JP2019176879A - 隔離囲いを有するマイクロ流体デバイスおよびそれによる生物学的微小物体の試験方法 - Google Patents
隔離囲いを有するマイクロ流体デバイスおよびそれによる生物学的微小物体の試験方法 Download PDFInfo
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Abstract
Description
本出願は、変更された米国特許仮出願第14/060321号の非暫定の(したがって、その利益および/または優先権を請求する)ものである。(前記出願番号第14/060321号は、2013年10月22日付けで正規の特許出願として出願されたが、2014年10月9日に認可された、2014年10月7日提出の請願に応じて仮特許出願に変更された。)本出願は、米国特許仮出願番号62/058658号(2014年10月1日出願)の非暫定(したがって、その利益および/または優先権を請求する)ものでもある。
を配置すること、および対象とする分析物への捕捉微小物体の結合を監視することを含めることができる。捕捉微小物体には、対象とする分析物を特異的に結合することのできる、少なくとも1つのタイプの親和剤を含めることができる。
例示的態様の詳細な説明
、または部分的な視界を示していることがあり、図中の要素の寸法は、分かりやすくするために、誇張されているか、またはそうではなく、比例していない場合がある。さらに、本明細書において「〜の上に(on)」、「〜に取り付けられた(attached to)」、または「〜に結合された(coupled to)」という用語が使用されるときには、1つの要素(例えば、材料、層、基板、その他)は、その1つの要素が、直接的に他の要素の上にあるか、それに取り付けられているか、またはそれに結合されているか、あるいは1つの要素と他の要素の間に1つまたは2つ以上の介入要素があるかどうかにかかわらず、別の要素の「上にある」か、それに「取り付けられている」か、またはそれに「結合されている」可能性がある。
流体媒体の「成分」とは、溶媒分子、イオン、小分子、抗生物質、ヌクレオチドおよびヌクレオシド、核酸、アミノ酸、ペプチド、タンパク質、糖、炭水化物、脂質、脂肪酸、コレステロール、代謝物、その他を含む、媒体内に存在する任意の化学分子または生化学的分子である。
「媒体の流れ」という語句は、主として拡散以外の任意のメカニズムによる、流体媒体
のバルク移動を意味する。例えば、媒体の流れは、2点間の圧力差による、1点から別の点への流体媒体の移動を伴う可能性がある。そのような流れは、連続的、パルス状、周期的、無作為、断続的、または反復的な液体の流れ、またはそれらの任意の組合せを含む可能性がある。1つの流体媒体が、別の流体媒体中に流れると、媒体の乱流および混合が生じる可能性がある。
クロ流体デバイス400の別の例を示す。しかしながら、図2A〜2Cのデバイス200も、図4A〜4Cのデバイス400も、図1のプロセス100を実行することに限定されない。プロセス100も、デバイス200または400上で実行されるように限定はされない。
102においてマイクロ流体デバイス中に装入された微小物体のk個の混合物から分類されている。ステップ108および110が繰り返される場合には、各繰返しにおいて、プロセス100は、ステップ108において、異なる後続の特性について試験を行うことができる。例えば、ステップ108の各実行において、プロセス100は、第1の特性とは異なるだけでなく、先行するいずれかの、ステップ108および110の通過中に試験されたいずれの先行の後続の特性とも異なる、後続の特性に対して試験を行うことができる。ステップ110の各実行において、プロセス100は、ステップ108において後続の特性に対して陽性の試験結果を生じる微小物体を分離することができる。
図2A〜Cは、プロセス100をそれによって実行することのできる、マイクロ流体デバイス200の例を示す。図示のように、マイクロ流体デバイス200には、ハウジング202、セレクタ222、検出器224、流れコントローラ226、および制御モジュール230を含めることができる。
番号BL1−US)に開示された出力メカニズムのいずれかのような、液滴出力メカニズムを含めることができる。ハウジング202の全部または一部を気体透過性として、気体が流動領域240に進入したり、そこから退出することを可能にすることができる。
6のそれぞれは、チャネル252から囲い256の中への媒体244の直接流を実質的に妨げる。
、流動領域240の内表面242の領域314におけるDEP電極の変更パターンを選択的に起動または動作停止させることができる。(以下では、領域314を、「電極領域」と呼ぶ)。
までの相対インピーダンスが、第1の電極204から媒体144を介して対応する電極領域214までの相対インピーダンスよりも小さくなるように、低いインピーダンスを持たせることが可能であって、このことによって、上記で考察したように、対応する電極領域214におけるDEP電極が起動される。
。検出器224に含めることができる好適な撮像デバイスの例としては、電荷結合素子(CCD)およびCMOS撮像素子などのディジタルカメラまたは光センサが挙げられる。そのようなデバイスによって画像を取り込んで、(例えば、制御モジュール230および/または人のオペレータによって)解析することができる。
領域444内に配置された、微小物体(図示せず)またはその他の材料(図示せず)を、チャネル434内の媒体(図示せず)の流れから隔離して、実質的にそれに影響されないようにすることができる。すなわち、チャネル434を、掃引領域の例とするとともに、滞留囲い436、438、440の隔離領域を、未掃引領域の例とすることができる。前述の内容のさらに詳細な考察に移る前に、マイクロ流体デバイス400および関連する制御システム470の例についての簡単な説明を行う。
支持構造404には、基板、または複数の相互接続された基板を含めることができる。例えば、支持構造404には、1つまたは2つ以上の相互接続された半導体基板、プリント回路板、その他を含めることができる。フレーム414は、マイクロ流体回路材料416を部分的または完全に囲うことができる。フレーム414は、例えば、マイクロ流体回路材料416を実質的に包囲する、比較的剛性のある構造とすることができる。例えば、フレーム414は、金属材料とすることができる。
構造的に別個の要素とすることができる。カバー422は、フレーム414および/またはマイクロ流体回路材料416と同じ、または異なる材料とすることができる。同様に、支持構造404は、図示のようにフレーム414またはマイクロ流体回路材料416と別個の構造とするか、またはフレーム414またはマイクロ流体回路材料416の一体部分とすることができる。同様に、フレーム414およびマイクロ流体回路材料416は、図4A〜4Cに示すように、別々の構造とするか、または同じ構造の一体部分とすることができる。いくつかの態様においては、カバー422および/または支持構造404は、光に対して透過性とすることができる。
ン、30〜100ミクロン、30〜90ミクロン、30〜80ミクロン、30〜70ミクロン、30〜60ミクロン、30〜50ミクロン、40〜100ミクロン、40〜90ミクロン、40〜80ミクロン、40〜70ミクロン、40〜60ミクロン、または40〜50ミクロン。前述のことは例にすぎず、チャネル434の高さHchは、他の範囲(例えば、上記にリストした端点のいずれかによって画定される範囲)とすることができる。
クロン、7〜15ミクロン、7〜10ミクロン、8〜15ミクロン、8〜10ミクロン。前述のことは例にすぎず、近位開口452における接続領域442の幅Wconは、前述の例と異なるもの(例えば、上記にリストした端点のいずれかによって画定される範囲)とすることができる。
ことができる:40ミクロン〜300ミクロン、50ミクロン〜550ミクロン、60ミクロン〜500ミクロン、70ミクロン〜180ミクロン、80ミクロン〜160ミクロン、90ミクロン〜140ミクロン、100ミクロン〜120ミクロン、または前述の端点の1つを含む任意の範囲。
さらに別の例として、接続領域442および隔離領域444を、実質的に長方形として図5に示してあるが、接続領域442および隔離領域444の一方または両方を他の形状にすることができる。そのような形状の例として、楕円形、三角形、円形、砂時計形(hourglass-shaped)、その他が挙げられる。
図6の滞留囲いには、接続領域642、および隔離領域644を含む隔離構造646を含めることができる。接続領域642には、チャネル434への近位開口652、および
隔離領域644への遠位開口654を含めることができる。図6に示す例において、接続領域642は、その幅Wconが、近位開口652から遠位開口654まで増大するように、拡張する。しかしながら、形状以外は、接続領域642、隔離構造646、および隔離領域644は、上記で考察したような、図5の接続領域442、隔離構造446、および隔離領域444と概して同様にすることができる。
る、例を示す。図9は、生物学的微小物体904を含む、サンプル材料902が、マイクロ流体デバイス400のチャネル434中に流入される、例を示す。
、抗体を含む材料が挙げられる。
、抗体(例えば、IgG型抗体)などの、治療用タンパク質である。すなわち、選択された生物学的微小物体1002は、細胞表面マーカーなどの特定の生物学的物質を生成する(例えば、発現させる)ことについて陽性の試験結果を示す、生物学的微小物体802の1つまたは2つ以上とすることができるとともに、非選択の生物学的微小物体1004は、前述のことについて陽性の試験結果を示さない、生物学的微小物体802とすることができる。生物学的微小物体802をそれで前処理することのできる、好適なアッセイ材料としては、対象とする特定の生物学的物質に結合するとともに、エネルギー1206を放射する標識を含む、試薬が挙げられる。
いくつかの態様においては、制御モジュール472は、制御/監視機器480にサンプル材料902内の生物学的微小物体904の画像を取り込ませることによって、ステップ
104において第1の試験を実行することができる。既知の画像解析アルゴリズムで構成することのできる、制御モジュール472は、画像を解析して、所望の特性を有する生物学的微小物体904のいくつかを識別することができる。代替的に、人間のユーザが、取り込まれた画像を解析することができる。
含む、サンプル材料902を一掃することができる。図16において、チャネル134を通るフラッシング媒体の流れは、1602のラベルが付けてある。フラッシング媒体の流れ1602は、流れ1602の速度が、上述のような最大侵入深さDpに対応する、最大流速Vmaxより下に維持されるように、制御することができる。また上述したように、このことは、選択された生物学的微小物体1202、1204、1206を、それらのそれぞれの囲い436、438、440の隔離領域444に維持し、チャネル434または囲い436、438、440の1つからの材料が、別の囲いを汚染することを防止する。いくつかの態様において、フラッシング媒体は、本明細書に開示される断面積、例えば、約3000から6000平方ミクロンまたは約2500から400平方ミクロン、を有するチャネル434中に流される。フラッシング媒体は、本明細書に開示された流量:例えば、約0.05から5.0μL/sec(例えば、約0.1から2.0、0.2から1.5、0.5から1.0μL/sec、または約1.0から2.0μL/sec)で、チャネル中に流すことができる。ステップ106の一部としてチャネル434を一掃することには、複数回、チャネル434を洗い流すことを含めることができる。
たは選択された生物学的微小物体をさらに処理することができる、別のデバイス(図示せず)に配送することができる。非選択の生物学的微小物体は、後に、保持囲いから除去して、廃棄することができる。
生物学的微小物体が生存する生物学的微小物体1002に対応する色を示すか、および/またはどれが、死亡した生物学的微小物体1002に対応する色を示すかを判定することができる。代替的に、人間オペレータが、検出器224からの画像を解析することができる。したがって、そのように構成された検出器224および/または制御モジュール230は、特定の特性(例えば、第1の特性または後続の特性)について、マイクロ流体デバイスにおける流路内の液体媒体内の微小物体を試験する試験手段の、1つまたは2つ以上の例とすることができる。
分1904が囲い436、438、440の隔離領域444からチャネル434中に拡散する最小期間Tdiffよりも小さい、期間Tloadにわたり、アッセイ材料1910が、近位開口452に隣接する所定の場所に装入される。この文脈において使用される、「かなりな量」とは、どの滞留囲いから分析物が来たかについての正確な検出に干渉するのに十分である、分析物成分の検出可能な量を意味する。最小流速Vminは、様々な異なるパラメータの関数である可能性がある。そのようなパラメータの例としては、チャネル434の長さ、囲い436、438、440の接続領域442の長さLcon、分析物成分1904の拡散率、媒体粘度、大気温度、その他が挙げられる。最小流速Vminの例としては、少なくとも約0.04μL/sec(例えば、少なくとも約0.10、0.11、0.12、0.13、0.14μL/sec以上)が挙げられる。
アッセイ材料1910を装入した後に設けられた培養期間は、生物学的微小物体1202、1204、1206が、対象とする分析物1902を生成するのに、および分析物成分1904が、囲い436、438、440の隔離領域444から対応する接続領域442または近位開口452へと拡散するのに、十分とすることができる。例えば、培養期間は、分析物成分1904に、チャネル434中に拡散するのに十分な時間を与えることができる。
モジュール472は、制御/監視機器480に、対象とする分析物がチャネル434中に拡散するのに十分な期間、生物学的微小物体を培養させることができる。例えば、抗体などのタンパク質分析物の場合には、制御モジュール472は、生物学的微小物体がチャネル434から分離される、1ミクロン毎に約2秒に等しい、拡散のための時間を与えることができる。タンパク質および抗体よりもはるかに小さいその他の分析物に対しては、拡散に必要な時間は、1ミクロン毎に1.5秒以下のように、より小さくてもよい(例えば、1.25s/μm、1.0s/μm、0.75s/μm、0.5s/μm、以下)。逆に、タンパク質、または抗体よりもはるかに大きい、その他の分析物に対しては、拡散に割り当てられた時間は、ミクロン毎に2.0秒以上など、より大きくてもよい(例えば、2.25s/μm、2.5s/μm、2.75s/μm、3.0s/μm、以上)。
アッセイ材料1910は、対象とする分析物の分析物成分1904と相互作用するとともに、その相互作用から検出可能な反応を生成するように構成することができる。図20に示すように、滞留囲い436、438内の生物学的微小物体1202、1204からの分析物成分1904は、滞留囲い436、438の近位開口452に隣接するアッセイ材料1910と相互作用して、局所化された、検出可能な反応を生成する。しかしながら、滞留囲い440内の生物学的微小物体1206は、対象とする分析物1902を生成しない。結果的に、そのような局所化された反応(例えば、2002のような)は、滞留囲い440の遠位開口452に隣接しては発生しない。
さらに、アッセイ材料1910内の捕捉微小物体(例えば、生物学的微小物体、ビーズ、その他)は、隔離領域444中に配置することができる。例えば、DEP力、その他を使用して、捕捉微小物体を選択して隔離領域444中に移動させることができる。滞留囲いの隔離領域内に配置される捕捉微小物体については、捕捉微小物体を、生物学的微小物体に近接して、および/または生物学的微小物体によって占拠される部分とは別個の、隔離領域の一部分内(例えば、小区画(sub-compartment)内)に、配置することができる。
生物学的微小物体、の例としては、生物学的微小物体(例えば、レポータ生物学的微小物体)、(例えば、合成、または膜製剤由来の)リポソーム、リポソーム被覆マイクロビーズ、脂質ナノラフト(lpid nanorafts)(Ritchieら、「Reconstitution of Membrane Proteins in Phospholipid Bilayer Nanodiscs」、Methods Enzymol.、464:211〜231(2009)を参照)、その他が挙げられる。
標識2222の例としては、ルミネセンス標識(例えば、蛍光標識)を含む標識剤、および切断(cleavage)時に蛍光を発する信号分子を切断することのできる酵素を含む標識剤が挙げられる。
親和剤2404は、同じ分析物成分1904の第2の領域2304、または異なる分析物成分を特異的に結合することを可能にすることができる。さらに、第1の親和剤2402および第2の親和剤2404は、任意選択で、分析物成分1904の第1の領域2304および第2の領域2304を同時に結合することができる。
ように構成することができる。図25のプロセス2500は、局所化された反応2002が、生物学的微小物体1202、1204、1206の陽性動作を指示しているかどうかを監視して、それを判定することを実行するための、制御モジュール472のオペレーションの例である。
御モジュール472は、ステップ2502において得られた最終画像から、検出された反応1002に関するデータを抽出し、抽出されたデータが陽性結果を示すかどうかを判定することができる。任意の数の異なる基準を使用することができる。例えば、検出された反応2002は、ルミネッセンスとすることが可能であり、陽性結果を判定するための基準には、閾値を超えるルミネセンスの強度、閾値を超えるルミネセンスの輝度、所定のカラーレンジに入るルミネセンスの色、その他を含めることができる。ステップ2508において、制御モジュール472が、検出された反応が陽性であると判定する場合には、制御モジュール472は、ステップ2510に進むことができ、そこで制御モジュール472は、陽性の生物学的微小物体1202を収納するものとして、現行の滞留囲い436を識別することができる。ステップ2508における判定が陰性である場合には、制御モジュール472は、検出された反応がそれに対して関係付けられた、次の滞留囲い438に対して、ステップ2508を繰り返すことができる。
物体)は、n+1回の一連の試験に供することができる。いくつかの態様においては、n+1試験のそれぞれは、異なる試験とすることが可能であり、いくつかの態様においては、n+1試験のそれぞれは、異なる特性について試験することができる。したがって、プロセス100は、生物学的微小物体の初期混合物から、それぞれが異なるものとすることのできるn+1試験に陽性の試験結果を生じる群を分類することが可能であり、いくつかの実施形態においては、プロセス100は、生物学的微小物体の初期混合物から、n+1の異なる特性について陽性の試験結果を生じる群を分類することができる。
たは2つ以上が、その滞留囲い(例えば、436)内で生物学的微小物体のクローンコロニー(clonal colony)3002を生成するのを許容することができる。次いで、プロセス100(例えば、ステップ108および110)の全部または一部を使用して、コロニー3002を試験または分析することができる。代替的に、生物学的微小物体を、上記で考察したように、分離して再試験することができる。さらに別の代替形態においては、プロセス100が完了する前に(例えば、ステップ106または108の後であるが、ステップ110の前に)、生物学的微小物体が、コロニーに成長するのを許容することができる。
実施例1−ヒトCD45に結合する能力のあるIgG抗体の分泌のための、マウス脾臓細胞のスクリーニング
ヒトCD45に結合するIgG型抗体を分泌する、マウス脾臓細胞を識別するために、スクリーニングを実行した。実験設計には、以下のステップを含めた。
1. CD45抗原被覆ビーズの生成;
2. マウス脾臓細胞を採取;
3. マイクロ流体デバイス中に細胞を装入;および
4. 抗原特異性についての検定。
CD45抗原被覆マイクロビーズは、以下の方法で生成した。
50μgの無担体CD45を、500μLのPBS(pH7.2)に再懸濁させた。
Slide−A−Lyzer Miniカップを、500μLのPBS(pH7.2)で洗滌し、次いで微量遠心管(microfuge tube)に追加した。
50μLの0.1μg/μL CD45溶液を、洗滌されたSlide−A−Lyzer Miniカップに加えた。
NGS−OEG4−Biotinを、室温で1時間、CD45抗原で培養した。
500μLのSpherotech社のストレプトアビジン被覆ビーズを、微量遠心管中にピペット注入し、PBS(pH7.4)中で3回洗浄し(1000μL/洗浄)、次いで3000RCF(Relative Centrigugal Force)で5分間、遠心分離した。
このビーズを、500μl PBS(pH7.4)に再懸濁させて、結果として、5mg/mlのビーズ濃度を得た。
CD45で免疫化されたマウスからの脾臓を採取し、DMEM媒体+10%FBS中に置いた。はさみを使用して、脾臓を切り刻んだ。
切り刻まれた脾臓を、40μmセルストレーナ(cell strainer)内に入れた。単独細胞を、10mlピペットで、セルストレーナを通して洗浄した。ガラス棒を使用して、脾臓をさらに砕いて、単独細胞を、セルストレーナを通過させて、その後に、単独細胞を、10mlピペットでセルストレーナを通して、再び洗浄した。
赤血球を、市販キットを用いて溶解させた。
細胞を200×Gで遠心沈殿させて、未処理の脾臓を、2e8細胞/mlの濃度で、10mlピペットでDMEM媒体+10%FBS内で再懸濁させた。
脾臓細胞は、マイクロ流体チップ中に移して、囲い当たり20〜30個の細胞を収容する囲い中に装入した。100μLの媒体を、1μL/sでデバイスを通過して流し、不要な細胞を取り除いた。温度は、36℃に設定し、培地は、0.1μL/secで30分間、灌流させた。
1:2500ヤギ抗マウスF(ab')2−Alexa568を含有する細胞媒体を調製した。
100μLのCD45ビーズを、1:2500希釈のヤギ抗マウスF(ab')2−Alexa568を含有する、22μLの細胞媒体内で再懸濁させた。
再懸濁されたCD45ビーズを、次に、それらが脾臓細胞を収納する囲いに隣接するが、すぐ外側に位置するまで、1μL/secの流量で、マイクロ流体チップの主チャネルに流入させた。次いで、流体流を停止させた。
次いで、マイクロ流体チップは、明視野で撮像されて、ビーズの場所を特定した。
次に、Texas Red Filterを使用して、細胞とビーズの画像を取り込んだ。画像は、1時間の間、5分ごとに採取し、各露出は1000ms続き、利得は5であった。
IgG−isotype抗体が、ある囲いから出て、それらがCD45被覆ビーズに結合することができる主チャネル中へ拡散する拡散を反映して、陽性の信号がビーズ上で発達するのを観察した。抗CD45抗体のビーズへの結合によって、二次ヤギ抗マウスIgG−568が、ビーズと連携して、検出可能な信号を生成するのを可能にした。図31A〜31Cおよび白の矢印を参照。
本発明の方法を使用すると、陽性信号に関連づけられた脾臓細胞の各群を、分離させ、単独細胞として新規の囲いに移動させて、再検定することも可能である。このようにして、抗CD45IgG抗体を発現させている単独細胞を検出することもできる。
Claims (79)
- マイクロ流体デバイスであって、
第1の流体媒体の流れを包含するように構成された流動領域と、
マイクロ流体滞留囲いであって、
第2の流体媒体を収納するように構成された隔離領域を含む隔離構造、および
前記隔離領域を前記流動領域に流体的に接続する接続領域を含む、マイクロ流体滞留囲いと
を含み、
前記流動領域および前記マイクロ流体滞留囲いは、実質的に流体媒体で充填されており、
前記第2の媒体の成分が、前記第1の媒体中に拡散することが可能であるか、または前記第1の媒体の成分が、前記第2の媒体中に拡散することが可能であり、
前記流動領域から前記隔離領域中への前記第1の媒体の流れが実質的にない、マイクロ流体デバイス。 - 流動領域の少なくとも一部を含むマイクロ流体チャネルをさらに含み、接続領域が、マイクロ流体チャネルの中への近位開口と、隔離領域の中への遠位開口とを含む、請求項1の記載のデバイス。
- 接続領域の近位開口におけるチャネルの幅が、約50ミクロンから約500ミクロンの間である、請求項2の記載のデバイス。
- 近位開口から遠位開口までの接続領域の長さLconは、第1媒体の接続領域中への侵入深さDp以上である、請求項1〜3のいずれか一項に記載のデバイス。
- 近位開口から遠位開口までの接続領域の長さLcon、および前記接続領域の前記近位開口の幅Wconが、前記隔離領域内の微小物体を、前記接続領域を通過してチャネル中に移動しないように保つのに十分である、請求項1〜5のいずれか一項に記載のデバイス。
- 近位開口から遠位開口までの接続領域の長さLconは、前記接続領域の前記近位開口の幅Wconの少なくとも2.0倍である、請求項5に記載のデバイス。
- 近位開口から遠位開口までの接続領域の長さLcon、および前記接続領域の前記近位開口の幅Wconが、5.0μL/sec以下の流量で流れる第1の媒体の、滞留囲い中への侵入深さが、前記長さLcon未満となるように寸法決めされている、請求項1〜6のいずれか一項に記載のデバイス。
- 接続領域の近位開口は、約20ミクロンから約60ミクロンの間の幅conを有する、請求項1〜6のいずれか一項に記載のデバイス。
- 近位開口から遠位開口までの接続領域の長さLconが、25℃において、第2の媒体の成分が、約10分内に、隔離領域から前記接続領域を介してマイクロ流体チャネル中に拡散することができるのに十分に短い、請求項2〜8のいずれか一項に記載のデバイス。
- 近位開口から遠位開口までの接続領域の長さLconが、約20ミクロンから約500ミクロンの間である、請求項1〜9のいずれか一項に記載のデバイス。
- マイクロ流体デバイス内の生物学的微小物体を分析する方法において、前記デバイスは
、少なくとも1つのマクロ流体滞留囲いがそれに流体的に接続されている、マイクロ流体チャネルを含み、前記少なくとも1つの滞留囲いは、隔離領域と、前記隔離領域を前記チャネルに接続する接続領域とを含む、流体隔離構造を含む方法であって、
1つまたは2つ以上の生物学的微小物体を、前記少なくとも1つの滞留囲い中に装入すること;
前記装入された生物学的微小物体を、前記生物学的微小物体が、対象とする分析物を生成することを可能にするのに十分な時間、培養すること;
前記少なくとも1つの滞留囲いの前記接続領域から前記チャネルへの開口に隣接して、前記チャネル内に前記捕捉微小物体を配置することであって、前記捕捉微小物体は、前記対象とする分析物に特異的に結合することのできる、少なくとも1つのタイプの親和剤を含むこと;および
前記対象とする分析物への前記捕捉微小物体の結合を監視すること
を含む、方法。 - 装入することが、生物学的微小物体の1つまたは2つ以上を、少なくとも1つの滞留囲いの隔離領域(単数または複数)中に装入することを含む、請求項11に記載の方法。
- 生物学的微小物体が生体細胞である、請求項11または12に記載の方法。
- 生体微小物体を装入することが、
生体微小物体の群を、マイクロ流体デバイスのチャネル中に流すこと;および
群の1つまたは2つ以上の生体微小物体を、少なくとも1つの滞留囲いのそれぞれの中に移動させることを含む、請求項11〜13のいずれか一項に記載の方法。 - 少なくとも1つの滞留囲いに装入することの後に、チャネル内に残留する生体微小物体を洗い出すことをさらに含む、請求項11〜14のいずれか一項に記載の方法。
- 洗い出すことが、装入された生体微小物体を少なくとも1つの滞留囲いから取り除くことなく、チャネルから生体微小物体を取り除くことである、請求項11〜14のいずれか一項に記載の方法。
- 生体微小物体を装入することが、所定の基準に合致する、群からの前記生体微小物体の個々のものを選択することをさらに含み、
選択することが、前記生体微小物体がチャネル内または接続領域内または少なくとも1つの滞留囲いの隔離領域内にある間に実行される、請求項11〜16のいずれか一項に記載の方法。 - 捕捉微小物体を配置することが、
前記捕捉微小物体をチャネル内に流すこと、および
前記捕捉微小物体が、少なくとも1つの滞留囲いの接続領域(単数または複数)からの開口(単数または複数)に隣接するように、前記流れを実質的に停止すること
を含む、請求項11〜17のいずれか一項に記載の方法。 - 捕捉微小物体が標識を含む、請求項11〜18のいずれか一項に記載の方法。
- 捕捉微小物体の対象とする分析物への結合を監視することが、前記捕捉微小物体の凝集を監視することによって達成される、請求項11〜19のいずれか一項に記載の方法。
- 捕捉微小物体をチャネル内に配置することが、捕捉微小物体と標識剤の混合物を前記チャネル中に配置することを含む、請求項11〜20のいずれか一項に記載の方法。
- 標識剤が蛍光標識を含む、請求項21に記載の方法。
- 対象とする分析物が抗体である、請求項11〜22のいずれか一項に記載の方法。
- 少なくとも1つのタイプの親和剤が、抗体によって特異的に認識される抗原である、請求項23に記載の方法。
- 抗原が、タンパク質、炭水化物、脂肪、核酸、代謝物、抗体、またはそれらの組合せの1つである、請求項24に記載の方法。
- 少なくとも1つのタイプの親和剤が、Fc分子、抗体、Protain A、またはProtein Gである、請求項23に記載の方法。
- 1つまたは2つ以上の生物学的微小物体によって生成された、対象とする分析物が、少なくとも1つの滞留囲いからチャネル中へ拡散する、11〜26のいずれか一項に記載の方法。
- 1つまたは2つ以上の生物学的微小物体によって生成された、対象とする分析物が、隔離領域から少なくとも1つの滞留囲いの接続領域中へ拡散する、11〜26のいずれか一項に記載の方法。
- マイクロ流体デバイスが複数の滞留囲いを含み、前記滞留囲いのそれぞれは、隔離領域と、該隔離領域をチャネルに流体的に接続する接続領域とを含む、流体隔離構造を含み、
捕捉微小物体を配置することは、前記複数の滞留囲いの前記接続領域から前記チャネルへの開口に隣接する前記チャネルを、前記捕捉微小物体、または捕捉微小物体と標識剤の混合物で、実質的に充填することを含む、請求項11〜28のいずれか一項に記載の方法。 - 少なくとも1つの滞留囲いの接続領域が、チャネル内を最大許容流量Vmaxで流れる媒体の侵入深さDpよりも大きい、長さLconを有する方法であって、
前記チャネルのどの流れも、前記最大許容流量Vmax未満に保つことをさらに含む、請求項11〜29のいずれか一項に記載の方法。 - 捕捉微小物体の対象とする分析物への結合を監視することの後に、前記捕捉微小物体をチャネルから洗い流すことをさらに含む、請求項11〜30のいずれか一項に記載の方法。
- 少なくとも1つの滞留囲いの接続領域が、チャネル内を最大許容流量Vmaxで流れる媒体の侵入深さDpよりも大きい、長さLconを有し、
洗い流すことが、前記最大許容流量Vmax未満で、前記チャネル内にフラッシング媒体を流すことを含む、請求項31に記載の方法。 - 制御機器にマイクロ流体デバイスにおける方法を実行させるための、非一時的機械可読命令を記憶するための機械可読記憶デバイスであって、
前記マイクロ流体デバイスは、少なくとも1つのマクロ流体滞留囲いがそれに流体的に接続されている、マイクロ流体チャネルを含み、前記滞留囲いは、隔離領域と、前記隔離領域を前記チャネルに接続する接続領域とを含む、流体隔離構造を含み、前記方法は、
1つまたは2つ以上の生物学的微小物体を、前記少なくとも1つの滞留囲い中に装入すること;
前記装入された生物学的微小物体を、前記生物学的微小物体が対象とする分析物を生成することを可能にするのに十分な時間、培養すること;
前記接続領域から前記チャネル中への開口に隣接して、捕捉微小物体を配置することであって、前記捕捉微小物体は、前記対象とする分析物に特異的に結合することのできる、少なくとも1つのタイプの親和剤を含むこと;および
前記対象とする分析物への前記捕捉微小物体の結合を監視すること
を含む、前記機械可読記憶デバイス。 - 装入された生物学的微小物体を培養することが、(1)前記生物学的微小物体が対象とする分析物を生成するのを可能にするのに、および(2)前記対象とする分析物が、滞留囲いから出てチャネル中へと拡散するのを可能にするのに、十分な時間、実行される、請求項33に記載の記憶デバイス。
- 生物学的微小物体を装入することが、生物学的微小物体の群をマイクロ流体デバイスのチャネル中に流すこと、および前記群の1つまたは2つ以上の生物学的微小物体を少なくとも1つの滞留囲い中に移動させることを含む、請求項33に記載の記憶デバイス。
- 移動させることが、前記群の1つまたは2つ以上の生物学的微小物体を、少なくとも1つの滞留囲いの隔離領域(単数または複数)中に移動させることを含む、請求項34に記載の記憶デバイス。
- マイクロ流体デバイスが、それぞれはチャネルに接続された複数の滞留囲いを含み、それぞれの前記滞留囲いは、隔離領域と、該隔離領域を前記チャネルに流体的に接続する接続領域とを含む、流体隔離構造を含み、
移動させることが、前記生物学的微小物体の単独の1つを前記複数の滞留囲いのそれぞれの中に移動させることを含む、請求項34または35に記載の記憶デバイス。 - 制御機器が、光電式ピンセットを含み、
1つまたは2つ以上の生物学的微小物体を移動させることが、前記光電式ピンセットを制御することによって達成される、請求項33〜37のいずれか一項に記載の記憶デバイス。 - 1つまたは2つ以上の生物学的微小物体を移動させることが、
マイクロ流体デバイス内の生物学的微小物体の群のいくつかの画像を取り込むこと;
所定の基準に合致する、前記群からの1つまたは2つ以上の生物学的微小物体を選択すること;
前記1つまたは2つ以上の選択された生物学的微小物体を、前記少なくとも1つの滞留囲い中に移動させることを含む、請求項33〜38のいずれか一項に記載の記憶デバイス。 - 生物学的微小物体を選択するための所定の基準が、閾値サイズを超える、請求項37に記載の記憶デバイス。
- 生物学的微小物体を選択するための所定の基準が、約5ミクロンから約150ミクロンの直径の、横断面における丸みのある形状を有する、請求項40に記載の記憶デバイス。
- 1つまたは2つ以上の選択された生物学的微小物体を移動させることは、それぞれの選択された生物学的微小物体から少なくとも1つの滞留囲い中への経路をマッピングすることを含む、請求項33〜41のいずれか一項に記載の記憶デバイス。
- それぞれの選択された生物学的微小物体を移動させることは、前記選択された生物学的微小物体を、経路に沿って少なくとも1つの滞留囲い中に移動させることを含む、請求項42に記載の記憶デバイス。
- 1つまたは複数の選択された生物学的微小物体を移動させることは、前記生物学的微小物体を捕捉して移動させる、デバイス内の動的なDEP力を発生させることを含む、請求項34〜43のいずれか一項に記載の記憶デバイス。
- 捕捉微小物体を配置することは、
捕捉微小物体を、接続領域からチャネル中への開口に隣接する、前記チャネル内の領域へと流すように、チャネル内の媒体の流れを制御すること、および
前記流れを実質的に停止することを含む、請求項33〜44のいずれか一項に記載の記憶デバイス。 - チャネル内の媒体の流れを制御することが、マイクロ流体デバイスの前記チャネルと流体的に接続された出入口チューブ上のバルブを起動することを含む、請求項45に記載の記憶デバイス。
- 方法が、1つまたは2つ以上の生物学的微小物体を少なくとも1つの滞留囲い中への装入が完了した後に、チャネル内に残留するどの生物学的微小物体も洗い出すことをさらに含む、請求項33〜46のいずれか一項に記載の記憶デバイス。
- 少なくとも1つの滞留囲いの接続領域が、チャネル内を最大許容流量Vmaxで流れる媒体の侵入深さDpより大きい長さLconを有し、
洗い流すことが、前記最大許容流量Vmax未満で、前記チャネル内にフラッシング媒体を流すことを含む、請求項47に記載の記憶デバイス。 - 捕捉微小物体を配置することが、少なくとも1つの滞留囲いの接続領域または隔離領域からの開口の内側に、前記捕捉微小物体のいくつかを配置することを含む、請求項33〜48のいずれか一項に記載の記憶デバイス。
- 捕捉微小物体を配置することが、少なくとも1つの滞留囲いの接続領域の開口に隣接して、前記捕捉微小物体でチャネルを実質的に充填することを含む、請求項33〜49のいずれか一項に記載の記憶デバイス。
- 捕捉微小物体を配置することが、光電式ピンセットを使用することを含む、請求項33〜50のいずれか一項に記載の記憶デバイス。
- 捕捉微小物体が標識を含む、請求項33〜51のいずれか一項に記載の記憶デバイス。
- 標識が、蛍光標識である、請求項52に記載の記憶デバイス。
- 捕捉微小物体の対象とする分析物への結合を監視することが、標識に由来するルミネセンスの画像を取り込むことを含む、請求項52または53に記載の記憶デバイス。
- 配置することが、接続領域からチャネル中への開口に隣接して、捕捉微小物体と、標識を含む標識剤との混合物を配置することを含む、請求項33に記載の記憶デバイス。
- 画像が、約10ミリ秒から2秒の露出時間から生成される、請求項54または55に記載の記憶デバイス。
- 捕捉微小物体の対象とする分析物への結合を監視することが、標識または標識剤に由来するルミネセンスの複数の画像を取り込むこと、および検出されたルミネセンスを平均化することを含む、請求項52〜56のいずれか一項に記載の記憶デバイス。
- 捕捉微小物体の対象とする分析物への結合を監視することが、接続領域からの開口に隣接する領域からのルミネセンスが、閾値強度を超えるかどうかを判定することを含む、請求項55に記載の記憶デバイス。
- 方法が、隣接する領域からのルミネセンスが閾値強度を超えればいつも、接続領域を含む滞留囲いが、対象とする分析物を発現する1つまたは2つ以上の生物学的微小物体を収納していると識別することをさらに含む、請求項58に記載の記憶デバイス。
- 捕捉微小物体の対象とする分析物への結合を監視することの後に、前記捕捉微小物体をチャネルから洗い流すことを含む、請求項33〜59のいずれか一項に記載の記憶デバイス。
- 少なくとも1つの滞留囲いの接続領域が、チャネル内を最大許容流量Vmaxで流れる媒体の侵入深さDpより大きい長さLconを有し、
洗い流すことが、前記最大許容流量Vmax未満で、前記チャネル内にフラッシング媒体を流すことを含む、請求項60に記載の記憶デバイス。 - 少なくとも1つの滞留囲いの接続領域が、チャネル内を最大許容流量Vmaxで流れる媒体の侵入深さDpより大きい長さLconを有し、
前記方法は、前記チャネルのどの流れも、前記最大許容流量Vmax未満に保つことをさらに含む、請求項33〜61のいずれか一項に記載の記憶デバイス。 - 微小物体を分類する方法であって、
生物学的微小物体をマイクロ流体デバイスの流路中に装入すること;
前記流路内の前記微小物体に対して第1の特性についての第1の試験を実行すること;
前記陽性の微小物体のいくつかを、前記マイクロ流体デバイス内の非流動スペース中に移動させることであって、前記陽性の微小物体のいくつかは、前記第1の試験に応答して、第1の特性に対して、陽性の試験結果を生じること;および
前記非流動スペース内の前記陽性の微小物体のいくつかに対して、第2の特性のついての第2の試験を実行することを含む、前記方法。 - 第1の特性が、微小物体の特定の生物学的状態である、請求項63に記載の方法。
- 特定の生物学的状態は、生物学的微小物体をの特定の外見に対応する、請求項64に記載の方法。
- 特定の生物学的状態は、細胞表面マーカーを発現させる、生物学的微小物体に対応する、請求項64または65に記載の方法。
- 第1の試験を実行することが、流路内の陽性の微小物体のいくつかからの放射線を検出することを含み、
前記放射線は第1の特性を指示する、請求項63〜66のいずれか一項に記載の方法。 - 陽性の微小物体のいくつかは、対象とする生物学的物質に結合されたアッセイ材料を含み、
前記アッセイ材料は放射線を放射する、請求項67に記載の方法。 - 第1の試験を実行することが、第1の特性に対して陽性の試験結果を生じるときの強度閾値を超える強度で放射線を放射する、微小物体のいくつかだけを識別することをさらに含む、請求項68に記載の方法。
- 第1の試験を実行することが、第1の特性に対して陽性の試験結果を生じるときの強度閾値未満の強度で放射線を放射する、微小物体のいくつかだけを識別することをさらに含む、請求項69に記載の方法。
- 対象とする分析物がタンパク質である、請求項66〜70のいずれか一項に記載の方法。
- 移動させることが、流路から非流動スペース中へ、陽性の微小物体のいくつかだけを移動させることを含む、請求項63〜71のいずれか一項に記載の方法。
- 非流動スペースが、マイクロ流体デバイスの内側の保持囲いの内部スペースを含む、請求項63〜72のいずれか一項に記載の方法。
- 微小物体の陽性のいくつかを、流路から非流動スペース中に移動させることが、
第1の光パターンをマイクロ流体デバイス中に投射することによって微小物体の陽性のいくつかを捕捉する、前記流路内の光トラップを作成すること;および
前記マイクロ流体デバイス中に投射された前記第1の光パターンを変更することによって、前記光トラップを、前記流路から前記非流動スペース中に移動させること
を含む、請求項63〜73のいずれか一項に記載の方法。 - 微小物体を分類するシステムであって、
マイクロ流体デバイスであって、
流体媒体を収納する筐体と、
前記流体媒体の流れのための、前記筐体内の流路と、ここで前記筐体は流体媒体で充填されている、
前記流路から、前記筐体内の非流動スペース中への前記流体媒体の直接流を妨げるように構成された、前記筐体の中の障壁と
を含む、前記マイクロ流体デバイス;
特定の特性について、前記流路内の微小物体を試験するための試験手段;および
前記特定の特性に対して陽性の試験結果を示す微小物体の陽性のいくつかを、前記特定の特性に対して陰性の試験結果を示す前記微小物体の陰性のいくつかから、前記陽性の微小物体または前記陰性の微小物体の一方を、他方を除き選択して、前記流路から前記非流動スペース中に移動させることによって、分離するための分離手段
を含む、前記システム。 - 試験手段が、微小物体に対して第1の試験を実施するためのものであり、
前記試験手段が、筐体の中の陽性の微小物体に対して後続の試験をさらに実施するためのものであり、
前記後続の試験が、前記第1の試験と異なる試験である、請求項75に記載のシステム。 - 試験手段が、流路内の微小物体のいくつかからの放射線を検出することによって、第1の試験をさらに実行するためのものである、請求項76に記載のデバイス。
- 非流動スペースが、マイクロ流体デバイスの内側の保持囲いの内部スペースを含む、請求項75〜77のいずれか一項に記載のデバイス。
- 光電式ピンセットデバイスをさらに含む、請求項75〜78のいずれか一項に記載のデバイスであって、
陽性の微小物体を流路から非流動スペース中に移動させることが、
光パターンをマイクロ流体デバイス中に投射することによって、前記陽性の微小物体を捕捉する、前記流路内の光トラップを作成すること、および
前記マイクロ流体デバイス中に投射された前記光パターンを変更することによって、前記流路から前記非流動スペース中へ前記光トラップを移動させること
を含む、前記デバイス。
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