JP2021500012A5

JP2021500012A5 -

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Publication number: JP2021500012A5
Application number: JP2020518547A
Authority: JP
Filing date: 2018-10-17
Publication date: 2021-11-25

Description

本発明の好ましい実施形態を本願に示し記載したが、斯かる実施形態は例としてのみ提供されていると言う事は当業者には自明であろう。本発明から逸脱する事なしに、数々の変形、変更、及び置換が今や当業者には思い浮かぶであろう。本発明を実施する際には、本願に記載される本発明の実施形態の種々の代替が何れかの組み合わせで使用され得ると言う事は理解される筈である。次の請求項が本発明の範囲を定義すると言う事と、此れ等の請求項の範囲内の方法及び構造並びに其れ等の均等物が其れ等に依ってカバーされると言う事とが意図されている。
〔付記１〕
マイクロ流体デバイスであって、
ａ）少なくとも１つの流体注入口及び少なくとも１つの流体排出口の間に其れ等と流体連通して配設される複数のトラップ堰を含み、各トラップ堰はマイクロ流体デバイスを通過する流体中の懸濁物体を保持する様に構成され、
ｉ）各トラップ堰は、物体の最も小さい寸法の約３分の１よりも小さい少なくとも１つの寸法の狭窄部を含み、
ｉｉ）トラップ堰を通過する流体流路の物に対するトラップ堰をバイパスする流体流路の流体抵抗の比が少なくとも０．４である、
マイクロ流体デバイス。
〔付記２〕
流体抵抗の比が少なくとも０．７５である、付記１に記載のマイクロ流体デバイス。
〔付記３〕
流体抵抗の比が少なくとも１．０である、付記１又は２に記載のマイクロ流体デバイス。
〔付記４〕
流体抵抗の比が少なくとも１．２５である、付記１〜３の何れか１項に記載のマイクロ流体デバイス。
〔付記５〕
マイクロ流体デバイスであって、
ａ）少なくとも１つの流体注入口及び少なくとも１つの流体排出口の間に其れ等と流体連通して配設される複数のトラップ堰を含み、各トラップ堰はマイクロ流体デバイスを通過する流体中の懸濁物体を保持する様に構成され、
ｉ）各トラップ堰は入口領域、内側領域、及び出口領域を含み、此れ等は、集合的に、流体抵抗Ｒ _Ｔを有するトラップ堰を通る内側流体流路を構成し、
ｉｉ）トラップ堰の大多数の各トラップ堰は、流体抵抗Ｒ _Ａを有する１つの長いバイパス流体流れチャネルと、且つ夫々Ｒ _Ａよりも小さい流体抵抗を有する１又は２つの短いバイパス流体流れチャネルと流体連通し、各バイパス流体流れチャネルはトラップ堰の出口領域を別のトラップ堰の入口領域に接続し；
ｉｉｉ）比Ｒ _Ａ／Ｒ _Ｔが少なくとも１．０である、
マイクロ流体デバイス。
〔付記６〕
マイクロ流体デバイスであって、
ａ）少なくとも１つの流体注入口及び少なくとも１つの流体排出口の間に其れ等と流体連通して配設される複数のトラップ堰を含み、各トラップ堰はマイクロ流体デバイスを通過する流体中の懸濁物体を保持する様に構成され、
ｉ）各トラップ堰は入口領域、内側領域、及び出口領域を含み、此れ等は、集合的に、流体抵抗Ｒ _Ｔを有するトラップ堰を通る内側流体流路を構成し、
ｉｉ）トラップ堰の大多数の各トラップ堰は、流体抵抗Ｒ _Ａを有する１つの長いバイパス流体流れチャネルと、且つ夫々Ｒ _Ａよりも小さい流体抵抗を有する１又は２つの短いバイパス流体流れチャネルと流体連通し、各バイパス流体流れチャネルは、トラップ堰の出口領域を別のトラップ堰の入口領域に接続し、
ｉｉｉ）流体は、トラップ堰が未占有である場合には第１の方向に、トラップ堰が物体に依って占有される場合には第２の方向に、隣り合う短いバイパスチャネルを流れる、
マイクロ流体デバイス。
〔付記７〕
比Ｒ _Ａ／Ｒ _Ｔが少なくとも１．１である、付記５又は６に記載のマイクロ流体デバイス。
〔付記８〕
比Ｒ _Ａ／Ｒ _Ｔが少なくとも１．２である、付記５〜７の何れか１項に記載のマイクロ流体デバイス。
〔付記９〕
比Ｒ _Ａ／Ｒ _Ｔが少なくとも１．３である、付記５〜８の何れか１項に記載のマイクロ流体デバイス。
〔付記１０〕
比Ｒ _Ａ／Ｒ _Ｔが少なくとも１．４である、付記５〜９の何れか１項に記載のマイクロ流体デバイス。
〔付記１１〕
比Ｒ _Ａ／Ｒ _Ｔが少なくとも１．４５である、付記５〜１０の何れか１項に記載のマイクロ流体デバイス。
〔付記１２〕
各トラップ堰が、物体の最も小さい寸法の約２分の１よりも小さい空間寸法を有する少なくとも１つの狭窄部を含む、付記５〜１１の何れか１項に記載のマイクロ流体デバイス。
〔付記１３〕
各トラップ堰が、懸濁物体の最も小さい寸法の約３分の１よりも小さい空間寸法を有する少なくとも１つの狭窄部を含む、付記５〜１２の何れか１項に記載のマイクロ流体デバイス。
〔付記１４〕
各トラップ堰が、約１．５μｍから約６μｍの範囲である空間寸法を有する少なくとも１つの狭窄部を含む、付記５〜１３の何れか１項に記載のマイクロ流体デバイス。
〔付記１５〕
比Ｒ _Ａ／Ｒ _Ｔが少なくとも１．２であり、個々のトラップ堰が第１の接触時に懸濁物体を保持する捕捉確率が少なくとも０．３６である、付記５〜１４の何れか１項に記載のマイクロ流体デバイス。
〔付記１６〕
比Ｒ _Ａ／Ｒ _Ｔが少なくとも１．４５であり、個々のトラップ堰が第１の接触時に懸濁物体を保持する捕捉確率が少なくとも０．６０である、付記５〜１５の何れか１項に記載のマイクロ流体デバイス。
〔付記１７〕
各トラップ堰が出口領域にフリット構造を含み、フリット構造は、懸濁物体の最も小さい寸法よりも小さい空間寸法を有する１つ以上の狭窄部を含む、付記５〜１６の何れか１項に記載のマイクロ流体デバイス。
〔付記１８〕
複数のトラップ堰が少なくとも１００個のトラップ堰を含む、付記１〜１７の何れか１項に記載のマイクロ流体デバイス。
〔付記１９〕
複数のトラップ堰が少なくとも１，０００個のトラップ堰を含む、付記１〜１８の何れか１項に記載のマイクロ流体デバイス。
〔付記２０〕
複数のトラップ堰が少なくとも１０，０００個のトラップ堰を含む、付記１〜１９の何れか１項に記載のマイクロ流体デバイス。
〔付記２１〕
複数のトラップ堰が少なくとも１００，０００個のトラップ堰を含む、付記１〜２０の何れか１項に記載のマイクロ流体デバイス。
〔付記２２〕
懸濁物体をトラップする飽和前トラップ効率が少なくとも２０％である、付記１〜２１の何れか１項に記載のマイクロ流体デバイス。
〔付記２３〕
懸濁物体をトラップする飽和前トラップ効率が少なくとも５０％である、付記１〜２１の何れか１項に記載のマイクロ流体デバイス。
〔付記２４〕
懸濁物体をトラップする飽和前トラップ効率が少なくとも８０％である、付記１〜２３の何れか１項に記載のマイクロ流体デバイス。
〔付記２５〕
懸濁物体をトラップする飽和前トラップ効率が少なくとも９０％である、付記１〜２４の何れか１項に記載のマイクロ流体デバイス。
〔付記２６〕
懸濁物体をトラップする飽和前トラップ効率が少なくとも９５％である、付記１〜２５の何れか１項に記載のマイクロ流体デバイス。
〔付記２７〕
更にｂ）取り外し可能な蓋を含む、付記１〜２６の何れか１項に記載のマイクロ流体デバイス。
〔付記２８〕
１つ以上のトラップ堰の内側領域が、トラップ堰の内側領域内の細胞のリシス時に細胞の分子コンポーネントに結合又はハイブリダイゼーションさせられ得る固有の分子識別子を含む、付記１〜２７の何れか１項に記載のマイクロ流体デバイス。
〔付記２９〕
方法が、
ａ）付記１〜２７の何れか１項に記載のマイクロ流体デバイスを提供する事と、
ｂ）物体を含む流体をマイクロ流体デバイスに流して、物体を複数のトラップ堰の１つ以上にトラップする事と、
を含む、流体中の懸濁物体をトラップする為の方法。
〔付記３０〕
各トラップ堰が出口領域にフリット構造を含み、フリット構造が、物体の最も小さい寸法よりも小さい空間寸法を有する１つ以上の狭窄部を含む、付記２９に記載の方法。
〔付記３１〕
（ｂ）の流す事が第１の流体力学的圧力で行われ、其れに依って、１つ以上のトラップ堰の入口領域の狭窄部に物体をトラップする、付記２９又は３０に記載の方法。
〔付記３２〕
物体が変形可能な物体を含み、方法が、１つ以上のトラップ堰の入口領域（単数又は複数）の狭窄部にトラップされた物体（単数又は複数）に第１の流体力学的圧力よりも高い第２の流体力学的圧力を掛ける事を更に含み、其れに依って、変形可能な物体（単数又は複数）を１つ以上のトラップ堰の入口領域（単数又は複数）の狭窄部から内側領域に押し込む、付記３１に記載の方法。
〔付記３３〕
第１の流体力学的圧力が約１から約１００ｍｂａｒの範囲である、付記３１又は３２に記載の方法。
〔付記３４〕
第２の流体力学的圧力が約１００ｍｂａｒから約１，０００ｍｂａｒの範囲である、付記３２又は３３に記載の方法。
〔付記３５〕
第１の流体力学的圧力に対する第２の流体力学的圧力の比が約１０×から約２０×の範囲である、付記３２〜３４の何れか１項に記載の方法。
〔付記３６〕
物体が細胞又はビーズである、付記２９〜３５の何れか１項に記載の方法。
〔付記３７〕
（ｂ）の流す事が少なくとも１回反復され、其れに依って、少なくとも２つの物体が１つ以上のトラップ堰の内側領域（単数又は複数）に閉じ込められる事を許す、付記３２〜３６の何れか１項に記載の方法。
〔付記３８〕
（ｂ）の流す事が、第１の場合に用いられた物と同じ物体を含む流体を用いて少なくとも１回反復される、付記３７に記載の方法。
〔付記３９〕
（ｂ）の流す事が、第１の場合に用いられた物とは異なる物体を含む流体を用いて少なくとも１回反復される、付記３７に記載の方法。
〔付記４０〕
１つ以上のトラップ堰の内側領域（単数又は複数）に閉じ込められた少なくとも２つの物体が、少なくとも２つの同じ細胞、少なくとも２つの異なる細胞、少なくとも２つの同じビーズ、少なくとも２つの異なるビーズ、又は少なくとも１つの細胞及び１つのビーズを含む、付記３７〜３９の何れか１項に記載の方法。
〔付記４１〕
非混和性の流体をマイクロ流体デバイスに流す事に依って複数のトラップ堰をシールする事を更に含む、付記２９〜４０の何れか１項に記載の方法。
〔付記４２〕
非混和性の流体が油又は空気である、付記４１に記載の方法。
〔付記４３〕
物体が細胞であり、細胞が１つ以上のトラップ堰の内側領域（単数又は複数）に於いて１日以上の期間に渡って培養される、付記３２〜４２の何れか１項に記載の方法。
〔付記４４〕
細胞が１つ以上のトラップ堰の内側領域（単数又は複数）に於いて１週以上の期間に渡って培養される、付記４３に記載の方法。
〔付記４５〕
細胞が１つ以上のトラップ堰の内側領域（単数又は複数）に於いて１ヶ月以上の期間に渡って培養される、付記４３に記載の方法。
〔付記４６〕
物体が細胞であり、方法が、１つ以上のトラップ堰の内側領域（単数又は複数）の細胞を表現型解析する為のイメージング技術の使用を更に含む、付記３２〜４５の何れか１項に記載の方法。
〔付記４７〕
イメージング技術が、明視野イメージング、蛍光イメージング、２光子蛍光イメージング、又は其れ等の何れかの組み合わせから成る群から選択される、付記４６に記載の方法。
〔付記４８〕
複数のトラップ堰の内側領域が夫々固有の分子識別子を含み、此れ等は、トラップ堰の内側領域内の細胞のリシス時に細胞の分子コンポーネントに結合又はハイブリダイゼーションさせられ得る、付記３２〜４７の何れか１項に記載の方法。
〔付記４９〕
分子コンポーネントが蛋白質、ペプチド、ＤＮＡ分子、ＲＮＡ分子、ｍＲＮＡ分子、又は其れ等の何れかの組み合わせを含む、付記４８に記載の方法。
〔付記５０〕
固有の分子識別子が、ＤＮＡシーケンシング、遺伝子発現分析、又はクロマチン分析を行う為に用いられる、付記４９に記載の方法。
〔付記５１〕
外部から適用される電場が、固有の分子識別子に対する核酸分子コンポーネントのハイブリダイゼーションを容易化する為に用いられる、付記５０に記載の方法。
〔付記５２〕
マイクロ流体デバイスが更に取り外し可能な蓋を含む、付記３２〜５１の何れか１項に記載の方法。
〔付記５３〕
変形可能な物体が細胞であり、１つ以上のトラップ堰の内側領域（単数又は複数）に於ける細胞（単数又は複数）のトラップ後に、生体適合性のハイドロゲルがマイクロ流体デバイス内に灌流され、重合する事を許される、付記５２に記載の方法。
〔付記５４〕
ハイドロゲルの重合後に、マイクロ流体デバイスの蓋が取り外されて、トラップされた細胞へのアクセスを許す、付記５３に記載の方法。
〔付記５５〕
生体適合性のハイドロゲルが、細胞のリシス時にトラップされた細胞のゲノム材料を閉じ込める為に用いられる、付記５３〜５４の何れか１項に記載の方法。

Claims

マイクロ流体デバイスであって、
少なくとも１つの流体注入口及び少なくとも１つの流体排出口の間に其れ等と流体連通して配設される複数のトラップ堰を含み、各トラップ堰はマイクロ流体デバイスを通過する流体中の懸濁物体を保持する様に構成され、
ａ）前記複数のトラップ堰の各トラップ堰は、
ｉ）物体の最も小さい寸法の約３分の１よりも小さい少なくとも１つの寸法の狭窄部と、
ｉｉ）入口領域、内側領域、及び出口領域であって、２又は３つの外側流体流路が、上流側のトラップ堰の前記出口領域から１つまたは複数の下流側のトラップ堰の前記入口領域に流れる、前記入口領域、前記内側領域、及び前記出口領域と、を含み、
ｂ）トラップ堰を通過する流体流路の物に対するトラップ堰をバイパスする流体流路の流体抵抗の比が少なくとも０．４である、
マイクロ流体デバイス。
流体抵抗の比が少なくとも０．７５である、請求項１に記載のマイクロ流体デバイス。
流体抵抗の比が少なくとも１．０である、請求項１に記載のマイクロ流体デバイス。
流体抵抗の比が少なくとも１．２５である、請求項１に記載のマイクロ流体デバイス。
取り外し可能な蓋をさらに備える、請求項１に記載のマイクロ流体デバイス。
各トラップ堰が、懸濁物体の最も小さい寸法の約３分の１よりも小さい空間寸法を有する少なくとも１つの狭窄部を含む、請求項１に記載のマイクロ流体デバイス。
各トラップ堰が、約１．５μｍから約６μｍの範囲である空間寸法を有する少なくとも１つの狭窄部を含む、請求項１に記載のマイクロ流体デバイス。
各トラップ堰が出口領域にフリット構造を含み、フリット構造は、懸濁物体の最も小さい寸法よりも小さい空間寸法を有する１つ以上の狭窄部を含む、請求項１に記載のマイクロ流体デバイス。
１つ以上のトラップ堰の内側領域が、トラップ堰の内側領域内の細胞のリシス時に細胞の分子コンポーネントに結合又はハイブリダイゼーションさせられ得る固有の分子識別子を含む、請求項１に記載のマイクロ流体デバイス。
方法が、
ａ）請求項１に記載のマイクロ流体デバイスを提供する事と、
ｂ）物体を含む流体をマイクロ流体デバイスに流して、物体を複数のトラップ堰の１つ以上にトラップする事と、
を含む、流体中の懸濁物体をトラップする為の方法。
各トラップ堰が出口領域にフリット構造を含み、フリット構造が、物体の最も小さい寸法よりも小さい空間寸法を有する１つ以上の狭窄部を含む、請求項１０に記載の方法。
（ｂ）の流す事が第１の流体力学的圧力で行われ、其れに依って、１つ以上のトラップ堰の入口領域の狭窄部に物体をトラップする、請求項１０に記載の方法。
物体が変形可能な物体を含み、方法が、１つ以上のトラップ堰の入口領域（単数又は複数）の狭窄部にトラップされた物体（単数又は複数）に第１の流体力学的圧力よりも高い第２の流体力学的圧力を掛ける事を更に含み、其れに依って、変形可能な物体（単数又は複数）を１つ以上のトラップ堰の入口領域（単数又は複数）の狭窄部から内側領域に押し込む、請求項１２に記載の方法。
第１の流体力学的圧力が約１から約１００ｍｂａｒの範囲である、請求項１２に記載の方法。
第２の流体力学的圧力が約１００ｍｂａｒから約１，０００ｍｂａｒの範囲である、請求項１３に記載の方法。
物体が細胞又はビーズである、請求項１０に記載の方法。
（ｂ）の流す事が少なくとも１回反復され、其れに依って、少なくとも２つの物体が１つ以上のトラップ堰の内側領域（単数又は複数）に閉じ込められる事を許す、請求項１３に記載の方法。
（ｂ）の流す事が、第１の場合に用いられた物と同じ物体を含む流体を用いて少なくとも１回反復される、請求項１７に記載の方法。
（ｂ）の流す事が、第１の場合に用いられた物とは異なる物体を含む流体を用いて少なくとも１回反復される、請求項１７に記載の方法。
１つ以上のトラップ堰の内側領域（単数又は複数）に閉じ込められた少なくとも２つの物体が、少なくとも２つの同じ細胞、少なくとも２つの異なる細胞、少なくとも２つの同じビーズ、少なくとも２つの異なるビーズ、又は少なくとも１つの細胞及び１つのビーズを含む、請求項１７に記載の方法。
非混和性の流体をマイクロ流体デバイスに流す事に依って複数のトラップ堰をシールする事を更に含む、請求項１０に記載の方法。
非混和性の流体が油又は空気である、請求項２１に記載の方法。
物体が細胞であり、細胞が１つ以上のトラップ堰の内側領域（単数又は複数）に於いて１日以上の期間に渡って培養される、請求項１３に記載の方法。
細胞が１つ以上のトラップ堰の内側領域（単数又は複数）に於いて１週以上の期間に渡って培養される、請求項２３に記載の方法。
物体が細胞であり、方法が、１つ以上のトラップ堰の内側領域（単数又は複数）の細胞を表現型解析する為のイメージング技術の使用を更に含む、請求項１３に記載の方法。
イメージング技術が、明視野イメージング、蛍光イメージング、２光子蛍光イメージング、又は其れ等の何れかの組み合わせから成る群から選択される、請求項２５に記載の方法。
複数のトラップ堰の内側領域が夫々固有の分子識別子を含み、此れ等は、トラップ堰の内側領域内の細胞のリシス時に細胞の分子コンポーネントに結合又はハイブリダイゼーションさせられ得る、請求項１３に記載の方法。
分子コンポーネントが蛋白質、ペプチド、ＤＮＡ分子、ＲＮＡ分子、ｍＲＮＡ分子、又は其れ等の何れかの組み合わせを含む、請求項２７に記載の方法。
固有の分子識別子が、ＤＮＡシーケンシング、遺伝子発現分析、又はクロマチン分析を行う為に用いられる、請求項２８に記載の方法。
外部から適用される電場が、固有の分子識別子に対する核酸分子コンポーネントのハイブリダイゼーションを容易化する為に用いられる、請求項２９に記載の方法。
マイクロ流体デバイスが更に取り外し可能な蓋を含む、請求項１３に記載の方法。
変形可能な物体が細胞であり、１つ以上のトラップ堰の内側領域（単数又は複数）に於ける細胞（単数又は複数）のトラップ後に、生体適合性のハイドロゲルがマイクロ流体デバイス内に灌流され、重合する事を許される、請求項３１に記載の方法。
ハイドロゲルの重合後に、マイクロ流体デバイスの蓋が取り外されて、トラップされた細胞へのアクセスを許す、請求項３２に記載の方法。
生体適合性のハイドロゲルが、細胞のリシス時にトラップされた細胞のゲノム材料を閉じ込める為に用いられる、請求項３２に記載の方法。
生体適合性のハイドロゲルが、コラーゲン、ラミニン、ヒアルロン酸、フィブロネクチン、ビトロネクチン、ヘパリン、ゼラチン、マトリゲル、ポリエチレングリコール、DNA、成長因子、ペプチド、または細胞外マトリックスの他の成分のうち、任意の組み合わせを含む、請求項３２に記載の方法。
前記マイクロ流体デバイスが、取り外し可能な蓋をさらに備える、請求項１０に記載の方法。