JP2023514941A - シングルシースのマイクロ流体チップ - Google Patents
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Abstract
Description
幾つかの実施形態では、マイクロ流体チップは、チップホルダーに取り付けられたチップカセットに装填されてもよい。チップホルダーは、ホルダーの精密な位置決めを可能にするために並進ステージに取り付けられる。例えば、マイクロ流体チップホルダーは、精査光ビームが流体成分をインターセプトするように、マイクロ流体チップを所定の位置に保持するように構成される。一実施形態では、マイクロ流体チップホルダーは、アルミニウム合金などの適切な材料、又は他の適切な金属/ポリマー材料で作られる。ホルダーの本体は、任意の適切な形状であってもよいが、その構成はチップのレイアウトに依存する。さらなる実施形態では、ホルダーの本体は、流体/試料をマイクロ流体チップに連絡するための外部チューブを受け取りこれと噛み合うように構成される。マイクロ流体チップとマイクロ流体チップホルダーとの間の緊密な封止を維持するために、任意の所望の形状のガスケット又はOリングを設けることができる。ガスケットは、所望に応じて、任意の構成の単一のシート又は複数の構成要素、又は材料(即ち、ゴム、シリコーンなどである)であってもよい。一実施形態では、ガスケットは、マイクロ流体チップの層と接続するか、又は(エポキシを使用して)接合される。ガスケットは、マイクロ流体チップホルダー内にマイクロ流体チップを封止し、また安定させたりバランスをとったりするのをアシストするように構成される。カセット及びホルダー、並びにカセット及びホルダーにチップを取り付けるための機構の詳細は、当業者であれば、これらのデバイスが周知であり、本発明の目的が満たされる限り、マイクロ流体チップを収容するためのいかなる構成であってもよいことが分かるであろうから、詳細には説明しない。
本発明に包含され得る諸態様または諸実施形態は、以下のように要約される。
[1].
a.幅が狭くなる狭窄部(122)を有するマイクロチャネル(120)、及び
b.マイクロチャネル(120)の下流にあって、フロー集束領域の高さを減少させる上りスロープになっている底面(132)と、フロー集束領域の幅を狭くするように先が狭まっている側壁(135)とを備え、それによってフロー集束領域(130)を幾何学的に狭窄するフロー集束領域(130)、
を含む、マイクロ流体チップ(100)。
[2].
前記マイクロチャネルの狭窄部(122)が、先が狭まっている側壁(125)を含む、上記項目1に記載のマイクロ流体チップ(100)。
[3].
前記上りスロープになっている底面(132)及び先が狭まっている側壁(135)が、前記フロー集束領域の上流端(137)から下流端(138)まで同時に生じる、上記項目1に記載のマイクロ流体チップ(100)。
[4].
前記上りスロープになっている底面(132)及び先が狭まっている側壁(135)が、前記フロー集束領域(130)を垂直に横断する平面から始まる、上記項目1に記載のマイクロ流体チップ(100)。
[5].
マイクロ流体チップ(100)であって、
a.試料マイクロチャネル(110)、
b.前記試料マイクロチャネル(110)と交差して交差領域(145)を形成する2つのシース液マイクロチャネル(140)、
c.前記交差領域(145)に流体接続されており、幅が狭くなる狭窄部(122)を有する下流マイクロチャネル(120)、及び
d.下流マイクロチャネル(120)に流体接続された下流フロー集束領域(130)であって、前記フロー集束領域の高さを減少させる上りスロープになっている底面(132)と、フロー集束領域の幅を狭くするために先が狭まっている側壁(135)と、を備えることにより前記フロー集束領域(130)を幾何学的に狭窄する、下流フロー集束領域(130)、
を含み、
前記試料マイクロチャネル(110)は試料流体混合物を流すように構成されており、前記2つのシース液マイクロチャネル(140)はそれぞれ、シース液を前記交差領域(145)に流して層流を生じさせ、前記試料流体混合物がシース液によって取り囲まれ圧縮されて細いストリームとなるように、前記試料マイクロチャネル(110)から流れてくる前記試料流体混合物を少なくとも両側から少なくとも水平に圧縮するように構成されている、マイクロ流体チップ(100)。
[6].
前記試料マイクロチャネル(110)が、前記試料マイクロチャネルの投入口(111)の下流に狭小領域(112)を含み、狭小領域(112)は、
a.狭小領域の高さを減少させる上りスロープになっている底面(114)、及び
b.前記狭小領域の幅を狭くするために先が狭まっている側壁(115)、
を含み、上りスロープになっている底面(114)及び先が狭まっている側壁(115)は前記狭小領域(112)を幾何学的に狭窄する、上記項目5に記載のマイクロ流体チップ(100)。
[7].
前記試料マイクロチャネルの出口(113)が、前記2つのシース液マイクロチャネルの各々の出口(143)の高さ中央又はその付近に配置され、前記下流マイクロチャネルの入口(124)が、前記2つのシース液マイクロチャネルの各々の出口(143)の高さ中央又はその付近に配置される、上記項目5に記載のマイクロ流体チップ(100)。
[8].
前記試料マイクロチャネルの前記出口(113)と前記下流マイクロチャネルの前記入口(124)とが位置合わせされている、上記項目7に記載のマイクロ流体チップ(100)。
[9].
前記試料マイクロチャネルの出口(113)が、前記交差領域の高さ中央又はその付近に配置される、上記項目5に記載のマイクロ流体チップ(100)。
[10].
前記下流マイクロチャネルの入口(124)が、前記交差領域の高さ中央又はその付近に配置される、上記項目5に記載のマイクロ流体チップ(100)。
[11].
前記交差領域(145)及び前記下流フロー集束領域(130)が、試料流体混合物中の物質を集束させるように構成される、上記項目5に記載のマイクロ流体チップ(100)。
[12].
前記試料流体混合物を圧縮することにより、物質が前記下流マイクロチャネルの中心又は中心付近に集束されるように前記試料流体混合物内の物質を集中させる、上記項目5に記載のマイクロ流体チップ(100)。
[13].
前記フロー集束領域(130)の下流に精査領域(150)をさらに含む、上記項目5に記載のマイクロ流体チップ(100)。
[14].
前記精査領域(150)の下流に拡張領域(160)をさらに備え、
a.前記拡張領域の高さを増大させる下りスロープになっている底面(162)、及び
b.前記拡張領域の幅を増大させるように広がる側壁(165)を有する拡張部、
を含む、上記項目13に記載のマイクロ流体チップ(100)。
[15].
前記拡張領域(160)の下流にあってこれに流体接続された複数の出力マイクロチャネル(170)をさらに備える、上記項目14に記載のマイクロ流体チップ(100)。
[16].
流体フロー中の粒子を集束させる方法であって、
a)以下のi~iv
i.試料マイクロチャネル(110)、
ii.前記試料マイクロチャネル(110)と交差して交差領域(145)を形成する2つのシース液マイクロチャネル(140)、
iii.前記交差領域(135)に流体接続された下流マイクロチャネル(120)であって、幅が狭くなる狭窄部(122)を有する下流マイクロチャネル(120)、並びに
iv.前記下流マイクロチャネル(120)に流体接続された下流フロー集束領域(130)であって、前記フロー集束領域の高さを減少させる上りスロープになっている底面(132)及び前記フロー集束領域の幅を減少させるために先が狭まっている側壁(135)を備えることによって前記フロー集束領域(130)を幾何学的に狭窄する、下流フロー集束領域(130)、
を含むマイクロ流体チップ(100)を提供する工程と、
b)前記粒子を含む流体混合物を試料マイクロチャネル(110)内及び交差領域(145)内に流す工程と、
c)シース液が層流を引き起こして流体混合物を少なくとも両側から少なくとも水平方向に圧縮するように、前記2つのシース液マイクロチャネル(140)を通って前記交差領域(145)へと前記シース液を流す工程であって、前記流体混合物はシース液に取り囲まれ、圧縮されて細いストリームとなり、前記粒子は狭窄されて、前記シース液に取り囲まれた前記細いストリームとなる工程と、
d)前記流体混合物及びシース液を前記下流マイクロチャネル(120)に流し、前記下流マイクロチャネル(120)の狭窄部(122)が前記流体混合物の細いストリームを水平方向に圧縮する工程と、
e)前記流体混合物及びシース液を前記集束領域(130)へと流し、前記上りスロープになっている底面(132)及び先が狭まっている側壁(135)が、前記流体混合物のストリームをさらに狭窄して前記ストリーム内の前記粒子を再配向させることによって前記粒子を集束させる工程と、
を含む、流体フロー中の粒子を集束させる方法。
[17].
性別が偏った精子細胞を有する流体を生成する方法であって、
a)以下のi~iv、
i.試料マイクロチャネル(110)、
ii.前記試料マイクロチャネル(110)と交差して交差領域(145)を形成する2つのシース液マイクロチャネル(140)、
iii.前記交差領域(135)に流体接続された下流マイクロチャネル(120)であって、幅が狭くなる狭窄部(122)を有する下流マイクロチャネル(120)、並びに
iv.前記下流マイクロチャネル(120)に流体接続された下流フロー集束領域(130)であって、前記フロー集束領域の高さを減少させる上りスロープになっている底面(132)及びフロー集束領域の幅を狭くするために先が狭まっている側壁(135)を備えることによって前記フロー集束領域(130)を幾何学的に狭窄する下流フロー集束領域(130)、
を含むマイクロ流体チップ(100)を提供する工程と、
b)精子細胞を含む精液を前記試料マイクロチャネル(110)内及び前記交差領域(145)内に流す工程と、
c)シース液が層流を引き起こして少なくとも両側から少なくとも水平に前記精液を圧縮するように、前記2つのシース液マイクロチャネル(140)を通って前記交差領域(145)へとシース液を流す工程であって、前記精液はシース液によって取り囲まれ、圧縮されて細いストリームとなる工程と、
d)前記精液及びシース液を前記下流マイクロチャネル(120)へと流し、前記下流マイクロチャネル(120)の前記狭窄部(122)が前記精液の細いストリームを水平方向に圧縮する工程と、
e)前記精液及びシース液を前記集束領域(130)内へと流して、前記上りスロープになっている底面(132)及び先が狭まっている側壁(135)が精液ストリームをさらに狭窄して、前記精液ストリームの中心又は中心付近に前記精子細胞を集束させる工程と、
f)前記精液ストリーム中の前記精子細胞の染色体型を判定する工程であって、ここで各精子細胞はY染色体を有する精子細胞か又はX染色体を有する精子細胞のいずれかである工程と、
g)Y染色体を有する精子細胞をX染色体を有する精子細胞からソートすることにより、主にY染色体を有する精子細胞である性別が偏った精子細胞を含む前記流体を生成する工程と、
を含む方法。
[18].
前記マイクロ流体チップ(100)が、前記フロー集束領域(130)の下流に精査領域(150)をさらに含み、前記精査領域(150)に連結された精査装置を使用して、前記精子細胞の染色体型を決定し、染色体型に基づいて前記精子細胞をソートする、上記項目17に記載の方法。
[19].
前記精査装置が、前記精子細胞を照射及び励起する放射線源を含み、前記精子細胞の応答が前記精子細胞の染色体型を示し、前記精子細胞の前記応答が光学センサによって検出される、上記項目18に記載の方法。
[20].
前記精査装置がレーザ源をさらに含み、Y染色体を有する精子細胞がレーザアブレーションによってX染色体を有する精子細胞からソートされ、前記前記X染色体を有する精子細胞が、細胞を損傷又は死滅させる前記レーザ源に曝露される、上記項目19に記載の方法。
Claims (20)
- a.幅が狭くなる狭窄部(122)を有するマイクロチャネル(120)、及び
b.マイクロチャネル(120)の下流にあって、フロー集束領域の高さを減少させる上りスロープになっている底面(132)と、フロー集束領域の幅を狭くするように先が狭まっている側壁(135)とを備え、それによってフロー集束領域(130)を幾何学的に狭窄するフロー集束領域(130)、
を含む、マイクロ流体チップ(100)。 - 前記マイクロチャネルの狭窄部(122)が、先が狭まっている側壁(125)を含む、請求項1に記載のマイクロ流体チップ(100)。
- 前記上りスロープになっている底面(132)及び先が狭まっている側壁(135)が、前記フロー集束領域の上流端(137)から下流端(138)まで同時に生じる、請求項1に記載のマイクロ流体チップ(100)。
- 前記上りスロープになっている底面(132)及び先が狭まっている側壁(135)が、前記フロー集束領域(130)を垂直に横断する平面から始まる、請求項1に記載のマイクロ流体チップ(100)。
- マイクロ流体チップ(100)であって、
a.試料マイクロチャネル(110)、
b.前記試料マイクロチャネル(110)と交差して交差領域(145)を形成する2つのシース液マイクロチャネル(140)、
c.前記交差領域(145)に流体接続されており、幅が狭くなる狭窄部(122)を有する下流マイクロチャネル(120)、及び
d.下流マイクロチャネル(120)に流体接続された下流フロー集束領域(130)であって、前記フロー集束領域の高さを減少させる上りスロープになっている底面(132)と、フロー集束領域の幅を狭くするために先が狭まっている側壁(135)と、を備えることにより前記フロー集束領域(130)を幾何学的に狭窄する、下流フロー集束領域(130)、
を含み、
前記試料マイクロチャネル(110)は試料流体混合物を流すように構成されており、前記2つのシース液マイクロチャネル(140)はそれぞれ、シース液を前記交差領域(145)に流して層流を生じさせ、前記試料流体混合物がシース液によって取り囲まれ圧縮されて細いストリームとなるように、前記試料マイクロチャネル(110)から流れてくる前記試料流体混合物を少なくとも両側から少なくとも水平に圧縮するように構成されている、マイクロ流体チップ(100)。 - 前記試料マイクロチャネル(110)が、前記試料マイクロチャネルの投入口(111)の下流に狭小領域(112)を含み、狭小領域(112)は、
a.狭小領域の高さを減少させる上りスロープになっている底面(114)、及び
b.前記狭小領域の幅を狭くするために先が狭まっている側壁(115)、
を含み、上りスロープになっている底面(114)及び先が狭まっている側壁(115)は前記狭小領域(112)を幾何学的に狭窄する、請求項5に記載のマイクロ流体チップ(100)。 - 前記試料マイクロチャネルの出口(113)が、前記2つのシース液マイクロチャネルの各々の出口(143)の高さ中央又はその付近に配置され、前記下流マイクロチャネルの入口(124)が、前記2つのシース液マイクロチャネルの各々の出口(143)の高さ中央又はその付近に配置される、請求項5に記載のマイクロ流体チップ(100)。
- 前記試料マイクロチャネルの前記出口(113)と前記下流マイクロチャネルの前記入口(124)とが位置合わせされている、請求項7に記載のマイクロ流体チップ(100)。
- 前記試料マイクロチャネルの出口(113)が、前記交差領域の高さ中央又はその付近に配置される、請求項5に記載のマイクロ流体チップ(100)。
- 前記下流マイクロチャネルの入口(124)が、前記交差領域の高さ中央又はその付近に配置される、請求項5に記載のマイクロ流体チップ(100)。
- 前記交差領域(145)及び前記下流フロー集束領域(130)が、試料流体混合物中の物質を集束させるように構成される、請求項5に記載のマイクロ流体チップ(100)。
- 前記試料流体混合物を圧縮することにより、物質が前記下流マイクロチャネルの中心又は中心付近に集束されるように前記試料流体混合物内の物質を集中させる、請求項5に記載のマイクロ流体チップ(100)。
- 前記フロー集束領域(130)の下流に精査領域(150)をさらに含む、請求項5に記載のマイクロ流体チップ(100)。
- 前記精査領域(150)の下流に拡張領域(160)をさらに備え、
a.前記拡張領域の高さを増大させる下りスロープになっている底面(162)、及び
b.前記拡張領域の幅を増大させるように広がる側壁(165)を有する拡張部、
を含む、請求項13に記載のマイクロ流体チップ(100)。 - 前記拡張領域(160)の下流にあってこれに流体接続された複数の出力マイクロチャネル(170)をさらに備える、請求項14に記載のマイクロ流体チップ(100)。
- 流体フロー中の粒子を集束させる方法であって、
a)以下のi~iv
i.試料マイクロチャネル(110)、
ii.前記試料マイクロチャネル(110)と交差して交差領域(145)を形成する2つのシース液マイクロチャネル(140)、
iii.前記交差領域(135)に流体接続された下流マイクロチャネル(120)であって、幅が狭くなる狭窄部(122)を有する下流マイクロチャネル(120)、並びに
iv.前記下流マイクロチャネル(120)に流体接続された下流フロー集束領域(130)であって、前記フロー集束領域の高さを減少させる上りスロープになっている底面(132)及び前記フロー集束領域の幅を減少させるために先が狭まっている側壁(135)を備えることによって前記フロー集束領域(130)を幾何学的に狭窄する、下流フロー集束領域(130)、
を含むマイクロ流体チップ(100)を提供する工程と、
b)前記粒子を含む流体混合物を試料マイクロチャネル(110)内及び交差領域(145)内に流す工程と、
c)シース液が層流を引き起こして流体混合物を少なくとも両側から少なくとも水平方向に圧縮するように、前記2つのシース液マイクロチャネル(140)を通って前記交差領域(145)へと前記シース液を流す工程であって、前記流体混合物はシース液に取り囲まれ、圧縮されて細いストリームとなり、前記粒子は狭窄されて、前記シース液に取り囲まれた前記細いストリームとなる工程と、
d)前記流体混合物及びシース液を前記下流マイクロチャネル(120)に流し、前記下流マイクロチャネル(120)の狭窄部(122)が前記流体混合物の細いストリームを水平方向に圧縮する工程と、
e)前記流体混合物及びシース液を前記集束領域(130)へと流し、前記上りスロープになっている底面(132)及び先が狭まっている側壁(135)が、前記流体混合物のストリームをさらに狭窄して前記ストリーム内の前記粒子を再配向させることによって前記粒子を集束させる工程と、
を含む、流体フロー中の粒子を集束させる方法。 - 性別が偏った精子細胞を有する流体を生成する方法であって、
a)以下のi~iv、
i.試料マイクロチャネル(110)、
ii.前記試料マイクロチャネル(110)と交差して交差領域(145)を形成する2つのシース液マイクロチャネル(140)、
iii.前記交差領域(135)に流体接続された下流マイクロチャネル(120)であって、幅が狭くなる狭窄部(122)を有する下流マイクロチャネル(120)、並びに
iv.前記下流マイクロチャネル(120)に流体接続された下流フロー集束領域(130)であって、前記フロー集束領域の高さを減少させる上りスロープになっている底面(132)及びフロー集束領域の幅を狭くするために先が狭まっている側壁(135)を備えることによって前記フロー集束領域(130)を幾何学的に狭窄する下流フロー集束領域(130)、
を含むマイクロ流体チップ(100)を提供する工程と、
b)精子細胞を含む精液を前記試料マイクロチャネル(110)内及び前記交差領域(145)内に流す工程と、
c)シース液が層流を引き起こして少なくとも両側から少なくとも水平に前記精液を圧縮するように、前記2つのシース液マイクロチャネル(140)を通って前記交差領域(145)へとシース液を流す工程であって、前記精液はシース液によって取り囲まれ、圧縮されて細いストリームとなる工程と、
d)前記精液及びシース液を前記下流マイクロチャネル(120)へと流し、前記下流マイクロチャネル(120)の前記狭窄部(122)が前記精液の細いストリームを水平方向に圧縮する工程と、
e)前記精液及びシース液を前記集束領域(130)内へと流して、前記上りスロープになっている底面(132)及び先が狭まっている側壁(135)が精液ストリームをさらに狭窄して、前記精液ストリームの中心又は中心付近に前記精子細胞を集束させる工程と、
f)前記精液ストリーム中の前記精子細胞の染色体型を判定する工程であって、ここで各精子細胞はY染色体を有する精子細胞か又はX染色体を有する精子細胞のいずれかである工程と、
g)Y染色体を有する精子細胞をX染色体を有する精子細胞からソートすることにより、主にY染色体を有する精子細胞である性別が偏った精子細胞を含む前記流体を生成する工程と、
を含む方法。 - 前記マイクロ流体チップ(100)が、前記フロー集束領域(130)の下流に精査領域(150)をさらに含み、前記精査領域(150)に連結された精査装置を使用して、前記精子細胞の染色体型を決定し、染色体型に基づいて前記精子細胞をソートする、請求項17に記載の方法。
- 前記精査装置が、前記精子細胞を照射及び励起する放射線源を含み、前記精子細胞の応答が前記精子細胞の染色体型を示し、前記精子細胞の前記応答が光学センサによって検出される、請求項18に記載の方法。
- 前記精査装置がレーザ源をさらに含み、Y染色体を有する精子細胞がレーザアブレーションによってX染色体を有する精子細胞からソートされ、前記前記X染色体を有する精子細胞が、細胞を損傷又は死滅させる前記レーザ源に曝露される、請求項19に記載の方法。
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