧ１２３の分離を開始させる。ＭＡＧ１２３分離およびバッグ９２８中の試料流体の枯渇後、バッグ９３４およびバッグ９３４２はそれぞれ、ＭＡＧ分離後のＭＡＧ１２３からの負の実体または正の実体の何れかで満たされる。
図６４Ｂは、ＭＡＧ１２３のチャネル２０１を通じて流体を運ぶために排出試料バッグ９３４および９３４２上で真空チャンバー８０６を使用することによって図５９Ｂの蠕動ポンプを置き換えることを示す。図６４Ｂは、圧力チャンバー８００が取り除かれていることを除き、図６４Ａと同じである。排出試料バッグ９３４および９３４２はそれぞれ真空チャンバー８０６中で囲い込まれる。バッグ９３４および９３４２を囲い込むチャンバー８０６中の真空度を上昇させて、バッグ９２８からの実体試料またはバッグ９２９からのＭＡＧ緩衝液を強制的にＭＡＧ１２３のチャネル２０１に流し込み、ＭＡＧ１２３の分離を開始させる。バッグ９２８中の試料が枯渇し、ＭＡＧ１２３分離が終了した後、バッグ９３４および９３４２は、ＭＡＧ１２３チャネル２０１排出物からの正の試料および負の試料を含有する。
図６５Ａは、ＵＦＬ６００を通じて流体を運ぶために試料液体バッグ９２８およびＵＦＬ緩衝液バッグ９３１上で圧縮チャンバー８００を使用することによって図６０Ｂの蠕動ポンプを置き換えることを示す。図６５Ａにおいて、図６０Ｂのポンプ５００、ポンプ管５０４／５０５および流量制限器５０９／５１０が取り除かれる。試料液体バッグ９２８およびＵＦＬ緩衝液バッグ９３１はそれぞれ圧力チャンバー８００中で囲い込まれる。バッグ９２８および９３１を囲い込むチャンバー８００中の圧力を上昇させて、試料流体およびＵＦＬ緩衝液をＵＦＬ６００の入口に押し込み、ＵＦＬ６００の分離を開始させる。ＵＦＬ６００分離後、バッグ９２８中の試料流体が枯渇し、バッグ９３２は大型実体流体を含有し、バッグ９３３は小型実体流体を含有する。
図６５ＢはＵＦＬ６００を通じて流体を運ぶために排出試料バッグ９３２および９３３上で真空チャンバー９０６を使用することによって図６０Ｂの蠕動ポンプを置き換えることを示す。図６５Ｂは、圧力チャンバー８００が取り除かれていることを除き、図６５Ａと同じである。排出試料バッグ９３２および９３３はそれぞれ真空チャンバー８０６中で囲い込まれる。バッグ９３２および９３３を囲い込むチャンバー８０６中の真空度を上昇させて、バッグ９２８からの試料流体およびバッグ９３１からのＵＦＬ緩衝液を強制的に、ＵＦＬ６００を通じて流し込み、ＵＦＬ分離を開始させる。バッグ９２８中の試料流体が枯渇し、ＵＦＬ６００分離が終了した後、バッグ９３２は大型実体流体を含有し、バッグ９３３は小型実体流体を含有する。
１個のＵＦＬ６００および１個のＭＡＧ１２３を含む閉鎖型の流体ラインについて図５５Ａ〜図６５Ｂに記載のような構造、構成要素および方法が制限なく図４７〜図５２に適用され得、複数のＭＡＧ１２３および複数のＵＦＬ６００を含む閉鎖型の流体ラインは、図４７〜図５２のＵＦＬ６００およびＭＡＧ１２３のそれぞれにおいて、図５５Ａ〜図６５Ｂからの１個のＵＦＬ６００および１個のＭＡＧ１２３における構成要素を複製することにより達成され得る。
図６６〜図８８は、生物学的実体を様々な生体試料から分離するためにＭＡＧおよびＵＦＬ装置を利用するための工程の流れの実施形態を示す。説明を単純化するために、ＵＦＬおよびＭＡＧという用語を説明のためにこれらの図面中で使用する。しかし、ＵＦＬは、図４０Ａ、図４１Ａ、図４２Ａ、図４３のＵＦＬ６００、６５０、６２０、６３０、６４０の何れかであり得、一方、ＭＡＧは、制限なく、かつ性能を犠牲にすることなく、先行する図面に記載のような対応するチャネルタイプ付きの、ＭＡＧ１２１、１２２、１２３、１２４、１２４、１２５、１２６、１２７、１２８、１２９の何れかであり得る。図６６〜図８８における構成要素または構造が先行する図面と同じ名称を共有する場合、それは先行する図面と同じ構成要素または同じ構造を意味する。
図６６は、ＵＦＬおよびＭＡＧを使用して末梢血から生物学的実体を分離するための第１の工程の流れの実施形態を示す。段階５８０１において、末梢血試料を患者または検査中の者から回収し；段階５８０２において、前記の末梢血試料に対して赤血球溶解を行い得、別の実施形態における段階５８０２は省略し得；段階５８０３において、段階５８０２からの、または直接段階５８０１からの前記の血液試料を、ＵＦＬ実体流体入口６０２に注入し、一方でＵＦＬ緩衝液を出口６０４に注入し；段階５０４において、ＵＦＬ流体中で定在波および圧力節点を生じさせるために、ＵＦＬに取り付けられたＰＺＴの周波数および振動強度を設定し；段階５８０５において、ＵＦＬ出口６０７が大型実体または細胞を含有する標的試料を排出させ；段階５８０６において、段階５８０５からの標的試料に、標的細胞または実体上の表面抗原または受容体に特異的に結合する抗体またはリガンドとハイブリッド形成させられる磁気標識を添加し；段階５８０７において、段階５８０６からの標的試料を温置して、標的細胞または実体に結合する磁気標識を形成させ；段階５８０８において、磁気分離ポジトンでＭＡＧチャネルを通じて段階５８０７から標的試料を流し、段階５８０８の間に、負のＭＡＧ試料が、５８１５のように、段階５８１３において回収されるように転送され得；段階５８０９において、磁気標識と結合した標的細胞または実体がＭＡＧチャネル内でＭＡＧによって分離され；段階５８１０において、段階５８０９の後、ＭＡＧチャネルを通じて緩衝液を流して、磁気標識なしの残留非標的実体を洗い流し得、洗い流した流体が、５８１６のように、段階５８１３において負のＭＡＧ試料として回収されるように転送され得、段階５８１０は別の実施形態では省略し得；段階５８１１において、段階５８１０の後または段階５８０９の直後に、ＭＡＧチャネル中の分離された実体集合体が、単離された細胞または実体に解離され得；段階５８１２において、緩衝液をＭＡＧチャネルに通して流して、ＭＡＧチャネル中の解離細胞および実体を洗い流し、５８１７によって示されるように、段階５８１４において正のＭＡＧ試料として回収され得る。
図６６の末梢血試料はまた、唾液、涙液、粘液、尿、体の様々な器官からの分泌物を含むが限定されない他の体液でもあり得る。
図６７は、ＭＡＧを使用して末梢血から生物学的実体を分離するための第２の工程の流れの実施形態を示す。図６７の段階５８０２と段階５８０６との間で図６６の段階５８０３、段階５８０４および段階５８０５が取り除かれる点を除き、図６７の全ての他の態様は図６６と同じである。一方で、図６７において、白血球を含有する標的試料を抽出するために段階６２０１で、段階５８０２からの血液試料または直接段階５８０１からの血液試料を遠心分離する。標的試料形態の段階６２０１は、次に段階５８０６に送られ、段階５８０６から、図６７の流れは図６６と同じである。
図６８は、ＭＡＧを使用して末梢血から生物学的実体を分離するための第３の工程の流れの実施形態を示す。図６８の段階５８０２と段階５８０６との間で図６６の段階５８０３、段階５８０４および段階５８０５が取り除かれる点を除き、図６８の全ての他の態様は図６６と同じである。一方で、図６８において、図６６の段階５８０１と同じである段階６３０１のように患者または検査中の者から回収された末梢血試料を標的試料と見なす。段階６３０１の赤血球溶解後、または直接段階６３０１からの段階５８０２からの標的試料は、次に段階５８０６に送られる。段階５８０６から、図６８の流れは図６６と同じである。
図６９は、ＭＡＧを使用して末梢血から生物学的実体を分離するための第４の工程の流れの実施形態を示す。図６９の段階５８０６の前で図６６の段階５８０１、段階５８０２、段階５８０３、段階５８０４および段階５８０５が取り除かれる点を除き、図６９の全ての他の態様は図６６と同じである。一方で、図６９において、患者または検査中の者から回収された末梢血試料のアフェレーシス後に標的試料を回収する。標的試料形態の段階６４０１は次に段階５８０６に送られる。段階５８０６から、図６９の流れは図６６と同じである。
図７０は、ＵＦＬおよびＭＡＧを使用して生物学的実体を組織試料から分離するための第５の工程の流れの実施形態を示す。図７０の段階５８０４の前で段階５８０１、段階５８０２および段階５８０３が取り除かれる点を除き、図７０の全ての他の態様は図６６と同じである。図７０において、組織試料が段階６５０１で回収される。段階６５０２において、段階６５０１からの組織試料は流体ベース中で解離させられる。段階６５０３において、段階６５０２の解離された組織流体が入口６０２を通じてＵＦＬチャネルに注入され、ＵＦＬ緩衝液が入口６０４を通じて注入される。段階５８０４から、図７０の流れは図６６と同じである。図７０の組織試料は、人体組織吸引物、ヒト臓器組織吸引物、骨髄、動物身体または臓器組織吸引物の何れかを含み得る。図７０の標的細胞または実体は、希少疾患細胞、例えば癌細胞、または微生物、例えば細菌であり得る。
図７１は、ＭＡＧを使用して生物学的実体を組織試料から分離するための第６の工程の流れの実施形態を示す。図７１の段階５８０６の前で段階６５０３、段階５８０４および段階５８０５が取り除かれる点を除き、図７１の全ての他の態様は図７０と同じである。図７１において、段階６５０１からの組織試料を段階６５０２において流体ベース中で解離させて標的試料を形成させ、段階５８０６において工程を継続する。段階５８０６から、図７１の流れは図７０と同じである。
図７２は、ＵＦＬおよびＭＡＧを使用して生物学的実体を表面スワブ試料から分離するための第７の工程の流れの実施形態を示す。図７２の段階５８０４の前で段階５８０１、段階５８０２および段階５８０３が取り除かれる点を除き、図７２の全ての他の態様は図６６と同じである。図７２において、表面実体は段階６７０１でスワブによって回収される。段階６７０２において、スワブ上で回収される表面実体は流体ベース中で溶解される。段階６７０３において、段階６７０２からの溶解表面実体を有する流体ベースが入口６０２を通じてＵＦＬチャネルに注入され、ＵＦＬ緩衝液が入口６０４を通じて注入される。段階５８０４から、図７２の流れは図６６と同じである。図７２の表面実体は、人体、唾液、体液、人体排泄物、動物、植物、土壌、空気、水および商品の何れかを含む対象からのスワブによって回収し得る。図７２の標的細胞または実体は、人体または動物体または植物からの細胞を含み得るか、または微生物、例えば細菌、カビもしくは胞子を含み得る。
図７３は、ＭＡＧを使用して生物学的実体を表面スワブ試料から分離するための第８の工程の流れの実施形態を示す。図７３の段階５８０６の前で段階６７０３、段階５８０４および段階５８０５が取り除かれる点を除き、図７３の全ての他の態様は図７２と同じである。図７３において、段階６７０１におけるスワブ上で回収される表面実体を段階６７０２において流体ベース中で溶解させて標的試料を形成させ、段階５８０６において工程を継続する。段階５８０６から、図７３の流れは図７２と同じである。
図７４は、ＵＦＬおよびＭＡＧを使用して生物学的実体を固形試料から分離するための第９の工程の流れの実施形態を示す。図７４の段階５８０４の前で段階５８０１、段階５８０２および段階５８０３が取り除かれる点を除き、図７４の全ての他の態様は図６６と同じである。図７４において、固形試料が段階６９０１で回収される。段階６９０２において、段階６９０１からの固形試料は流体ベース中で解離させられる。段階６９０３において、段階６９０２の解離された固形試料流体が入口６０２を通じてＵＦＬチャネルに注入され、ＵＦＬ緩衝液が入口６０４を通じて注入される。段階５８０４から、図７４の流れは図６６と同じである。図７０の組織試料は、ヒト、動物または植物によって生じる固形の生物学的生成物または老廃物、粉末および土壌の何れかを含み得る。図７４の標的細胞または実体は、人体または動物体または植物からの細胞を含み得るか、または微生物、例えば細菌、カビもしくは胞子を含み得る。
図７５は、ＭＡＧを使用して生物学的実体を固形試料から分離するための第１０の工程の流れの実施形態を示す。図７５の段階５８０６の前で段階６９０３、段階５８０４および段階５８０５が取り除かれる点を除き、図７５の全ての他の態様は図７４と同じである。図７５において、段階６９０２において流体ベース中で段階６９０１からの固形試料を解離させて標的試料を形成させ、段階５８０６において標的試料を継続して処理する。段階５８０６から、図７５の流れは図７４と同じである。
図７６Ａは、標的細胞または実体への特異的結合のための流体試料への磁性および蛍光標識の両方の付加を示す。図７６Ａは、図６６〜図７５の段階５８０６が段階５８０６１に修正され得ることを示し、磁気標識に加えて、標的細胞または実体上の表面抗原または受容体に特異的に結合する抗体またはリガンドとハイブリッド形成する蛍光標識もまた、段階５８０５からの標的試料において添加され得る。
次に、図７６Ｂは、図６６〜図７５の温置段階５８０７もまた段階５８０７１に変更され得ることを示し、これには、標的細胞または実体への特異的結合を形成させるための磁性および蛍光標識の両方の同時温置が含まれる。同じ標的細胞または実体上の磁気標識および蛍光標識の結合部位は異なり得る。
段階５８０６および段階５８０６１は、先行する図面の８０１、８０２、８０３、８０１０、８０２０、８０３０の何れか１つを含むフローコネクターにおいて実現され得、ここでフローコネクターは、液体溶液または乾燥粉末の形態で予め充填されたハイブリッド形成磁気標識および蛍光標識を含有し得る。段階５８０７および段階５８０７１は、前記のフローコネクターにおいても行われ得、ここで前記フローコネクターがまた、温置速度および質を制御するために温度制御チャンバーに配置され得る。別の実施形態において、フローコネクター中での温置を制御するために、前記のフローコネクターに温度制御回路が取り付けられ得るかまたは埋め込まれ得る。
図７７Ａは、ＭＡＧによる磁気分離の前に、ＵＦＬによって試料流体から非結合遊離磁気標識を除去する工程を示す。図７７Ａは、図６６〜図７５のそれぞれに対して、段階５８１８および段階５８１９が段階５８０７と段階５８０８との間に追加され得ることを示す。段階５８０７で標的試料を温置した後、段階５８１８において、入口６０２を通じて標的試料を第２のＵＦＬに注入し得、入口６０４を通じて緩衝液を第２のＵＦＬに注入し得る。段階５８１９において、第２のＵＦＬは出口６０７からの大型実体を含有する標的試料を排出し、非結合遊離磁気標識は第２のＵＦＬ出口６０９から排出される。次に、段階５８０８において、第２のＵＦＬ出口６０７からの大型実体を含有する標的試料を、磁気分離のためにＭＡＧチャネルに通過させる。段階５８１９における標的試料は、磁気標識と結合した細胞１０／３０または実体を含有し得る。段階５８１９において、第２のＵＦＬチャネル流体中で定在波を生成させるために特定の超音波振動振幅および周波数で動作するＰＺＴが取り付けられた第２のＵＦＬが想定される。
図７７Ｂは、ＭＡＧによる磁気分離後に、ＵＦＬによって試料流体から非結合遊離磁気標識を除去する工程を示す。図７７Ｂは、図６６〜図７５のそれぞれに対して、通路５８１７の代わりに、段階５８２０および段階５８２１が段階５８１２と段階５８１４との間に追加され得ることを示す。ＭＡＧチャネル内の磁気集合体が解離され、段階５８１２のようにＭＡＧチャネルからの正のＭＡＧ試料実体が流し出された後、流し出された正のＭＡＧ試料が入口６０２を通じて第３のＵＦＬに注入され得、緩衝液が入口６０４を通じて第３のＵＦＬに注入され得る。段階５８２１において、第３のＵＦＬは出口６０７からの大型実体を含有する正のＭＡＧ試料を排出させ、非結合遊離磁気標識は第３のＵＦＬ出口６０９から排出される。次に段階５８１４において、遊離磁気標識が減少または枯渇した正のＭＡＧ試料が回収され得る。段階５８２１において、第３のＵＦＬチャネル流体中で定在波を生成させるために特定の超音波振動振幅および周波数で動作するＰＺＴが取り付けられた第３のＵＦＬが想定される。
図７８Ａは、ＭＡＧによる磁気分離の前に、ＵＦＬによって試料流体から非結合遊離磁気標識および遊離蛍光標識を除去する工程を示す。図７８Ａは、図７７Ａと同様であり、図７７Ａの段階５８０７を図７６Ｂの段階５８０７１で置き換え、段階５８１９を段階５８１９１で置き換える。図７６Ａの段階５８０６１のように標的試料に磁気標識および蛍光標識を添加した後、標的細胞または実体に結合する磁気標識および蛍光標識を形成させるために、図７６Ｂと同じように段階５８０７１において標的試料を温置する。段階５８１８において、入口６０２を通じて標的試料を第２のＵＦＬに注入し得、入口６０４を通じて緩衝液を第２のＵＦＬに注入し得る。段階５８１９１において、第２のＵＦＬは出口６０７からの大型実体を含有する標的試料を排出し、非結合遊離磁気標識および遊離蛍光標識が第２のＵＦＬ出口６０９から排出される。次に、段階５８０８において、第２のＵＦＬ出口６０７からの大型実体を含有する標的試料が、磁気分離のためにＭＡＧチャネルを通じて流される。段階５８１９１における標的試料は、磁気および蛍光標識と結合した細胞３０または実体を含有し得る。段階５８１９１において、第２のＵＦＬチャネル流体中で定在波を生成させるために特定の超音波振動振幅および周波数で動作するＰＺＴが取り付けられた第２のＵＦＬが想定される。
図７８Ｂは、ＭＡＧによる磁気分離後に、ＵＦＬによって試料流体から非結合遊離磁気標識および遊離蛍光標識を除去する工程を示す。図７８Ｂは図７７Ｂと同様であり、図７７Ａの段階５８２１を段階５８２１１で置き換える。図７８Ｂの段階５８１２および段階５８２０における分離された実体は、磁気および蛍光標識と結合した細胞３０または実体、非結合遊離磁気標識および、磁気分離中のＭＡＧチャネルにおける集合体への非特異的結合ゆえの、少量の非結合遊離蛍光標識を含有し得る。段階５８２１２において、第３のＵＦＬは出口６０７から大型実体を含有する正のＭＡＧ試料を排出し、非結合遊離磁気および遊離光学的標識は第３のＵＦＬ出口６０９から排出される。次に段階５８１４において、遊離磁気標識および遊離蛍光標識が減少または枯渇した正のＭＡＧ試料が回収され得る。段階５８２１２において、第３のＵＦＬチャネル流体中で定在波を生成させるために特定の超音波振動振幅および周波数で動作するＰＺＴが取り付けられた第３のＵＦＬが想定される。
図７９は、小型実体を除去するためのＵＦＬを通じた図３１の段階４０８のようなＭＡＧ分離および様々な細胞処理装置および手順への大型実体の移行後の負のＭＡＧ試料の連続工程を示す。段階５８１３は図６６〜図７５と同じであり、標的試料のＭＡＧ分離中に負のＭＡＧ試料が回収される。段階５８２２において、段階５８１３の負のＭＡＧ試料が第４のＵＦＬ入口６０２に注入され、ＵＦＬ緩衝液が第４のＵＦＬの入口６０４に注入される。段階５８２３において、第４のＵＦＬは、出口６０７から大型実体を含有する負のＭＡＧ試料を排出し、小型実体は、大型実体から除去され、第４のＵＦＬ出口６０９から排出され、第４のＵＦＬに取り付けられ、特定の超音波振動振幅および周波数で動作して、第４のＵＦＬにおいて定在波を生成させるＰＺＴが想定される。最後に、第４のＵＦＬの出口６０７からの大型実体を含有する負のＭＡＧ試料は、細胞カウンター９０３、細胞イメージング装置９０４、フローサイトメーターまたは選別機９０５、ＤＮＡ／ＲＮＡシーケンサー９０６の何れかによって分析するために送られ得る。あるいは、細胞カウンター９０３からの排出物または細胞イメージング装置９０４からの排出物またはフローサイトメーターもしくは選別機９０５からの排出物は、通路９３６、９４６および９５６によってそれぞれ示されるように、ＤＮＡ／ＲＮＡシーケンサー９０６によって処理させるためにさらに送られ得る。段階５８２３において第４のＵＦＬの出口６０７からの大型実体を含有する負のＭＡＧ試料はまた、細胞遺伝学的修飾および細胞増殖５８２４の工程にも送られ得る。ＤＮＡ／ＲＮＡシーケンサー９０６におけるＤＮＡ／ＲＮＡシーケンシングの前に、段階５８２３からの第４のＵＦＬの出口６０７からの大型実体の細胞溶解から得られたＤＮＡ／ＲＮＡ試料に対するポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）手順を行い得、ＰＣＲは、１つ以上の標的ＤＮＡ／ＲＮＡ配列を標的にしているものであり得、ＤＮＡ／ＲＮＡ試料中の標的ＤＮＡ／ＲＮＡ配列の数を増幅させる。
図８０は、小型実体を回収するためのＵＦＬを通じた図３１の段階４０８のようなＭＡＧ分離および様々な分子または小型実体処理装置への小型実体の移行後の負のＭＡＧ試料の連続工程を示す。標的試料のＭＡＧ分離中に負のＭＡＧ試料が回収される図６６〜図７５の段階５８１３の後、段階５８２２において、段階５８１３の負のＭＡＧ試料が第４のＵＦＬ入口６０２に注入され、ＵＦＬ緩衝液が第４のＵＦＬの入口６０４に注入される。段階５８２５において、第４のＵＦＬは、出口６０７から大型実体を含有する負のＭＡＧ試料を排出し、ＤＮＡ、ＲＮＡ、分子および他の小型粒子を含む小型実体は、第４のＵＦＬ出口６０９から排出され、第４のＵＦＬに取り付けられ、特定の超音波振動振幅および周波数で動作して、第４のＵＦＬにおいて定在波を生じさせるＰＺＴが想定される。最後に、第４のＵＦＬの出口６０９からの小型実体は、粒子カウンター５８３５、粒子イメージング装置５８３６、フローサイトメーターまたは選別機９０５、ＤＮＡ／ＲＮＡシーケンサー９０６の何れかによって分析するために送られ得る。あるいは、粒子カウンター５８３５からの排出物または粒子イメージング装置５８３６からの排出物またはフローサイトメーターもしくは選別機９０５からの排出物は、通路５８２７、５８２８および９５６によってそれぞれ示されるように、ＤＮＡ／ＲＮＡシーケンサー９０６によって処理させるためにさらに送られ得る。ＤＮＡ／ＲＮＡシーケンサー９０６は、ＤＮＡ／ＲＮＡシーケンシングの前に、段階５８２５からの第４のＵＦＬの出口６０９からの小型実体に対するＰＣＲ段階を含有し得、ここでＰＣＲは１つ以上の特定のＤＮＡ／ＲＮＡ配列を標的として、多量に増幅し得る。
図８１は、様々な分析装置への、図３１の段階４０７のような、ＭＡＧ分離後の負のＭＡＧ試料の実体分析を示す。標的試料のＭＡＧ分離中に負のＭＡＧ試料が回収される図６６〜図７５の段階５８１３の後、回収された負のＭＡＧ試料は、細胞カウンター９０３、細胞イメージング装置９０４、フローサイトメーターまたは選別機９０５、粒子カウンター５８３５、粒子イメージング装置５８３６、ＤＮＡ／ＲＮＡシーケンサー９０６の何れかによる分析を行うために送られ得る。あるいは、細胞カウンター９０３からの排出物または細胞イメージング装置９０４からの排出物またはフローサイトメーターもしくは選別機９０５からの排出物または粒子カウンター５８３５からの排出物または粒子イメージング装置５８３６からの排出物は、通路９３６、９４６、９５６、５８２７および５８２８によってそれぞれ示されるように、ＤＮＡ／ＲＮＡシーケンサー９０６によって処理させるためにさらに送られ得る。負のＭＡＧ試料はまた、細胞遺伝学的修飾および細胞増殖５８２４の工程にも送られ得る。ＤＮＡ／ＲＮＡシーケンサー９０６は、（１）負のＭＡＧ試料内に含有される細胞の細胞溶解後に得られるＤＮＡ／ＲＮＡ；および（２）負のＭＡＧ試料内に含有されるＤＮＡ／ＲＮＡ／分子に対するＰＣＲ段階を含有し得る。ＤＮＡ／ＲＮＡシーケンシングの前に、ＰＣＲは、大量に増幅させるために１つ以上の特定のＤＮＡ／ＲＮＡ配列を標的とし得る。
図８２は、小型実体を除去するためのＵＦＬを通じた図３１の段階４０８のようなＭＡＧ分離および様々な細胞処理装置および手順への大型実体の移行後の正のＭＡＧ試料の連続工程を示す。段階５８１４は図６６〜図７５と同じであり、標的試料のＭＡＧ分離後に正のＭＡＧ試料が回収される。段階５８２９において、段階５８１４の正のＭＡＧ試料が第５のＵＦＬ入口６０２に注入され、ＵＦＬ緩衝液が第５のＵＦＬの入口６０４に注入される。段階５８３０において、第５のＵＦＬは、出口６０７から大型実体を含有する正のＭＡＧ試料を排出し、小型実体は、大型実体から除去され、第５のＵＦＬ出口６０９から排出され、第４のＵＦＬに取り付けられ、特定の超音波振動振幅および周波数で動作して第５のＵＦＬにおいて定在波を生成させるＰＺＴが想定される。最後に、第５のＵＦＬの出口６０７からの大型実体を含有する正のＭＡＧ試料は、細胞カウンター９０３、細胞イメージング装置９０４、フローサイトメーターまたは選別機９０５、ＤＮＡ／ＲＮＡシーケンサー９０６の何れかによる分析のために送られ得る。あるいは、細胞カウンター９０３からの排出物または細胞イメージング装置９０４からの排出物またはフローサイトメーターもしくは選別機９０５からの排出物は、通路９３６、９４６および９５６によってそれぞれ示されるように、ＤＮＡ／ＲＮＡシーケンサー９０６によって処理させるためにさらに送られ得る。段階５８３０における第５のＵＦＬの出口６０７からの大型実体を含有する正のＭＡＧ試料はまた、細胞遺伝学的修飾および細胞増殖５８２４の工程にも送られ得る。ＤＮＡ／ＲＮＡシーケンサー９０６は、ＤＮＡ／ＲＮＡシーケンシングの前に、段階５８３０からの第５のＵＦＬの出口６０７からの大型実体の細胞溶解後に得られるＤＮＡ／ＲＮＡに対するＰＣＲ段階を含有し得、ここでＰＣＲは１つ以上の特定のＤＮＡ／ＲＮＡ配列を標的として、多量に増幅し得る。
図８３は、小型実体を回収するためのＵＦＬを通じた図３１の段階４０８のようなＭＡＧ分離および様々な分子または小型実体処理装置への小型実体の移行後の正のＭＡＧ試料の連続工程を示す。標的試料のＭＡＧ分離後に正のＭＡＧ試料が回収される図６６〜図７５の段階５８１４の後、段階５８２９において、段階５８１４の正のＭＡＧ試料が第５のＵＦＬ入口６０２に注入され、ＵＦＬ緩衝液が第５のＵＦＬの入口６０４に注入される。段階５８３１において、第５のＵＦＬは、出口６０７から大型実体を含有する正のＭＡＧ試料を排出し、磁気標識が結合する、ＤＮＡ、ＲＮＡ、分子および他の小型粒子を含む小型実体は、第５のＵＦＬ出口６０９から排出され、第５のＵＦＬに取り付けられ、特定の超音波振動振幅および周波数で動作して、第５のＵＦＬにおいて定在波を生成させるＰＺＴが想定される。最後に、第５のＵＦＬの出口６０９からの小型実体は、粒子カウンター５８３５、粒子イメージング装置５８３６、フローサイトメーターまたは選別機９０５、ＤＮＡ／ＲＮＡシーケンサー９０６の何れかに送られ得る。あるいは、粒子カウンター５８３５からの排出物または粒子イメージング装置５８３６からの排出物またはフローサイトメーターもしくは選別機９０５からの排出物は、通路５８２７、５８２８および９５６によってそれぞれ示されるように、ＤＮＡ／ＲＮＡシーケンサー９０６によって処理させるためにさらに送られ得る。ＤＮＡ／ＲＮＡシーケンサー９０６は、ＤＮＡ／ＲＮＡシーケンシングの前に、段階５８３１からの第５のＵＦＬの出口６０９からの小型実体に対するＰＣＲ段階を含有し得、ここでＰＣＲは１つ以上の特定のＤＮＡ／ＲＮＡ配列を標的として、多量に増幅し得る。
図８４は、様々な分析装置への、図３１の段階４０７のような、ＭＡＧ分離後の正のＭＡＧ試料の実体分析を示す。標的試料のＭＡＧ分離後に正のＭＡＧ試料が回収される図６６〜図７５の段階５８１４の後、回収された正のＭＡＧ試料は、細胞カウンター９０３、細胞イメージング装置９０４、フローサイトメーターまたは選別機９０５、粒子カウンター５８３５、粒子イメージング装置５８３６、ＤＮＡ／ＲＮＡシーケンサー９０６の何れかにより分析させるために送られ得る。あるいは、細胞カウンター９０３からの排出物または細胞イメージング装置９０４からの排出物またはフローサイトメーターもしくは選別機９０５からの排出物または粒子カウンター５８３５からの排出物または粒子イメージング装置５８３６からの排出物は、通路９３６、９４６、９５６、５８２７および５８２８によってそれぞれ示されるように、ＤＮＡ／ＲＮＡシーケンサー９０６によって処理させるためにさらに送られ得る。正のＭＡＧ試料はまた、細胞遺伝学的修飾および細胞増殖５８２４の工程にも送られ得る。ＤＮＡ／ＲＮＡシーケンサー９０６は、ＤＮＡ／ＲＮＡシーケンシングの前に、（１）正のＭＡＧ試料内に含有される細胞の細胞溶解後に得られるＤＮＡ／ＲＮＡ；および（２）正のＭＡＧ試料内に含有されるＤＮＡ／ＲＮＡ／分子に対するＰＣＲ段階を含有し得、ここでＰＣＲは１つ以上の特定のＤＮＡ／ＲＮＡ配列を標的として、多量に増幅し得る。
図８５Ａは、負のＭＡＧ試料回収直後の負のＭＡＧ試料内の標的実体に特異的に結合させるための蛍光標識の付加を示す。図８５Ａは、ＭＡＧ分離中に負のＭＡＧ試料が回収される段階５８１３の直後に、段階５８１３１において、抗体またはリガンドとハイブリッド形成し、標的細胞または実体上で表面抗原または受容体に特異的に結合する蛍光標識を負のＭＡＧ試料に添加し、次いで、標的細胞または実体に結合する蛍光標識を形成させるために負のＭＡＧ試料を温置することを示す。段階５８１３と段階５８２２との間に、図７９および図８０において段階５８１３１が挿入され得るか、または段階５８１３の直後および装置もしくは工程９０３、９０４、９０５、９０６、５８２４、５８２５および５８２６の前に図８１において挿入され得る。
図８５Ｂは、正のＭＡＧ試料回収直後に正のＭＡＧ試料内の標的実体に特異的に結合させるための蛍光標識の付加を示す。図８５Ｂは、ＭＡＧ分離後に正のＭＡＧ試料が回収される、段階５８１４の直後に、段階５８１４１において、抗体またはリガンドとハイブリッド形成し、標的細胞または実体上で表面抗原または受容体に特異的に結合する蛍光標識が正のＭＡＧ試料に添加され、次いで、標的細胞または実体に結合する蛍光標識を形成させるために正のＭＡＧ試料を温置することを示す。段階５８１４１は、図８２および図８２において、段階５８１４と段階５８２９との間に挿入され得るか、または図８４において、段階５８１４の直後および装置もしくは工程９０３、９０４、９０５、９０６、５８２４、５８２５および５８２６の前に挿入され得る。
図８６Ａ〜図９３は、特に非常に初期段階にある、または腫瘍があると診断されていない、または症状がない、または、腫瘍が画像診断もしくは血液検査を含む従来の方法により検出もしくは見付けられ得ないこのような初期段階もしくは早期にある無症候性腫瘍患者において、症状が出る前の早期腫瘍検出を達成するための方法を記載する。記載において、「癌」および「腫瘍」という用語は、同じ意味に対して交換可能に使用され得る。
悪性腫瘍または癌は、元来の細胞機能から逸脱するようになる、正常な身体の細胞の遺伝学的突然変異の結果生じ、急速に増殖し、ヒト免疫系によるプログラム細胞死の正常な細胞ライフサイクルを逃れる疾患である。癌保有患者の生存率を高めるためには、可能な限り早期に癌を同定し、見つけることが急務である。今日実施される最先端の医療において、腫瘍は依然として、超音波、Ｘ線、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）、磁気共鳴映像法（ＭＲＩ）を含むイメージング方法による物理的識別の後、および殆どのケースでは癌の成長ゆえに患者が症状を示した後に、見出されるかまたは識別される。画像診断法により、または患者が症状を示すことにより識別されるものである癌について、癌の成長は通常、既に進行中であり、殆どの場合、進行しており、体内の癌細胞が既にかなりの数増殖している状態となっている。ある一定の癌、例えば後期段階でさえも通常無症状である膵臓癌については、従来の方法による検出は通常有意義な医学的介入を提供するには遅すぎる。その初期段階で原発位置とともに癌の出現を検出可能な癌検出方法を有することが望ましく、不可避であり、このような検出は、癌の顕著な成長前、および局所的な成長から他の身体部位への癌の広がりの何らかの統計的な可能性の前であることが好ましい。この検出方法は、従来の臨床的手段、例えば典型的な末梢血採取および血液検査を通じて検査中の者に行われることが望ましい。発症前の早期癌検出を達成し、癌の種類および位置を確信的に知ることによって、癌細胞の除去、生存率の有意な増加、および最終的には癌の治癒において医学的介入の有効性が最大になり得、同時に癌処置の経済的および社会的負担を顕著に軽減する。
図８６Ａは癌処置の第１の例を示す。癌細胞２００２は、表面抗原、リガンドまたは表面マーカー２００４を提示し、２０３４により示されるように、それらは、表面抗体とともに免疫細胞２００１、または表面マーカー２００４に特異的に結合する受容体２００３によってヒト体内の癌細胞２００２を同定し、死滅させるために使用され得る。免疫細胞２００１は、検査中の者（ＰＵＴ）から、またはドナーの者から抽出され得る。免疫細胞２００１は、表面受容体２００３を発現するためにＰＵＴまたはドナーから回収された後に遺伝子改変され得る。抗体２００３を有する免疫細胞２００１は、エクスビボ環境で増殖させ得るかまたは培養し得る。免疫細胞２００１は、免疫細胞がドナーから回収された場合、ＰＵＴの免疫系応答を抑制または回避するように改変され得る。実際に、抗体２００３を有する免疫細胞２００１を輸血によりＰＵＴに投与し得、そこで免疫細胞２００１は、抗体２００３とマーカー００４との間の抗体−抗原結合２０３４を通じてインビボで癌細胞２００２を見つけてこれに結合し、癌細胞２００２を死滅させる。例えば、細胞２００１は、エクスビボで改変されたキメラ抗原受容体Ｔ細胞（ＣＡＲ−Ｔ）の一種であり得、２００３は、表面マーカー２００４を有する癌細胞２００１を標的とするキメラ抗原受容体（ＣＡＲ）である。受容体２００３は、ＣＤ１９、ＣＤ２０、ＣＤ２２、ＣＤ３０、ＲＯＲ１、κ軽鎖、ＣＤ１２３、ＣＤ３３、ＣＤ１３３、ＣＤ１３８およびＢ細胞成熟抗原の何れかであり得るが限定されない。
図８６Ｂは癌処置の第２の例を示す。ＰＵＴにおいて、人間の内部免疫細胞２００７、例えばＴ細胞は、正常な細胞のライフサイクルとして終結する必要がある細胞を同定するように機能する。正常細胞の場合、免疫細胞２００７は、受容体２０５１と抗原２０５２との結合を形成し、それによって免疫細胞２００７が、正常細胞のライフサイクルの終了時に正常細胞を終結させることが可能となる。受容体２５０１は、Ｔ細胞受容体（ＴＣＲ）、ＣＤ２８を含み得る。しかし、癌細胞２００２は、免疫細胞２００７と別のリガンド２０５４および受容体２０５３結合を形成することによって免疫細胞２００７からのこのようなプログラム細胞死を逃れ、これにより、受容体２０５１が抗原２０５２に効果的に結合して、癌細胞２００２を終結させるように機能できなくなり、例えばリガンド２０５４および受容体はそれぞれＰＤ−Ｌ１およびＰＤ−１であり得る。図８６Ｂの方法において、抗体２０５６または抗原２０５５をＰＵＴに投与し得、それにより抗体２０５６がリガンド２０５４に結合し得、抗原２０５５がＰＵＴ身体のインビボで受容体２０５３に結合し得るようになり、これにより２０５３と２０５４との結合の効果的な切断が引き起こされ、２０５１−２０５２の結合を通じた免疫細胞２００７による癌細胞２００２の終結が可能となる。
図８６Ｃは癌処置の第３の例を示す。図８６Ｃの方法において、免疫系細胞の一部、例えば樹状細胞２００８が癌細胞２００２のＲＮＡまたは抗原とともにエクスビボで挿入され得、それにより細胞２００８が癌２００８表面抗原２００４を発現し得るようになる。表面抗原２００４を有する樹状細胞２００８が２００９のようにＰＵＴに注入されると、ＰＵＴの免疫細胞２００７、例えばＴ細胞が、樹状細胞２００８によって２０１０のように訓練または指示されて、免疫細胞２００７上で対応する受容体２００３を発現するとともに、発現される癌抗原２００４を認識し得る。次いで、免疫細胞２００７は、抗原２００４に対する受容体２００３の結合２０３４によりＰＵＴ中の癌細胞２００２を認識し、その後癌細胞２００２を終結させることが可能となる。
図８６Ａ、図８６Ｂおよび図８６Ｃにおける癌細胞２００２の終結中に、癌細胞２００２の溶解が起こり、癌細胞２００２内の腫瘍ＤＮＡおよびＲＮＡを含む遺伝物質が放出され、最終的にＰＵＴの血流に入る。本発明において、図８６Ａの受容体２００３、図８６Ｂの抗体２０５６および抗原２０５５を有する細胞２００１、図８６Ｃの抗原２００４を有する細胞２００８は、カテゴリーとしては「抗腫瘍剤」と呼ばれ、これは、ＰＵＴに外部から投与され得、ＰＵＴ中に存在する場合、癌細胞２００２の標的型を終結させ、ＰＵＴの血流へ遺伝物質が放出されるようになる。
図８７は、発症前の早期腫瘍検出を達成するための本発明の第１の方法を示し、これは、次の連続的な段階を含む：（段階１００１）ＰＵＴ中に存在する場合、標的腫瘍細胞の終結および溶解を引き起こし、検査中の者（ＰＵＴ）の血流中に遺伝物質を放出させるために抗腫瘍剤をＰＵＴに投与し；（段階１００２）ＰＵＴから末梢血を回収し；（段階１００３）回収した末梢血から無細胞血漿を得て；（段階１００４）標的腫瘍細胞を識別する既知のＤＮＡまたはＲＮＡ配列の量を増幅するために無細胞血漿に対してＰＣＲを行い、それによりＰＣＲ試料を得て；（段階１００５）ＰＣＲ試料に対してＤＮＡまたはＲＮＡシーケンシングを行い、標的腫瘍細胞を識別する既知のＤＮＡまたはＲＮＡ配列の存在を確認する。
段階１００１の抗腫瘍剤は、図８６Ａ、図８６Ｂおよび図８６Ｃに記載のような抗腫瘍剤の１つまたはそれらの組み合わせであり得る。抗腫瘍剤は、ＰＵＴ中の標的腫瘍細胞を排除しないよう十分に少量であり得るが、複数の標的腫瘍細胞の溶解を引き起こして、段階１００３で回収し、段階１００４で増幅させ、段階１００５で検出しようとする遺伝物質を放出させる。抗腫瘍剤が十分に少量であることにより、サイトカイン放出症候群、神経毒性またはオフ腫瘍無形性を含む図８６Ａ、図８６Ｂおよび図８６Ｃの工程の有害作用が、医療処置を必要とするＰＵＴの臨床状態を引き起こさないように制限され得る。図８７の方法は、段階１００４および段階１００５のＤＮＡまたはＲＮＡ配列が標的腫瘍細胞のタイプに対して一般的であり、ＰＵＴとは独立していることを意味する。
図８７のＰＵＴは、以前の腫瘍の病歴がない、または腫瘍の症状を示さない、または従来の医学的検査方法を通じた腫瘍の何らかの身体的徴候もしくは結果を示さない者であり得る。ＰＵＴは、例えば遺伝的突然変異、家族歴、年齢、環境または職業ゆえに、標的腫瘍のリスクがある者であり得る。ＰＵＴは、標的腫瘍に対して処置されているが、標的腫瘍の再発の監視を必要としている者であり得る。ＰＵＴは標的腫瘍細胞を保有してもよいし、またはしなくてもよい。段階１００５が標的腫瘍細胞を同定する既知のＤＮＡまたはＲＮＡ配列の存在を確認する場合、ＰＵＴが標的腫瘍を保有すると結論付けられ得、段階１００５で検出されるＤＮＡまたはＲＮＡの量は、ＰＵＴにおける腫瘍のステージおよび重症度を投影するために使用され得る。標的腫瘍を識別する既知のＤＮＡまたはＲＮＡ配列の特異性ゆえに、このようなＤＮＡまたはＲＮＡの存在によって、ＰＵＴが発症前で、ごく初期ステージの患者である場合、このような腫瘍の発生の最も可能性がある位置も同時に確認され得る。段階１００５が、標的腫瘍細胞を識別する既知のＤＮＡまたはＲＮＡ配列を検出しない、または信頼性閾値を超える量でこのようなＤＮＡまたはＲＮＡ配列を検出しない場合、ＰＵＴは標的腫瘍を保有していないと結論付けられ得る。
実際に、段階１００１で抗腫瘍剤を投与した後、および段階１００２で回収のための腫瘍細胞溶解後に腫瘍遺伝物質がＰＵＴの血流中に放出され得る前に、時間差が必要とされ得る。したがって、段階１００１と段階１００２との間に、スケジュール化された待機期間または末梢血採取時間枠を実施し得る。このスケジュール化された待機期間は、一実施形態において１５分〜３０分間、別の実施形態において３０分〜１時間、また別の実施形態において３０分〜１時間、また別の実施形態において１時間〜２時間、また別の実施形態において２時間〜６時間、また別の実施形態において６時間〜１２時間、また別の実施形態において１２時間〜２４時間、また別の実施形態において１日〜２日、また別の実施形態において２日〜４日、また別の実施形態において４日〜１０日、また別の実施形態において１０日〜１５日、また別の実施形態において１５日〜３０日、であり得る。この回収時間枠は、前記腫瘍剤の前記投与の時間後の開始時間および終了時間を有し、開始時間および終了時間は、一実施形態において１５分〜３０分間、別の実施形態において３０分〜１時間、また別の実施形態において３０分〜１時間、また別の実施形態において１時間〜２時間、また別の実施形態において２時間〜６時間、また別の実施形態において６時間〜１２時間、また別の実施形態において１２時間〜２４時間、また別の実施形態において１日〜２日、また別の実施形態において２日〜４日、また別の実施形態において４日〜１０日、また別の実施形態において１０日〜１５日、また別の実施形態において１５日〜３０日であり得る。さらに、手順１００９によって示されるように、複数サイクル反復される段階１００２から段階１００５の工程が実行され得、手順１００９はスケジュール化された待機期間を含み得、それにより標的腫瘍細胞におけるより完全な抗腫瘍剤作用のための延長時間中にＰＵＴにおける標的腫瘍細胞の存在が監視され、確認され得るようになる。手順における前記のスケジュール化された待機期間は、一実施形態において６時間〜１２時間、別の実施形態において１２時間〜２４時間、また別の実施形態において１日〜２日、また別の実施形態において２日〜４日、また別の実施形態において４日〜１０日、また別の実施形態において１０日〜１５日、また別の実施形態において１５日〜３０日であり得る。
図８７の方法の長所は以下の通りである：（１）ＰＵＴは、早期段階ではあるが従来の検査では腫瘍の徴候を示さずに腫瘍を保有している者であり得、したがって発症前の早期段階の癌の介入が可能になり；（２）特異的な腫瘍、例えば乳癌、膵臓癌、肺癌を標的とする抗腫瘍剤を投与することにより、対応する腫瘍ＤＮＡまたはＲＮＡシグナルの検出によって、このような癌のタイプおよび起源も確認され、それにより迅速かつ標的化された処置が可能になり；（３）特異的な腫瘍を標的とする抗腫瘍剤を投与することによって、血流中の放出ＤＮＡまたはＲＮＡが、以後、明確に定められた時間枠で急上昇し得、これにより、腫瘍ＤＮＡまたはＲＮＡ検出の信号対雑音比（ＳＮＲ）が改良され、ＰＵＴ中の腫瘍細胞の実際の量が従来の検査により検出可能な量よりも依然としてはるかに少ない場合でも、高感度および正確性が高い検出を可能にし得；（４）この方法により、図８９に記載のように、同時に複数のタイプの標的腫瘍の存在を検出するために、複数のタイプの腫瘍を標的とする複数の抗腫瘍剤のパネルをＰＵＴに同時に適用できるようになり得る。図８７の方法は発症前の早期段階の腫瘍を標的とするものの、急速な成長を示し得ないが、悪性のリスクが高い遺伝子突然変異を有する休止状態の腫瘍に対して同じ方法を実行することが可能である。
図８８は、腫瘍検出の第２の方法を示す。図８８の工程は、段階１００１の後、図８７の段階１００２のように末梢血を回収する代わりに、図８８の段階１００６は、標的腫瘍が発生し得るＰＵＴの周辺臓器から体液を回収し、このような体液は、溶解標的腫瘍細胞による放出ＤＮＡまたはＲＮＡが見られ得るものであり、例えば膀胱癌の場合は尿または前立腺癌の場合は前立腺分泌物であり；次いで図８７の段階１００３の代わりのとなる段階１００７において、段階１００６の回収体液から細胞不含液を得て；次に、図８７の段階１００４の代わりとなる段階１０８において、細胞不含液に対してＰＣＲを行って、標的腫瘍細胞を識別する既知のＤＮＡまたはＲＮＡ配列の量を増幅させてＰＣＲ試料を得ることを除き、全ての他の態様において図８７と同じである。次いで、段階１００８のＰＣＲ試料に対して図８７と同じ段階１００５を行う。
図８９は腫瘍検出の第３の方法を示す。図８９の工程は図８７と同じであるが、１つの標的腫瘍から複数のタイプの腫瘍に腫瘍検出が拡大されている。図８９の工程は、次の連続的な段階を含む：（段階３００１）複数のタイプの標的腫瘍細胞を溶解させ、ＰＵＴの血流中に遺伝物質を放出させるために抗腫瘍剤をＰＵＴに投与し；（段階１００２）ＰＵＴから末梢血を回収し；（段階１００３）回収した末梢血から無細胞血漿を得て；（段階３００４）複数のタイプの標的腫瘍細胞の各タイプを識別する既知のＤＮＡまたはＲＮＡ配列の量を増幅するために無細胞血漿に対してＰＣＲを行い、それによりＰＣＲ試料を得て；（段階３００５）ＰＣＲ試料に対してＤＮＡまたはＲＮＡシーケンシングを行い、複数のタイプの標的腫瘍細胞の各タイプを識別する既知のＤＮＡまたはＲＮＡ配列の存在を確認する。図８９において、複数のタイプの腫瘍の何れかの存在の確認がＰＵＴにおいて同時に実行され得る。段階３００１の抗腫瘍剤は、図８６Ａ、図８６Ｂおよび図８６Ｃに記載のような抗腫瘍剤の１つであり得、これは複数のタイプの腫瘍を同時に溶解させる。段階３００１の抗腫瘍剤は、図８６Ａ、図８６Ｂおよび図８６Ｃに記載のような１つ以上の抗腫瘍剤の組み合わせであり得、異なる抗腫瘍剤が、複数のタイプの腫瘍のうち、ある１つのタイプまたはそれらのタイプの一部を溶解させる。体液を回収するために、図８９の段階１００２および１００３を図８８の段階１００６および１００７により置き換え得、段階３００４は、段階１００７からの細胞不含液に対してＰＣＲを実行することによって対応して更新され得る。
図９０、図９１および図９２は、末梢血から無細胞血漿を得るためにＭＡＧおよびＵＦＬ装置を利用するための工程の流れの実施形態を示す。説明を単純化するために、ＵＦＬおよびＭＡＧという用語を説明のためにこれらの図面中で使用する。しかし、ＵＦＬは、図４０Ａ、図４１Ａ、図４２Ａ、図４３のＵＦＬ６００、６２０、６３０、６４０の何れかであり得、一方、ＭＡＧは、制限なく、かつ性能を犠牲にすることなく、先行する図面に記載のような対応するチャネルタイプ付きの、ＭＡＧ１２１、１２２、１２３、１２４、１２４、１２５、１２６、１２７、１２８、１２９の何れかであり得る。
図９０は、段階１００２のように回収末梢血から段階１００３の無細胞血漿を得るための第１の工程の流れの実施形態を示す。段階１００２での末梢血の回収後、段階５００１のように末梢血を遠心分離し得、遠心分離の結果得られるものは無細胞血漿を含有し得、経路５００５によって示されるように段階１００３を直接達成し得る。あるいは、遠心分離段階５００１の後、血漿から、例えば赤血球などのある種の血液細胞を枯渇させ得るが、後の段階のＰＣＲ工程に対して十分な純度を有し得ない。次に、段階５００１からの血漿を５００８のように送って段階５００２でＵＦＬ分離を行い得、ここでＵＦＬ大型実体排出物は血漿中の何らかの残存細胞を含有し、一方でＵＦＬ小型実体排出物はＤＮＡまたはＲＮＡを含有し、段階５００１からの血漿よりも濃縮され得る。また別の代替経路において、段階１００２からの末梢血は、段階５００１を省略し得るが、経路５００７によって示されるように、ＵＦＬ分離段階５００２に直接投入され得、小型実体排出物中でＤＮＡおよびＲＮＡを維持しながら、ＵＦＬが大型実体排出を通じて細胞を分離する。次に、段階５００２のＵＦＬ分離から排出された小型実体は、経路５００９のように無細胞血漿として段階１００３に対して使用され得る。さらに、あるいは、抗体またはリガンドとハイブリッド形成させられる磁気標識を、段階５００２のＵＦＬ小型実体排出からの血漿に添加して、段階５００３のように血漿内のＤＮＡまたはＲＮＡに結合させ得る。段階５００４でＭＡＧ装置を使用して磁気標識と結合したＤＮＡおよびＲＮＡを分離し得、次に、ＤＮＡとＲＮＡを含有する得られた正のＭＡＧ試料を段階１００３の無細胞血漿と見なし得る。
図９１は、段階１００２のように回収末梢血から段階１００３の無細胞血漿を得るための第２の工程の流れの実施形態を示す。段階１００２で末梢血を回収した後、段階５００１のように末梢血を遠心分離し得、得られた血漿からある一定の血液細胞、例えば赤血球を枯渇させ得る。次に段階５００３において、抗体またはリガンドとハイブリッド形成させられる磁気標識を段階５００１からの血漿に添加して、血漿内のＤＮＡまたはＲＮＡに結合させ得る。あるいは、経路５０１５により示されるように、段階５００１の遠心分離なく、段階１００２からの末梢血を段階５００３で直接使用し得、磁気標識が段階５００３において末梢血中のＤＮＡまたはＲＮＡに結合する。段階５００３の後、段階５００４においてＭＡＧ装置を使用して磁気標識と結合したＤＮＡおよびＲＮＡを分離し、経路５０１３により示されるように、ＤＮＡおよびＲＮＡを含有する得られた正のＭＡＧ試料を段階１００３の無細胞血漿と見なし得る。さらにあるいは、段階５００４の正のＭＡＧ試料に対して段階５００２のようにＵＦＬ分離を行い得、ここでＵＦＬ大型実体排出物は血漿中に何らかの残存細胞を含有し、一方でＵＦＬ小型実体排出物は、磁気標識と結合したＤＮＡまたはＲＮＡを含有する。次に、段階５００２のＵＦＬ分離から排出された小型実体は、通路５０１７のように無細胞血漿として段階１００３に対して使用され得る。
図９２は、段階１００２のように回収末梢血から段階１００３の無細胞血漿を得るための第３の工程の流れの実施形態を示す。段階１００２で末梢血を回収した後、段階５００１のように末梢血を遠心分離し得、得られた血漿からある一定の血液細胞、例えば赤血球を枯渇させ得る。次に段階５０２３において、抗体またはリガンドとハイブリッド形成させられる磁気標識を段階５００１からの血漿に添加して、血漿内の細胞に結合させ得る。あるいは、経路５０１５により示されるように、段階５００１の遠心分離なく、段階１００２からの末梢血を段階５００３で直接使用し得、磁気標識が段階５０２３において末梢血中の細胞に結合する。段階５０２３の後、ＤＮＡまたはＲＮＡを含有する血漿から段階５０２４でＭＡＧ装置を使用して磁気標識と結合した細胞を分離し、経路５０１３により示されるように、ＤＮＡおよびＲＮＡを含有する得られた負のＭＡＧ試料を段階１００３の無細胞血漿と見なし得る。あるいは、段階５０２４の負のＭＡＧ試料に対して段階５００２のようにＵＦＬ分離を行い得、ここでＵＦＬ大型実体排出物は段階５０１２からの血漿中に何らかの残存細胞を含有し、一方でＵＦＬ小型実体排出物は、ＤＮＡまたはＲＮＡを含有する。次に、段階５００２のＵＦＬ分離から排出される小型実体は、経路５０１７のように無細胞血漿として段階１００３に対して使用され得る。
図９３は、抗老化の目的で図８９の方法を拡張するための方法を示す。老化に関連する状態、例えばアルツハイマー病、認知症、骨粗鬆症および関節炎について、ヒト成長ホルモンまたは他の抗老化剤を使用して、その状態の症状発生を遅延させるかまたは軽減させるために、細胞増殖を助け得る。一般に老化に対して、ヒト成長ホルモンまたは他の抗老化剤は組織または細胞補充により全体的な身体状態の改善に役立ち得る。しかし、このような抗老化剤の使用において、起こりうる制限は腫瘍発生のリスクの上昇である。急速に増殖し、免疫系による細胞死を回避するという腫瘍細胞の性質ゆえに、あらゆる腫瘍、特に発症前の腫瘍または休眠状態の腫瘍の存在下でヒト成長ホルモンまたは抗老化剤を投与すると、このようなホルモンまたは薬剤がこれらの腫瘍細胞の増殖を招き得る。したがって、ヒト成長ホルモンまたは抗老化剤の低リスクの実施のために、ＰＵＴが無腫瘍状態であることが望ましい。３００１、１００２、１００３、３００４および３００５の図９３の初期の流れの段階は図８９と同一であり、ＰＵＴにおける複数のタイプの標的腫瘍の何れかの存在が段階３００５において確認され得る。図９３において、段階３００５の後、判断４００１のように、少なくとも１種類の腫瘍がＰＵＴに存在することが確認される場合、段階４００２において、対応する腫瘍処置を行い得る。段階４００２の後、段階３００１〜段階３００５の工程のさらなるサイクルを実行して、段階４００２の処置後に腫瘍が存在しないことを確認し得る。判断４００３のように段階３００５によって腫瘍の存在が見出されない場合、段階４００４のように成長ホルモンまたは抗老化剤をＰＵＴに投与し得る。段階４００４の後、段階３００１〜段階３００５のさらなるサイクルを実行して、段階４００４によって腫瘍が促進されなかったことを確認し得る。段階３００１〜段階４００４の流れは、老化関連状態の処置目標を達成するために必要とされるだけ多くのサイクルを繰り返し得る。
ある一定の実施形態を参照して本発明を示し、記載してきたが、当業者は、疑いなく、やはり本発明の真の精神および範囲を含む、それに対するある一定の変更および改変を考案するであろうことを理解されたい。したがって、本発明の範囲は、与えられる実施例によるのではなく、添付の特許請求の範囲およびそれらの法的同等物によって決定されるべきものである。

Claims (20)

  1. 流体試料内の生物学的実体を分離するための方法であって；
    前記流体試料を第１の流体装置に通過させ、前記生物学的実体のサイズに基づいて、前記生物学的実体を第１のサブセットと第２のサブセットとに分離し、それにより前記生物学的実体の第１のサブセットを含む第１の試料を生成させ；
    磁石を含む磁気分離装置に前記第１の試料を通過させ、磁気標識を有する生物学的実体を前記磁石によって前記第１の試料から分離し、それによって第２の試料を生成させ；
    前記流体装置から前記磁気分離装置へと、前記第１の流体装置を前記磁気分離装置から流体的に分離するフローコネクターに前記第１の試料を通過させる、
    段階を含む、方法。
  2. 前記生物学的実体の前記第１のサブセットが前記生物学的実体の前記第２のサブセットよりもサイズが大きい、請求項１に記載の方法。
  3. 前記生物学的実体の前記第１のサブセットが前記生物学的実体の前記第２のサブセットよりもサイズが小さい、請求項１に記載の方法。
  4. 前記第１の流体装置内の流体チャネルを通過する前記流体試料中で生成される圧力節点によって前記第２のサブセットから前記第１のサブセットを分離し、前記流体装置に取り付けられる圧電変換器によって前記圧力節点が生成される、請求項１に記載の方法。
  5. 前記流体装置が、試料投入ポート、試料排出ポートおよびその間を接続する流体チャネルを有する流体チップであり；前記流体試料を前記投入ポートから前記排出ポートへと前記流体チャネルに通過させ；
    前記磁気分離装置が試料投入端および試料排出端を有する磁気分離チャネルを含み；前記第１の試料が、前記試料投入に入り、前記試料排出端から出て；
    前記流体チップ、前記フローコネクターおよび前記磁気分離チャネルが、閉鎖型の流体ラインを形成する、請求項１に記載の方法。
  6. 前記流体チャネルの前記試料排出ポートが前記フローコネクターの投入ポートに接続し、前記磁気分離チャネルの前記試料投入端が前記フローコネクターの排出ポートに接続し；第１の試料が、第１の流量で前記フローコネクターの前記投入ポートから出て、第２の流量で前記排出ポートを通過する、請求項５に記載の方法。
  7. 流体試料内の生物学的実体を分離するための方法であって；
    磁石を含む磁気分離装置に前記流体試料を通過させ、磁気標識を有する生物学的実体が、前記流体試料から前記磁石によって分離され、それによって第１の試料を生成させ；
    流体装置に前記第１の試料を通過させ、前記生物学的実体のサイズに基づいて、第１のサブセットおよび第２のサブセットに前記第１の試料内の前記生物学的実体を分離し、それによって、前記生物学的実体の第１のサブセットを含む第２の試料を生成させ；
    前記磁気分離装置から前記流体装置へと、前記流体装置を前記磁気分離装置から流体的に分離するフローコネクターに前記第１の試料を通過させる、
    段階を含む、方法。
  8. 前記第１の試料が磁気標識を有する生物学的実体を含む、請求項７に記載の方法。
  9. 前記第１の試料が磁気標識がない生物学的実体を含む、請求項７に記載の方法。
  10. 生物学的実体を流体試料から分離するための装置であって、
    長さ方向に沿って、第１の基部と、前記第１の基部よりも小さい第１の先端とを有する第１の軟磁性磁極と；前記長さ方向に沿って、第２の基部と、前記第２の基部よりも小さい第２の先端とを有する第２の軟磁性磁極と；前記長さ方向に沿って、第３の基部と前記第３の基部よりも小さい第３の先端とを有する第３の軟磁性磁極と、を含み；
    前記第１および第３の基部が第１の磁気源と接触し、前記第２の基部が前記第１の磁気源とは反対の磁極性を有する第２の磁気源と接触し；
    前記流体試料が、前記長さ方向に沿ってチャネルを通って流れ；
    前記第１および第３の先端が互いに向かい合っており、前記第２の先端が、前記第１および第３の先端と一致する平面からずらして置かれ、それによって前記第１の先端と前記第２および第３の先端との間に磁場が形成され；
    磁気標識を有する前記生物学的実体が、前記磁場によって前記流体試料から分離される、装置。
  11. 前記第１の磁気源が、少なくとも１個の永久磁石の第１の磁極面であり；前記第２の磁気源が、前記少なくとも１個の永久磁石の、前記第１の磁極と反対の第２の磁極面である、請求項１０に記載の装置。
  12. 前記生物学的実体が、細胞、細菌、粒子、ＤＮＡ、ＲＮＡおよび分子の何れかである、請求項１０に記載の装置。
  13. 前記チャネルが前記第１、第２および第３の先端から離され、機械的励起手段と接触して配置され、前記機械的励起手段が前記チャネルに含有される磁気標識を有する生物学的実体の解離を引き起こす、請求項１０に記載の装置。
  14. 前記機械的励起手段が、
    振動を発生させるモーター；
    超音波振動を発生させる圧電素子；および
    前記チャネルの伸張、圧縮またはねじれを生じさせる機械的構造のうち１つを含む、請求項１３に記載の装置。
  15. 前記チャネルが、可撓性材料から作られ、前記チャネルが外力により前記第１、第２および第３の先端に向かって動かされる場合、前記第１、第２および第３の先端と自動的に接触する形状に形成される、請求項１０に記載の装置。
  16. 前記磁気分離装置が、少なくとも２個の軟磁性磁極を含み、前記軟磁性磁極のそれぞれが基部および先端を有し、前記先端が、前記軟磁性磁極のそれぞれに対して前記基部よりも小さい、請求項１および７に記載の方法。
  17. 前記軟磁性磁極の１個の前記基部が第１の磁気源と接触し；残存する前記軟磁性磁極のそれぞれの前記基部が第２の磁気源と接触し；前記第１および第２の磁気源が反対の磁極性である、請求項１６に記載の装置。
  18. 前記第２の試料を第２の流体装置に通過させ、前記生物学的実体のサイズに基づいて前記第２の試料内の前記生物学的実体を第３のサブセットおよび第４のサブセットに分離し、それによって前記生物学的実体の第１のサブセットを含む第１の試料を生成させる、請求項１に記載の方法。
  19. 緩衝液を前記流体試料と同時に前記第１の流体装置に通過させ；前記緩衝液および前記流体試料が前記第１の流体装置の異なる入口を通じて前記第１の流体装置内の流体チャネルに入り；前記第１の流体装置に存在する場合、前記緩衝液が、前記流体試料からの大型生物学的実体を含有するように機能する、請求項１に記載の方法。
  20. 緩衝液を前記第２の試料と同時に前記第２の流体装置に通過させ；前記緩衝液および前記第２の試料が前記第１の流体装置の異なる入口を通じて前記第２の流体装置内の流体チャネルに入り；前記第２の流体装置に存在する場合、前記緩衝液が、前記第２の試料からの大型生物学的実体を含有するように機能する、請求項１８に記載の方法。。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023021904A1 (ja) * 2021-08-20 2023-02-23 株式会社日立ハイテク 試料分析装置
WO2023223638A1 (ja) * 2022-05-17 2023-11-23 株式会社日立ハイテク 試料分析装置

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117030711A (zh) * 2017-08-10 2023-11-10 爱科来株式会社 分析装置和分析方法
CN112517091B (zh) * 2020-10-28 2022-07-29 清华大学 生物样品中微小物质的分离方法
US20220134342A1 (en) * 2020-11-03 2022-05-05 Applied Cells Inc. Microfluidic System Including Cooling Device
CN113198553B (zh) * 2021-04-21 2022-06-10 广东睦菇生物科技有限公司 一种基于介电电泳的芽孢萌发机理研究装置的使用方法及制造方法
CN115211903B (zh) * 2022-09-19 2023-01-20 深圳市雄帝科技股份有限公司 咽拭子采样质量的监测装置及监测方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070182517A1 (en) * 2001-11-30 2007-08-09 Humphries David E High performance hybrid magnetic structure for biotechnology applications
US20140120570A1 (en) * 2012-10-26 2014-05-01 Becton, Dickinson And Company Devices and methods for manipulating components in a fluid sample
JP2015503730A (ja) * 2011-12-21 2015-02-02 ベクトン・ディキンソン・アンド・カンパニーＢｅｃｔｏｎ， Ｄｉｃｋｉｎｓｏｎ Ａｎｄ Ｃｏｍｐａｎｙ 磁気標識サンプル成分の無菌分離のためのフローサイトメトリーシステム
US20150177111A1 (en) * 2013-12-23 2015-06-25 Becton, Dickinson And Company Devices and methods for processing a biological sample

Family Cites Families (51)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4759775A (en) 1986-02-21 1988-07-26 Utah Bioresearch, Inc. Methods and apparatus for moving and separating materials exhibiting different physical properties
DE69329135T2 (de) * 1992-09-24 2001-01-11 Amersham Pharm Biotech Uk Ltd Verfahren und Vorrichtung zur magnetischen Abscheidung
US6216538B1 (en) 1992-12-02 2001-04-17 Hitachi, Ltd. Particle handling apparatus for handling particles in fluid by acoustic radiation pressure
JP3487699B2 (ja) 1995-11-08 2004-01-19 株式会社日立製作所 超音波処理方法および装置
US5972721A (en) * 1996-03-14 1999-10-26 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Immunomagnetic assay system for clinical diagnosis and other purposes
US6451207B1 (en) * 1997-06-04 2002-09-17 Dexter Magnetic Technologies, Inc. Magnetic cell separation device
US6254830B1 (en) 1999-11-05 2001-07-03 The Board Of Governors For Higher Education, State Of Rhode Island And Providence Plantations Magnetic focusing immunosensor for the detection of pathogens
SE522801C2 (sv) 2001-03-09 2004-03-09 Erysave Ab Anordning för att separera suspenderade partiklar från en fluid med ultraljud samt metod för sådan separering
SE0103013D0 (sv) 2001-03-09 2001-09-12 Erysave Ab Ideon System and method for treatment of whole blood
US8986944B2 (en) 2001-10-11 2015-03-24 Aviva Biosciences Corporation Methods and compositions for separating rare cells from fluid samples
SE0200860D0 (sv) 2002-03-20 2002-03-20 Monica Almqvist Microfluidic cell and method for sample handling
WO2003085379A2 (en) * 2002-04-01 2003-10-16 Fluidigm Corporation Microfluidic particle-analysis systems
US6772513B1 (en) * 2002-06-27 2004-08-10 Sandia Corporation Method for making electro-fluidic connections in microfluidic devices
AU2003277611A1 (en) 2002-11-07 2004-06-07 Mitsubishi Kagaku Iatron, Inc. Magnetic particle collecting magnetic force body and its use
JP2006010535A (ja) 2004-06-25 2006-01-12 Canon Inc 標的物質捕捉方法および装置
US9494581B2 (en) 2004-08-24 2016-11-15 University Of Wyoming System and method for Raman spectroscopy assay using paramagnetic particles
KR100601972B1 (ko) * 2004-11-03 2006-07-18 삼성전자주식회사 레이저와 비드를 이용한 상 분리에 의한 핵산의 정제 장치및 방법
US7474184B1 (en) 2005-02-15 2009-01-06 The Regents Of The University Of California Hybrid magnet devices for molecule manipulation and small scale high gradient-field applications
WO2007041671A2 (en) 2005-10-04 2007-04-12 University Of Virginia Patent Foundation Microchip-based acoustic trapping or capture of cells for forensic analysis and related method thereof
US8343756B2 (en) * 2005-10-07 2013-01-01 The General Hospital Corporation Devices and methods for cell manipulation
KR101306341B1 (ko) * 2006-09-05 2013-09-09 삼성전자주식회사 원심력 기반의 핵산 추출용 미세유동 장치 및 상기미세유동 장치를 포함한 미세유동 시스템
US20120122731A1 (en) 2006-10-18 2012-05-17 Hyongsok Soh Screening molecular libraries using microfluidic devices
US8409877B2 (en) * 2006-12-29 2013-04-02 Intel Corporation Enzymatic signal generation and detection of binding complexes in stationary fluidic chip
WO2008122051A1 (en) 2007-04-02 2008-10-09 Acoustic Cytometry Systems, Inc. Methods and devices for enhanced analysis of field focused cells and particles
EP2145687B1 (en) 2007-05-15 2014-12-03 Panasonic Corporation Component separation device
EP2150350B1 (en) 2007-05-24 2012-04-25 The Regents of the University of California Integrated fluidics devices with magnetic sorting
US20090052272A1 (en) 2007-08-20 2009-02-26 Artann Laboratories, Inc. Ultrasonic stirring of liquids in small volumes
US8513029B2 (en) 2007-09-11 2013-08-20 Headway Technologies, Inc. Discrete contact MR bio-sensor with magnetic label field alignment
WO2009132151A2 (en) 2008-04-23 2009-10-29 The Regents Of The University Of California Microfluidic devices and methods of using same
CN102264631B (zh) 2008-10-27 2015-09-02 有益系统有限责任公司 利用磁性纳米粒子进行液体纯化的方法
US20100140185A1 (en) 2008-12-05 2010-06-10 John Hill Wastewater treatment
JP2010252785A (ja) 2009-03-31 2010-11-11 Kanagawa Acad Of Sci & Technol 細胞濃縮分離装置
US20100317093A1 (en) * 2009-06-10 2010-12-16 Cynvenio Biosystems, Inc. Flexible pouch and cartridge with fluidic circuits
BR112012018166A2 (pt) 2010-01-21 2015-09-15 Biocep Ltd separação magnética de células raras.
US9568575B2 (en) 2010-10-22 2017-02-14 T2 Biosystems, Inc. Conduit-containing devices and methods for analyte processing and detection
US8563298B2 (en) * 2010-10-22 2013-10-22 T2 Biosystems, Inc. NMR systems and methods for the rapid detection of analytes
US9885642B2 (en) 2011-04-27 2018-02-06 Becton, Dickinson And Company Devices and methods for separating magnetically labeled moieties in a sample
KR20140076590A (ko) 2011-09-28 2014-06-20 어쿠솔트 에이비 세포 및/또는 입자 분리 시스템 및 방법
US9095494B2 (en) 2011-09-30 2015-08-04 Becton, Dickinson And Company Fluid exchange methods and devices
US9458450B2 (en) 2012-03-15 2016-10-04 Flodesign Sonics, Inc. Acoustophoretic separation technology using multi-dimensional standing waves
US9796956B2 (en) 2013-11-06 2017-10-24 Flodesign Sonics, Inc. Multi-stage acoustophoresis device
US9272234B2 (en) 2012-03-15 2016-03-01 Flodesign Sonics, Inc. Separation of multi-component fluid through ultrasonic acoustophoresis
EP2839263A1 (en) 2012-04-20 2015-02-25 FOSS Analytical A/S Microfluidic impedance flow cytometer
EP2897709B1 (en) 2012-09-21 2019-10-30 AcouSort AB A method for separating cells-bead complexes
US9757726B2 (en) * 2013-03-14 2017-09-12 Inguran, Llc System for high throughput sperm sorting
US9725690B2 (en) 2013-06-24 2017-08-08 Flodesign Sonics, Inc. Fluid dynamic sonic separator
US9745569B2 (en) 2013-09-13 2017-08-29 Flodesign Sonics, Inc. System for generating high concentration factors for low cell density suspensions
WO2015191534A2 (en) 2014-06-09 2015-12-17 Ascent Bio-Nano Technologies, Inc. System for manipulation and sorting of particles
WO2016036464A1 (en) 2014-09-04 2016-03-10 Becton, Dickinson And Company Devices and methods for dissociating a biological tissue sample
US10710006B2 (en) 2016-04-25 2020-07-14 Flodesign Sonics, Inc. Piezoelectric transducer for generation of an acoustic standing wave
WO2018222376A1 (en) 2017-06-01 2018-12-06 Becton, Dickinson And Company Devices for dissociating a biological tissue sample and methods of use thereof

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070182517A1 (en) * 2001-11-30 2007-08-09 Humphries David E High performance hybrid magnetic structure for biotechnology applications
JP2015503730A (ja) * 2011-12-21 2015-02-02 ベクトン・ディキンソン・アンド・カンパニーＢｅｃｔｏｎ， Ｄｉｃｋｉｎｓｏｎ Ａｎｄ Ｃｏｍｐａｎｙ 磁気標識サンプル成分の無菌分離のためのフローサイトメトリーシステム
US20140120570A1 (en) * 2012-10-26 2014-05-01 Becton, Dickinson And Company Devices and methods for manipulating components in a fluid sample
US20150177111A1 (en) * 2013-12-23 2015-06-25 Becton, Dickinson And Company Devices and methods for processing a biological sample

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ADAMS, J. D. ET AL.: "Integrated acoustic and magnetic separation in microfluidic channels", APPLIED PHYSICS LETTERS, vol. 95, no. 254103, JPN6021050632, 2009, pages 1 - 3, ISSN: 0004666791 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023021904A1 (ja) * 2021-08-20 2023-02-23 株式会社日立ハイテク 試料分析装置
WO2023223638A1 (ja) * 2022-05-17 2023-11-23 株式会社日立ハイテク 試料分析装置

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