JP2020099325A - 誘電泳動(dep)を用いた標的細胞濃度の改善 - Google Patents
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Abstract
Description
スに関する。とりわけ、この方法により、検体内に標的細胞が低い濃度で存在する場合で
あっても標的細胞を迅速に捕捉できるよう、マイクロ流体デバイス中の検体の比較的高い
スループット(好ましくは、100mlまで、又は10mlまで、又は1mlまでの検体
量を用いて)が可能となる。この方法は、検体が流れ通る複数の領域又はチャンバーを利
用するものであり、ここで、該領域又はチャンバーは、第1の捕捉領域が第2のチャンバ
ーよりも大きな領域及び速い流量を有し、該第2のチャンバーは該第1の捕捉領域の下流
に位置されると共に、該第1の捕捉領域で捕捉された物質を更に濃縮するためにより小さ
く、より遅い流量を有するよう構成される。
。例えば、結核(TB)は、ほとんどのケースが治癒可能であるにもかかわらず、年間2
00万人の死をもたらしている。入手可能な有効ワクチンが無い中、この病気を排除する
ためには早期診断及び効果的な治療が重要である。TB試験を必要としている患者の推定
60%が地域社会に根ざした保健センターにいるものの、多剤耐性結核(MDR−TB)
の診断試験は、高価で複雑な実験室設備や、紹介機関又はサテライトラボで見つかるよう
な高度に熟練したスタッフを必要とする。薬剤耐性マーカーのパネルを含め、結果が数週
間返ってこないこともあり、その間に感染が地域社会内に広がる可能性がある。
づいていることである。しかしながら、提案されているPOCシステムにはかなりのボト
ルネックがなお存在し、その多くは、病原体濃度の潜在的に低い検体がより濃縮された量
の病原性物質を提供するために処理されなければならないという、試験用検体の前処理に
関連する。ポイントオブケア診断の提供に真に適した許容可能な時間枠内で比較的大量の
検体を処理することには課題もある。
れた時に、誘電体粒子又は分極性粒子に力が働いて誘電体粒子又は分極性粒子を動かす。
DEPの動きは、電極表面に向かって(正のDEP)又は電極表面から遠ざかるように(
負のDEP)誘導することができる。
胞を濃縮するためにDEPを使用することができる。DEP電極は、マイクロ流体チャネ
ル内部の指定領域上の検体流中に漂う標的細胞を選択的にトラップするように調節され、
その一方で、不要な細胞及び物質は、フローによってマイクロ流体チャネルを通じて出続
ける。これには、流体力学的な力に対抗して細胞をトラップし続けるのに十分強い、標的
に特異的なDEP力を必要とする。標的細胞は電極表面で捕捉でき、その後電場をオフに
することで放出できるので、DEPの作業は、トラップに基づく細胞の分離及び濃縮に効
果的である。
おいて制限されている。とりわけ、検体中に病原体又は標的細胞が非常に低い濃度でしか
存在していないかも知れない場合においては、比較的高い検体量がマイクロ流体システム
中を流れる必要がある。仮に検体が典型的なDEPマイクロ流体システム中を高すぎる流
量で流れる場合、標的細胞を捕捉する効率が低下する−理論によって制限されることを望
むこと無く、高い流量は以下の理由のために有害であると考えられる、(i)電極からよ
り遠くにある細胞が受ける力はより小さく、それゆえに流体力学的な力に負け得るため、
捕捉を逃れる細胞がある、(ii)経時的に、先にトラップされた細胞を実際上洗い落と
してしまう。従って、POC診断プロセス全体にかなりの時間を加えながら、DEPの捕
捉はゆっくりと行われる必要があるであろう。
マイクロ流体デバイスを設ける工程と;
ここで、前記デバイスは、少なくとも一つの第1の捕捉領域と;前記第1の捕捉領域
の下流で前記第1の捕捉領域と流体連通する第2の領域と;を含み、
前記第1の捕捉領域は、標的粒子を選択的且つ放出可能に捕捉するための第1の手
段を含み、前記手段は、前記第1の捕捉領域中を流れる検体が前記手段の上を流れるよう
に構成され;
前記第2の領域は、前記第1の捕捉領域よりも容量が小さく、標的粒子を捕捉する
第2の手段を含み、前記第2の捕捉領域中を流れる検体が第2の手段(them)の上を流れ
るように構成される;
検体を前記第1の捕捉領域内に導入して、前記検体を、任意の標的粒子をトラップでき
る標的細胞を選択的且つ放出可能に捕捉するための前記第1の手段を用いて、第1の流量
で、前記第1の捕捉領域中に流す工程と;
トラップされた標的粒子を標的粒子を選択的且つ放出可能に捕捉するための前記第1の
手段から放出して、濃縮検体をもたらす工程と;
前記濃縮検体を前記第2のチャンバーに導入して、前記濃縮検体を、標的粒子をトラッ
プできる標的粒子を捕捉する前記第2の手段を用いて、前記第1の流量よりも低い第2の
流量で、前記第2のチャンバー中に流す工程と;
更なる処理工程を実行する工程と;
を含む、検体中の標的粒子を濃縮する方法が提供される。
た際に電極表面で標的細胞をトラップする複数の電極である。
細胞をトラップする複数の電極である。
中に比較的高い流量で検体を流すことにより、初期の迅速な捕捉が可能となることを見出
し、捕捉された細胞はその後放出されることができ、更にその後、結果物としての濃縮フ
ローを第1の捕捉領域内でよりも低い流量で第2の小さなチャンバー中に流せることを見
出した。これにより、(特に、DEP電極を有するチャネル中に単に流す方法と比較して
)標的細胞を効率的且つ迅速に濃縮することができる。とりわけ、これにより、存在する
標的の量が多いか少ないかに関係なく、比較的大量の検体を時間的に有効な仕方で処理す
ることが可能となる。実際上、このシステムにより、検体は、第2の領域でよりも高い平
均速度で第1の領域を流れ渡ることができる。
トラップできる標的細胞を選択的且つ放出可能に捕捉するための前記第1の手段を用いて
、前記領域にわたり第1の体積流量で、前記第1の捕捉領域中に流す前記工程は、検体を
前記第1の捕捉領域内に導入して、前記検体を、任意の標的細胞をトラップするように活
性化された前記電極を用いて、第1の流量で、前記第1の捕捉領域中に流すことを含む。
電極は、標的細胞を選択的にトラップするためにDEPを利用するように構成される。
めの前記第1の手段から放出して、濃縮検体をもたらす前記工程は、トラップされた標的
細胞を放出して濃縮検体をもたらす時間後に、前記第1の捕捉領域内の前記電極を非活性
化することを含む。
細胞をトラップできる標的細胞を捕捉する前記第2の手段を用いて、前記第2の領域にわ
たり前記第1の流量よりも低い第2の体積流量で、前記第2のチャンバー中に流す前記工
程は、前記濃縮検体を前記第2のチャンバーに導入して、前記濃縮検体を、標的細胞をト
ラップするように活性化された前記電極を用いて、前記第1の流量よりも低い第2の流量
で、前記第2のチャンバー中に流すことを含む。電極は、標的細胞を選択的にトラップす
るためにDEPを利用するように構成される。
なくとも一つの出口を含む。
含む。しかしながら、この注入口及び(an)出口はチャネル内の領域から単に形成されて
いてもよい。
ば、濃縮検体又は更に濃縮された濃縮検体への言及が標的細胞を含むものであると理解さ
れるであろう。
第1の捕捉領域の前記少なくとも一つの注入口よりも小さい円周である複数のチャネルに
分かれる。
ネルに分けることにより、より少量という特徴をもって比較的大量の検体を流すことがで
きる。第1の捕捉領域は今や実際上複数のチャネルを有する捕捉領域であるので、フロー
の中心が端よりも典型的に速いという層流特性にしばしば関連した課題が減る。とりわけ
、チャネルの端でのフローに関連した課題が軽減され、電極間の電圧降下を伴う問題が少
なくなる。
する。
分かれる少なくとも一つの分岐部を備える。
流する少なくとも一つの分岐部を備える。
用することで、圧力を上昇又は降下させるための再現可能且つ扱いやすい方途が得られる
。
内に新たな緩衝剤又は媒体を流す。この新たな緩衝剤は水でもよい。その後電極を非活性
化する際に、標的細胞が新たな緩衝剤内に放出され、標的細胞の濃度がより高まった濃縮
検体が得られる。
検体をもたらす時間後に、前記第2のチャンバー内の前記電極を非活性化することを含ん
でもよい。任意的に、前記第2のチャンバー内の前記電極を非活性化する前に、前記第1
の捕捉領域内に新たな緩衝剤又は媒体を流す。この新たな緩衝剤は水でもよい。その後電
極を非活性化する際に、標的細胞が新たな緩衝剤内に放出され、標的細胞の濃度がより高
まった更に濃縮された濃縮検体が得られる。
核酸抽出及び/又は核酸増幅を実行する。
対する抗体を導入してもよい。このような抗体としてはフルオロフォアを挙げ得る。
特異的な生物学的染色を導入してもよい。
構成される。好ましくは、前記光検出デバイスは蛍光を検出でき、好ましくは蛍光を区別
又は分析できる。任意的に、前記光検出デバイスは励起源及び検出器を含む。
プである。当業者には容易に理解されるであろうように、いくつかの方途でフローを調整
できる。マイクロ流体チャネル及びチャンバーの外形及びサイズを変更することにより、
並びに/或いは、ポンプなどの追加手段を用いることにより、フローの変更を達成できる
。
捕捉領域から廃棄物貯留槽に流れ出る。好ましくは、前記第1の捕捉領域内の前記電極が
非活性化している際に、前記検体が前記第1の捕捉領域から前記第2のチャンバーに流れ
出る。
記第2のチャンバーから廃棄物貯留槽に流れ出る。
第1の捕捉領域と;前記第1の捕捉領域の下流で前記第1の捕捉領域と流体連通する第
2のチャンバーと;電極制御モジュールと;フロー制御手段と;を含み、
前記第1の捕捉領域は、少なくとも一つの注入口及び少なくとも一つの出口を含み、
使用中には、活性化された際に電極表面で標的細胞をトラップする複数の電極を更に含み
、前記電極は、前記第1の捕捉領域中を流れる検体が前記電極(them)の上を流れるよう
に構成され;
前記第2のチャンバーは、前記第1の捕捉領域よりも容量が小さく、少なくとも一つ
の注入口及び少なくとも一つの出口を含み、使用中には、活性化された際に電極表面で標
的細胞をトラップする複数の電極を更に含み、前記電極は、前記第1の捕捉領域中を流れ
る検体が前記電極(them)の上を流れるように構成され;
前記電極制御モジュールは、電極を活性化及び非活性化し;
前記フロー制御手段は、前記第2のチャンバー中の流量を前記第1の捕捉領域中の流
量よりも低くすることができる;
検体中の標的細胞を濃縮するためのマイクロ流体デバイスが提供される。
第1の捕捉領域の前記少なくとも一つの注入口よりも小さい円周である複数のチャネルに
分かれる。
合流する。
分かれる少なくとも一つの分岐部を備える。
流する少なくとも一つの分岐部を備える。
の貯留槽を含む。任意的に、前記新たな緩衝剤又は媒体の貯留槽は前記第2のチャンバー
と流体連通する。或いは、第2の新たな緩衝剤又は媒体の貯留槽が前記第2のチャンバー
と流体連通する。任意的に、前記新たな緩衝剤又は媒体は水である。前記デバイスは、前
記電極が非活性化された際に、前記第1の捕捉領域及び/又は第2のチャンバー内に、新
たな緩衝剤又は媒体のフローを導入する制御モジュールを更に含んでいてもよい。
記抗体の貯留槽は流体連通している。
特異的な生物学的染色を導入してもよい。
構成される。好ましくは、前記光検出デバイスは蛍光を検出でき、好ましくは蛍光を区別
又は分析できる。任意的に、前記光検出デバイスは励起源及び検出器を含む。
ための、前記第1の捕捉領域と流体連通する追加的なチャンバーが挙げられ得る。これは
、前記検体の粘性、塩分含有量等を変えることを含み得る。
プである。
記第1の捕捉領域と流体連通している。好ましくは、前記廃棄物貯留槽は前記第2のチャ
ンバーと流体連通している。
マイクロ流体デバイスを設ける工程と;
ここで、前記デバイスは、第1の捕捉領域と;前記第1の捕捉領域の下流で前記第1
の捕捉領域と流体連通する第2の捕捉領域と;を含み、
前記第1の捕捉領域は、活性化された際に電極表面で標的細胞をトラップする複数
の電極を含み、前記電極は、前記第1の捕捉領域中を流れる検体が前記電極(them)の上
を流れるように構成され;
前記第2の捕捉領域は、前記第1の捕捉領域よりも容量が小さく、活性化された際
に電極表面で標的細胞をトラップする複数の電極を含み、前記電極は、前記第1の捕捉領
域中を流れる検体が前記電極(them)の上を流れるように構成される;
検体を前記第1の捕捉領域内に導入して、前記検体を、任意の標的細胞をトラップでき
るように活性化された前記電極を用いて、第1の流量で、前記第1の捕捉領域中に流す工
程と;
トラップされた標的細胞を放出して濃縮検体をもたらす時間後に、前記第1の捕捉領域
内の前記電極を非活性化する工程と;
前記濃縮検体を前記第2のチャンバーに導入して、前記濃縮検体を、標的細胞をトラッ
プできるように活性化された前記電極を用いて、前記第1の流量よりも低い第2の流量で
、前記第2の捕捉領域中に流す工程と;
を含む、標的細胞を濃縮する方法である。
態について説明する。
流体が第1の注入口を通って第1の捕捉領域2内へと流れることのできる第1の注入口3
と、流体が第1の出口を通って第1の捕捉領域2から離れることのできる第1の出口4と
を有する、チャンバーの形態の第1の捕捉領域2を含む。第1の捕捉領域は、デバイスの
使用中に、検体が複数の電極(them)の上を流れるように、又は検体が複数の電極(them
)と接触するように構成された複数の電極5を含む。電極5は、当業者によって理解され
るであろうように適切に調節され、電極が活性化された際にDEPを用いて標的細胞をト
ラップする。例えば、ある場合では、電極は、スメグマ菌に対して10MHz、5Vを使
用することができるが、実際には、流量及び電極の形状次第で、周波数及び電圧の全範囲
にわたって作用可能である。
ている第2のチャンバー6も含む。流体が第2のチャンバー注入口を通って第2のチャン
バー6内へと流れることのできる第2のチャンバー注入口7と、流体が第2のチャンバー
出口を通って第2のチャンバー6から離れることのできる第2のチャンバー出口8とがあ
る。第2のチャンバーは、デバイスの使用中に、検体が複数の電極(them)の上を流れる
ように、又は検体が複数の電極(them)と接触するように構成された複数の電極5aを含
む。電極5aは、当業者によって理解されるであろうように適切に調節され、電極が活性
化された際にDEPを用いて標的細胞をトラップする。
示されず)によって調整される。電極5が活性化されることにより、検体中の標的細胞(
例えば、結核菌細胞又はスメグマ菌細胞)が、DEP力によって、電極5の表面の少なく
とも一部でトラップされる。検体は、標的細胞が捕捉され続けるようにチャンバー中を流
れ続ける一方で、標的細胞が除去されたところからの残りの検体溶出物は、廃棄物貯留槽
9又はその他の領域に進む。予め決められた時間でもよい、ある時間後に、電極5が非活
性化され、トラップされた標的細胞が電極表面から放出される。この結果、第1の捕捉領
域2内を通る媒体は標的細胞で濃縮される(もちろん、この標的細胞が実際に元の検体中
に存在していたとして)。これは、本明細書において濃縮検体と呼ばれる。
ンバー6内へと流れる。第2のチャンバー6中のフローは、第1の捕捉領域2中の検体の
流量よりも低い第2の流量で行われる。第2のチャンバー6内の電極5aが活性化される
ことにより、検体中の標的細胞(例えば、結核菌細胞又はスメグマ菌細胞)が、この場合
もまた、DEP力によって、電極5aの表面の少なくとも一部でトラップされる。濃縮検
体は既により濃縮された量の標的細胞を含有しているであろうから、標的細胞の捕捉又は
トラップは非常に有効である。
領域2及び第2のチャンバー6は、どちらも廃棄物貯留槽9と流体連通しており、これに
より、細胞が取り除かれたところ又は不要物が流れ通るところからの検体を除去すること
ができる。しかしながら、当業者であれば、この構造は本発明にとって本質的なものでは
ないことを認識するであろう。
処理モジュールが含まれ得ることを理解するであろう。
捉された後に、様々な後処理工程及び後処理モジュールが含まれ得ることも理解するであ
ろう。例えば、細胞はin situで溶解され得、その後核酸が抽出、濃縮又は増幅される。
また、第2のチャンバー内の電極は非活性化され得、標的細胞が放出されて更に濃縮され
た検体が得られる。
的な濃縮チャンバーも含まれ得ることを理解するであろう。第1及び第2のチャンバーが
流体連通している一方で、他のモジュール、貯留槽及びマイクロ流体機構がこれらのチャ
ンバーの間に含まれ得る。
ア又は他のマーカーを備えるか、フルオロフォア又は他のマーカーと関連づけられる抗体
の、抗体貯留槽10が含まれ得る。当業者であれば、抗体貯留槽10は、後の処理中に標
的細胞を同定できるようにするであろう生物学的染料、染色又は他の製品と置き換え可能
であると認識するであろう。必要に応じて抗体を第1の捕捉領域2’又は第2のチャンバ
ー6’内に導入するために、バルブシステム11を使用することができる。
使用中に、第2のチャンバー6’が第2のチャンバーからの信号を検出するように構成さ
れた光検出デバイス(図示されず)と関連付けることができるか、又は光検出デバイスを
用いて観察することができるように、そうなっている。好ましくは、この光検出デバイス
は蛍光を検出することができ、好ましくは蛍光を区別又は分析することができる。この場
合、光検出デバイスは励起源及び検出器を含むであろう。
域2’、2”を有するカセットデバイス1’、1”が設けられる。カセットはガラス基板
上に形成される(他の材料もまた使用可能であると認識されるであろうが)。
は電極と接触するように構成された複数の電極5’を含む(拡大図3bに、より明確に示
される通り)。電極5’は適切に調節され、当業者には理解されるであろうように、電極
が活性化された際にDEPを用いて標的細胞をトラップする。例えば、ある場合では、電
極は、スメグマ菌に対して10MHz、5Vを使用することができるが、実際には、流量
及び電極の形状次第で、周波数及び電圧の全範囲にわたって作用可能である。
注入口3’から流れるチャネルは分岐部13’を備えており、それから、分岐された各チ
ャネルは、最初のチャネルよりも小さな円周の複数の平行チャネル14”へと注入口が実
際上通じるように、更なる分岐部を備えている。分岐部の数は、必要な流体のフローに応
じて選択することができる。複数の平行チャネル14’はそれぞれ、その中のチャンバー
及び電極5’を流れ渡る。実際上、この実施形態では、実のところチャンバーが、単一の
開口型チャンバーというよりはむしろ、流体が電極を流れ渡ることを可能とする複数のチ
ャネル14’である。これにより、流体のフローを管理することができる。それからチャ
ネル14’は、分岐部の逆型を流れ通って最終的には一緒に合流する。注入口端部にある
各分岐部は、その内部へと通じるチャネルの高さ、幅、又は円周を小さくし、これにより
、大量の検体が注入口3’中に導入されて管理可能なフロー特性で第1の捕捉領域2’を
流れ渡ることを可能とする。逆に、出口端部にある各分岐部は、その内部へと通じる個々
のチャネルと比較して、高さ及び幅、又は円周を大きくし得る。
た。フロー速度の摂動は場に対する標的の応答を変え得るので、フロー速度は慎重に制御
されなければならない。高いスループット量を維持しながらも一貫性があり且つ制御され
たフロー速度を確実にするために、速度変化及び起こり得る気泡形成の影響を低減するよ
うな細い平行チャンバーが必要である。より大きなチャネル内部では、中央領域でのフロ
ー速度が著しく速いので、デバイス全体にわたり捕捉を最適化することができない。複数
のより小さなチャネルにわたってフローを均等に分割する分岐部を使用することにより、
最適化されたDEP捕捉に対するフロー速度をより良好に制御することができる。
(footprint)で検体の比較的速いフロースルーを可能とする。この実施形態では、基板
はガラスであり、共に挟まれてスライド又はカセットデバイス1”を形成する複数の層が
ある。基板を複数の層として設けることにより、チャネルを異なる深さで層内に形成する
ことができ、これは、より容易に製造できるように基板を設計する際に特に有用であり得
る。チャネルによっては、少なくとも部分的に2層以上に作製することができる。このこ
とは図4で見ることができ、図4では、注入口3”からのフローがブロック白色で示され
ていて、上層に作製されており、それから、第1の分岐部(図4では、第1の分岐部はま
さに流体が流れることを可能とし、図中に示される実線は単に異なる層への変化を表示す
るものと理解されるべきである)で下層のチャネル内へと注ぎ込まれる(図4に平行線で
表示されている)。注入口3”は、チャネルを2つのチャネルに分割する分岐部13”を
有し、それから複数のチャネル14”となる更なる分岐部を有するように再び構成される
。注入口3”のすぐ下流にあるチャネルは、基板の複数の層中に(又は、基板の層中を深
さXまで)延びる比較的深いチャネルである。しかしながら、最初の分岐部以降は、更な
るチャネル分岐部はチャネルがより小さくなる結果となり、これらの小さなチャネルは、
より少ない数の基板層内に(又は、基板の異なる層中を深さ>Xまで)、典型的には基板
の中間層に形成される。
入口3”の下流にある小さな円周の平行チャネル14”の複数のグループへと通じるよう
になされる。再び、複数の平行チャネル14”はそれぞれその中の電極を流れ渡る。フロ
ーは、ここに示される通り、複数の第1の捕捉領域2”中を流れることができるようにチ
ャネルを構成することで方向付けることができる。加えて、デバイス1”は、チャネルの
深さを容易に構成できるように多層化され得る。多層チャネルの構成により、分岐ゾーン
へと通じる異なるチャネル深さが可能となる。それはまた、チャネルが異なる平面内を走
ることができるため、より小さな負荷も可能とする。このように、主要な捕捉チャネル内
部において、圧力が一貫して低減され、最小化される。
2”(又はチャンバー2”)と流体連通する第2の領域6”も含む。第1の領域2”と第
2の領域6”との間に設けられた廃棄物出口が存在していてもよく、該廃棄物出口は、例
えばオープンといった第1の位置にバルブがあるときはフローが廃棄物出口12”を通っ
て廃棄物チャンバー又は領域へと方向づけられ、例えばクローズといった第2の位置にバ
ルブがあるときはフローが廃棄物出口を経由して出ていかずに、代わりに第2の領域へと
方向づけられるようにバルブを備えることができる。
”内へと流れることのできる第2のチャンバー注入口が存在していてもよいし、又は、単
に第2の領域が下流に位置して流体フローチャネル内にあってもよい。流体が第2のチャ
ンバー出口を通って第2の領域6”から出ていくことのできる第2のチャンバー出口8”
が存在していてもよい。第2の領域が、デバイスの使用中に、濃縮検体が電極上を流れる
ように又は電極と接触するように構成された複数の電極5a”を含む。電極5aは適切に
調節され、当業者には理解されるであろうように、電極が活性化された際にDEPを用い
て標的細胞をトラップする。
プ(図示されず)により調整される。電極5”は活性化され、それにより、検体中の標的
細胞(例えば、結核菌細胞又はスメグマ菌細胞)が、電極5”表面の少なくとも一部でD
EP力によりトラップされる。検体は、標的細胞が捕捉され続けるようにチャンバー2”
中を流れ続ける一方で、標的細胞が除去されたところからの残りの検体溶出物は、廃棄物
出口12”を経由して廃棄物貯留槽又はその他の領域に進む。予め決められた時間でもよ
い、ある時間後に、電極5”が非活性化され、トラップされた標的細胞が電極”表面から
放出される。この結果、第1の捕捉領域2”内の媒体は標的細胞で濃縮される(もちろん
、この標的細胞が実際に元の検体中に存在していたとして)。これは、本明細書において
濃縮検体と呼ばれる。
ロ流体チャネル中を通って第2のチャンバー又は領域6”内へと流れる。第2のチャンバ
ー6”中のフローは、第1の捕捉領域2”中の検体の流量よりも低い第2の流量で行われ
る。
する方法及びデバイスについて説明しているが、それらが選択的であり且つ必要に応じて
任意の捕捉された粒子を放出することができる、即ち、細胞又は粒子の結合又は捕捉が可
逆的であるのであれば、典型的には細胞である標的粒子を捕捉するための代替手段を用い
ることができると想定され得る。放出には、電気的変化というよりはむしろ、例えば、光
又は化学的変化を使用することができる。
実施形態に適宜組み込まれ得ることが認識されるであろう。
者であれば、文脈及び/又は用途に適したように、複数から単数に及び/又は単数から複
数に翻訳できる。明瞭化のために、本明細書において様々な単数/複数の置き換えを明確
に定め得る。
ープンな」用語として意図されているということが当業者によって理解されるであろう(
例えば、用語「含む(including)」は「制限されることなく含む」として解釈されるべ
きであり、用語「有する(having)」は「少なくとも有する」として解釈されるべきであ
り、用語「含む(includes)」は「制限されることなく含む」として解釈されるべきであ
り、等である)。更に、導入された請求項の記載の具体的な数字が意図される場合、その
ような意図は請求項において明示的に記載され、そのような記載が無い場合はそのような
意図が存在しないということが当業者によって理解されるであろう。例えば、理解の助け
のために、以下に添付された特許請求の範囲は、請求項の記載を導入するために導入句「
少なくとも一つの(at least one)」及び「一つ以上の(one or more)」の使用を含む
かも知れない。しかしながら、このような句の使用は、不定冠詞「a」又は「an」による
請求項の記載の導入が、このように導入された請求項の記載を含むいかなる特定の請求項
も、たった一つのこのような記載を含む実施形態に限定することを示すものと解釈される
べきではない。これは、たとえ同様の請求項が「一つ以上の」又は「少なくとも一つの」
の導入句及び「a」又は「an」などの不定冠詞を含む場合であっても然りであり(例えば
、「a」及び/又は「an」は「少なくとも一つの」又は「一つ以上の」を意味するものと
解釈されるべきである);請求項の記載を導入するのに使用されている定冠詞の使用にも
同様のことが通用する。加えて、たとえ導入された請求項の記載の具体的な数字が明示的
に記載される場合であっても、当業者であれば、このような記載が少なくともその記載さ
れた数字を意味すると解釈されるべきであると認めるであろう(例えば、他の修飾語句が
無く「2つの記載」とだけある記載は、少なくとも2つの記載又は2つ以上の記載を意味
する)。
本開示の範囲及び精神から逸脱することなく様々な変更がなされ得ることが認識されるで
あろう。それに応じて、以下の特許請求の範囲によって示されている真の範囲及び精神を
もって、本明細書で開示された様々な実施形態は限定する意図ではない。
Claims (43)
- 本発明の第一の態様に従い、
マイクロ流体デバイスを設ける工程と;
ここで、前記デバイスは、少なくとも一つの第1の捕捉領域と;前記第1の捕捉領域
の下流で前記第1の捕捉領域と流体連通する第2の領域と;を含み、
前記第1の捕捉領域は、標的粒子を選択的且つ放出可能に捕捉するための第1の手
段を含み、前記手段は、前記第1の捕捉領域中を流れる検体が前記手段の上を流れるよう
に構成され;
前記第2の領域は、前記第1の捕捉領域よりも容量が小さく、標的粒子を捕捉する
第2の手段を含み、前記第2の捕捉領域中を流れる検体が前記第2の手段(them)の上を
流れるように構成される;
検体を前記第1の捕捉領域内に導入して、前記検体を、任意の標的粒子をトラップする
ように構成された標的粒子を選択的且つ放出可能に捕捉するための前記第1の手段を用い
て、第1の流量で、前記第1の捕捉領域中に流す工程と;
トラップされた標的粒子を標的粒子を選択的且つ放出可能に捕捉するための前記第1の
手段から放出して、濃縮検体をもたらす工程と;
前記濃縮検体を前記第2のチャンバーに導入して、前記濃縮検体を、標的粒子をトラッ
プできる標的粒子を捕捉する前記第2の手段を用いて、前記第1の流量よりも低い第2の
流量で、前記第2のチャンバー中に流す工程と;
更なる処理工程を実行する工程と;
を含む、検体中の標的粒子を濃縮する方法が提供される。 - 標的粒子を選択的且つ放出可能に捕捉するための前記手段が、活性化された際に電極表
面で標的粒子をトラップする複数の電極である、請求項1に記載の標的粒子を濃縮する方
法。 - 標的粒子を捕捉する前記第2の手段が、活性化された際に電極表面で標的粒子をトラッ
プする複数の電極である、請求項1又は2に記載の標的粒子を濃縮する方法。 - 検体を前記第1の捕捉領域内に導入して、前記検体を、前記粒子を捕捉するように構成
された標的粒子を選択的且つ放出可能に捕捉するための前記第1の手段を用いて、第1の
流量で、前記第1の捕捉領域中に流す前記工程が、検体を前記第1の捕捉領域内に導入し
て、前記検体を、任意の標的粒子をトラップするように活性化された前記電極を用いて、
第1の流量で、前記第1の捕捉領域中に流すことを含む、請求項2又は3のいずれか一項
に記載の標的粒子を濃縮する方法。 - トラップされた標的粒子を標的粒子を選択的且つ放出可能に捕捉するための前記第1の
手段から放出して、濃縮検体をもたらす前記工程が、トラップされた標的粒子を放出して
濃縮検体をもたらす時間後に、前記第1の捕捉領域内の前記電極を非活性化することを含
む、請求項4に記載の標的粒子を濃縮する方法。 - 前記濃縮検体を前記第2のチャンバーに導入して、前記濃縮検体を、標的粒子をトラッ
プできる標的細胞を捕捉する前記第2の手段を用いて、前記第1の流量よりも低い第2の
流量で、前記第2のチャンバー中に流す前記工程が、前記濃縮検体を前記第2のチャンバ
ーに導入して、前記濃縮検体を、標的粒子をトラップするように活性化された前記電極を
用いて、前記第1の流量よりも低い第2の流量で、前記第2のチャンバー中に流すことを
含む、請求項2〜5のいずれか一項に記載の標的粒子を濃縮する方法。 - 前記第1の捕捉領域の少なくとも一つの注入口が、各チャネルが前記第1の捕捉領域の
前記少なくとも一つの注入口よりも小さい円周である複数のチャネルに分かれる、請求項
1〜6のいずれか一項に記載の標的粒子を濃縮する方法。 - 前記複数のチャネルが複数の平行チャネルである、請求項7に記載の標的粒子を濃縮す
る方法。 - 前記複数のチャネルが前記少なくとも一つのチャンバーの出口で合流する、請求項7又
は8のいずれか一項に記載の標的粒子を濃縮する方法。 - 前記第1の捕捉領域の前記少なくとも一つの注入口が、複数のチャネルに分かれる少な
くとも一つの分岐部を備える、請求項7〜9のいずれか一項に記載の標的粒子を濃縮する
方法。 - 前記第1の捕捉領域の前記少なくとも一つの出口が、単一のチャネルに合流する少なく
とも一つの分岐部を備える、請求項7〜10のいずれか一項に記載の標的粒子を濃縮する
方法。 - 前記マイクロ流体デバイスが複数の分離可能部を含む、請求項1〜11のいずれか一項
に記載の標的粒子を濃縮する方法。 - 前記第1の捕捉領域内で前記トラップされた標的粒子を放出する前に、前記第1の捕捉
領域内に新たな緩衝剤又は媒体を流す、請求項1〜12のいずれか一項に記載の標的粒子
を濃縮する方法。 - 前記新たな緩衝剤が水である、請求項13に記載の標的粒子を濃縮する方法。
- 前記検体が低塩又は低イオン強度である、請求項1〜14のいずれか一項に記載の標的
粒子を濃縮する方法。 - 更なる処理が、トラップされた標的細胞を放出して更に濃縮された濃縮検体をもたらす
時間後に、前記第2のチャンバー内の前記電極を非活性化することを含む、請求項2〜1
5のいずれか一項に記載の標的粒子を濃縮する方法。 - 前記第2のチャンバー内の前記電極を非活性化する前に、前記第1の捕捉領域内に新た
な緩衝剤又は媒体を流す、請求項16に記載の標的粒子を濃縮する方法。 - 更なる処理工程が、核酸抽出及び/又は核酸増幅を実行することを含む、請求項1〜1
7のいずれか一項に記載の標的粒子を濃縮する方法。 - 前記第1の捕捉領域及び/又は前記第2のチャンバー内に、前記標的粒子に対する抗体
を導入する、請求項1〜18のいずれか一項に記載の標的粒子を濃縮する方法。 - 前記第1の捕捉領域及び/又は前記第2のチャンバー内に、前記標的粒子に特異的な生
物学的染色を導入する、請求項1〜19のいずれか一項に記載の標的粒子を濃縮する方法
。 - 光検出デバイスを設け、標的粒子が前記光検出デバイス(the same)を用いて観察され
る、請求項1〜20のいずれか一項に記載の標的細胞を濃縮する方法。 - 前記光検出デバイスが前記第2のチャンバーからの信号を検出するように構成された、
請求項21に記載の標的粒子を濃縮する方法。 - 前記光検出デバイスが蛍光を検出でき、好ましくは蛍光を区別又は分析できる、請求項
21又は22のいずれか一項に記載の標的粒子を濃縮する方法。 - 前記光検出デバイスが励起源及び検出器を含む、請求項21〜23のいずれか一項に記
載の標的粒子を濃縮する方法。 - 前記デバイスが、ポンプでもよいフロー調整部を備える、請求項1〜24のいずれか一
項に記載の標的粒子を濃縮する方法。 - 前記第1の捕捉領域内の前記電極が標的粒子を捕捉している際に、前記検体が前記チャ
ンバーから廃棄物貯留槽に流れ出る、請求項1〜25のいずれか一項に記載の標的細胞を
濃縮する方法。 - 第1の捕捉領域と;前記第1の捕捉領域の下流で前記第1の捕捉領域と流体連通する第
2のチャンバーと;制御モジュールと;フロー制御手段と;を含み、
前記第1の捕捉領域は、標的粒子を選択的且つ放出可能に捕捉するための第1の手段
を含み、前記手段は、前記第1の捕捉領域中を流れる検体が前記手段の上を流れるように
構成され;
前記第2のチャンバーは、前記第1の捕捉領域よりも容量が小さく、標的粒子を捕捉
する第2の手段を含み、前記第2の捕捉領域中を流れる検体が前記手段の上を流れるよう
に構成され;
前記フロー制御手段は、前記第2のチャンバー中の流量を前記第1の捕捉領域中の流
量よりも低くすることができる;
検体中の標的細胞などの標的粒子を濃縮するためのマイクロ流体デバイス。 - 標的粒子を選択的且つ放出可能に捕捉するための前記第1の手段が、活性化された際に
電極表面で標的細胞をトラップする複数の電極である、請求項27に記載のマイクロ流体
デバイス。 - 標的粒子を捕捉する前記第2の手段が、活性化された際に電極表面で標的細胞をトラッ
プする複数の電極である、請求項27又は28のいずれか一項に記載のマイクロ流体デバ
イス。 - 前記制御モジュールが前記電極の前記活性化及び非活性化を制御する、請求項28又は
29のいずれか一項に記載のマイクロ流体デバイス。 - 前記第1の捕捉領域の注入口が、各チャネルが前記第1の捕捉領域の前記少なくとも一
つの注入口よりも小さい円周である複数のチャネルに分かれる、請求項27〜30のいず
れか一項に記載のマイクロ流体デバイス。 - 前記複数のチャネルが複数の平行チャネルである、請求項31に記載のマイクロ流体デ
バイス。 - 前記複数のチャネルが前記第1の捕捉領域の出口で合流する、請求項31〜32のいず
れか一項に記載のマイクロ流体デバイス。 - 前記第1の捕捉領域の前記注入口が、複数のチャネルに分かれる少なくとも一つの分岐
部を備える、請求項31〜33のいずれか一項に記載のマイクロ流体デバイス。 - 前記第1の捕捉領域の前記出口が、単一のチャネルに合流する少なくとも一つの分岐部
を備える、請求項31〜34のいずれか一項に記載のマイクロ流体デバイス。 - 前記デバイスが、前記捕捉領域又はチャンバー内の前記電極が非活性化された際に、前
記第1の捕捉領域及び/又は第2のチャンバー内に、新たな緩衝剤又は媒体のフローを導
入する制御モジュールを含む、請求項28〜35のいずれか一項に記載のマイクロ流体デ
バイス。 - 光検出デバイスを含む、請求項27〜36のいずれか一項に記載のマイクロ流体デバイ
ス。 - 前記光検出デバイスが前記第2のチャンバーからの信号を検出するように構成された、
請求項37に記載のマイクロ流体デバイス。 - 前記光検出デバイスが蛍光を検出でき、好ましくは蛍光を区別又は分析できる、請求項
37又は38のいずれか一項に記載のマイクロ流体デバイス。 - 前記光検出デバイスが励起源及び検出器を含む、請求項37〜38のいずれか一項に記
載のマイクロ流体デバイス。 - 前記デバイスが前処理モジュールを含む、請求項27〜40のいずれか一項に記載のマ
イクロ流体デバイス。 - 前記デバイスが廃棄物貯留槽を備える、請求項27〜41のいずれか一項に記載のマイ
クロ流体デバイス。 - 前記廃棄物貯留槽が、前記第1の捕捉領域及び/又は前記第2のチャンバーと流体連通
する、請求項46に記載のマイクロ流体デバイス。
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