JP5809282B2 - 磁性流体中の標的種のマイクロ流体処理 - Google Patents
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Description
本願は、国際出願PCT/US10/59270号(名称「Label−Free Cellular Manipulation and Sorting Via Biocompatible Ferrofluids」、2010年12月7日出願)、ならびに米国仮特許出願第61/267,163号(2009年12月7日出願)、および米国仮特許出願第61/407,738号(2010年10月28日出願)の優先権を主張し、これらの出願の全ての内容は、その全体が参照することにより本明細書に援用される。
本開示は、概して、複数の標的種(生物学的標的種)を含有する磁性流体を含む、磁性流体のマイクロ流体処理に関する。より具体的には、本開示は、生体適合性磁性流体の中の複数の標的種を分離すること、生体適合性磁性流体の中の標的種を集束させること、サンプル中の標的種を検出すること等の動作を行うデバイス、システム、および方法を対象とする。
本明細書は、例えば、以下の項目も提供する。
(項目1)
生体適合性磁性流体に懸濁された複数の標的種を分離するためのデバイスであって、
該デバイスは、
少なくとも1つのサンプル入口と少なくとも1つの出口とを含むマイクロ流体チャネルであって、該マイクロ流体チャネルは、該少なくとも1つのサンプル入口と該少なくとも1つの出口との間に延在するチャネル長を有し、該マイクロ流体チャネルは、該少なくとも1つのサンプル入口からサンプルの実質的に連続した流れを受容するように構成され、該チャネルは、該サンプルを該チャネル長に沿って該少なくとも1つの出口まで流すように構成され、該サンプルは、複数の標的種と該生体適合性磁性流体とを含む、マイクロ流体チャネルと、
該マイクロ流体チャネルに近接して設置される複数の電極であって、該複数の電極は、電流が該複数の電極に印加されたときに、磁場パターンを該マイクロ流体チャネルの該チャネル長の少なくとも一部分に沿って生成するように構成され、該磁場パターンは、該サンプルの該流れが、該マイクロ流体チャネルの少なくとも一部に沿って進むときに、該サンプルの該流れの中の該複数の標的種のうちの少なくとも2つの標的種を分離させるように構成される、複数の電極と
を備える、デバイス。
(項目2)
電源をさらに備え、該電源は、電流を前記複数の電極に制御可能に印加して、前記磁場パターンを制御可能に生成するように構成される、項目1に記載のデバイス。
(項目3)
前記電源は、選択された振幅、選択された周波数、および選択された位相のうちの1つ以上を有する電流を印加するように構成され、前記サンプルの前記少なくとも2つの標的種の分離は、該電流の該選択された振幅、該選択された周波数、および該選択された位相のうちの該1つ以上に少なくとも部分的に基づいている、項目2に記載のデバイス。
(項目4)
前記複数の電極は、制御可能な磁力成分および制御可能な磁気トルク成分を生成するように構成される、項目1に記載のデバイス。
(項目5)
前記複数の電極は、前記少なくとも2つの標的種を前記マイクロ流体チャネルの中の前記サンプルの前記実質的に連続した流れの方向に対して実質的に直角な方向に分離させるように構成される、項目1に記載のデバイス。
(項目6)
前記実質的に連続した流れを生成するように構成される流れ生成ユニットをさらに備え、該流れ生成ユニットは、圧力ポンプ、シリンジポンプ、蠕動ポンプ、真空デバイス、重力を介して流れを可能にする構造、および毛細管力を生成するデバイスのうちの少なくとも1つを含む、項目1に記載のデバイス。
(項目7)
前記サンプルは、細胞ベースの種を含む、項目1に記載のデバイス。
(項目8)
前記生体適合性磁性流体は、好適な量のイオン種を含むことにより、細胞への浸透圧を制御して細胞の持続可能性を増進する、項目1に記載のデバイス。
(項目9)
前記生体適合性磁性流体は、約5〜200mMの間のクエン酸塩濃度を備える、項目8に記載のデバイス。
(項目10)
前記生体適合性磁性流体は、約40mMのクエン酸塩濃度を備える、項目9に記載のデバイス。
(項目11)
前記生体適合性磁性流体は、約150mMの設計されたイオン強度を備え、それにより、該生体適合性磁性流体は等張性であり、生真核細胞を持続させるように適合される、項目9に記載のデバイス。
(項目12)
前記生体適合性磁性流体は、約7.4のpHを有する、項目1に記載のデバイス。
(項目13)
前記少なくとも2つの標的種は、標的サイズに基づいて分離される、項目1に記載のデバイス。
(項目14)
前記少なくとも2つの標的種は、標的形状に基づいて分離される、項目1に記載のデバイス。
(項目15)
前記少なくとも2つの標的種は、標的弾性に基づいて分離される、項目1に記載のデバイス。
(項目16)
前記少なくとも2つの標的種は、標的形態に基づいて分離される、項目1に記載のデバイス。
(項目17)
前記少なくとも2つの標的種は、電極の間隔、印加される電流の周波数、該印加される電流の位相のうちの1つ以上に基づいて捕捉される、項目1に記載のデバイス。
(項目18)
複数の標的種を分離するための方法であって、
該方法は、
サンプルの実質的に連続した流れをマイクロ流体チャネルの入口の中に受容することであって、該サンプルは、生体適合性磁性流体の中に懸濁された複数の標的種を含む、ことと、
該サンプルを該マイクロ流体チャネルに沿って渡すことと、
少なくとも1つの制御可能な電流を、該チャネルに近接して設置された複数の電極に印加することであって、該電流は、磁場パターンを該マイクロ流体チャネルのチャネル長の少なくとも一部分に沿って制御可能に生成して、該サンプルの中の該複数の標的種のうちの少なくとも2つの標的種を分離させるように構成される、ことと
を含む、方法。
(項目19)
生体適合性磁性流体に懸濁された少なくとも1つの標的種を集束させるデバイスであって、
該デバイスは、
マイクロ流体チャネルであって、該マイクロ流体チャネルは、該少なくとも1つの標的種と該生体適合性磁性流体とを含有するサンプルを受容するように構成され、該受容されたサンプルの中の該少なくとも1つの標的種は、関連付けられた入力幅を有する入力流れの中で実質的に集中させられる、マイクロ流体チャネルと、
該マイクロ流体チャネルに近接して設置される電極のうちの少なくとも2つの電極であって、該少なくとも2つの電極は、制御可能な電流が該少なくとも2つの電極に印加されたときに、該磁性流体を含有する該サンプルの中に制御可能な磁力を生成するように構成され、該生成された制御可能な磁力は、該少なくとも1つの標的種を、該入力流れと関連付けられた該入力幅よりも狭い幅を有する結果として生じる流れの中に集束させる、電極と
を備える、デバイス。
(項目20)
前記マイクロ流体チャネルに近接して設置された前記少なくとも2つの電極は、制御可能に供給された電流を伝導するように、および該少なくとも2つの電極の物理的属性に少なくとも部分的に従って前記制御可能な磁力を生成するように構成される、項目19に記載のデバイス。
(項目21)
前記少なくとも2つの電極は、構造を含み、該構造は、該少なくとも2つの電極のうちの1つ以上の電極についての実質的に真っ直ぐな形状、該少なくとも2つの電極のうちの該1つ以上の電極についての実質的に波状の形状、該少なくとも2つの電極についての実質的に平行な配設、および該少なくとも2つの電極が徐々に相互に接近する該少なくとも2つの電極についての実質的にテーパ状の方向付けのうちの少なくとも1つを有する、項目20に記載のデバイス。
(項目22)
前記少なくとも2つの電極は、前記少なくとも1つの標的種を前記マイクロ流体チャネルの中の空間に流入させるように構成され、該マイクロ流体チャネルは、該少なくとも2つの電極よりも上側およびその間に位置する、項目20に記載のデバイス。
(項目23)
前記少なくとも2つの電極は、逆移動磁場の少なくとも2つの磁気波を生成して、前記少なくとも1つの標的種を該少なくとも2つの生成された磁気波の間の境界のほぼ中心に集束させるように構成される、項目19に記載のデバイス。
(項目24)
前記少なくとも2つの電極は、複数の実質的に平行に配設された電極を含む、項目23に記載のデバイス。
(項目25)
前記少なくとも2つの電極は、電極の配列を含み、該配列の少なくともいくつかの第1の電極は、該第1の電極が隣接電極に徐々に接近するよう構成されるように、隣接電極に対して実質的にテーパ状の方向付けで配設されており、該電極の配列は、磁力を生成することにより、該少なくとも1つの標的種の結果として生じる流れを複数対の隣接電極よりも上側およびその間に形成させるように構成される、項目19に記載のデバイス。
(項目26)
前記電極のうちの少なくとも2つの電極は、関連付けられた位相を有する前記制御可能な電流が該少なくとも2つの電極に印加されたときに、前記サンプルの中に制御可能な磁力を生成するように構成され、該電流の少なくとも1つの電流の関連付けられた位相は、該電流のもう1つの電流の関連付けられた位相とは異なる、項目19に記載のデバイス。
(項目27)
前記少なくとも1つの標的種は、少なくとも2つの標的種を含み、前記複数の電極は、前記結果として生じる集束流れの中の前記複数の標的種のうちの少なくとも2つを分離させるようにさらに構成される、項目19に記載のデバイス。
(項目28)
前記少なくとも2つの電極の間の前記間隔は、徐々に増加する、項目19に記載のデバイス。
(項目29)
前記少なくとも2つの電極の間の前記間隔は、徐々に減少する、項目19に記載のデバイス。
(項目30)
前記少なくとも2つの電極は、少なくとも1つの電極層の中に配設される、項目19に記載のデバイス。
(項目31)
前記少なくとも2つの電極は、複数の電極層の中に配設される、項目30に記載のデバイス。
(項目32)
前記マイクロ流体チャネル長は、前記少なくとも2つの電極の少なくとも一部分に約0〜90°の間の角度で近接して通過する、項目19に記載のデバイス。
(項目33)
前記少なくとも1つの標的種は、細胞ベースの標的種を含む、項目19に記載のデバイス。
(項目34)
マイクロ流体チャネルの中に少なくとも1つの標的種を集束させるための方法であって、
該方法は、
生体適合性磁性流体に懸濁された該少なくとも1つの標的種を含有するサンプルを受容することであって、該受容されたサンプルの中の該少なくとも1つの標的種は、関連付けられた入力幅を有する入力流れの中に実質的に集中させられる、ことと、
該磁性流体チャネルを含有する該サンプルの中に制御可能な磁力を生成するために、少なくとも1つの電流を該マイクロ流体に近接して設置された電極のうちの少なくとも2つの電極に制御可能に印加することと
を含み、
該磁力は、該少なくとも1つの標的種を、該入力流れと関連付けられた該入力幅よりも狭い幅を有する結果として生じる流れの中に集束させる、方法。
(項目35)
サンプルの中の少なくとも1つの標的種を検出するデバイスであって、
該デバイスは、
マイクロ流体チャネルであって、該マイクロ流体チャネルは、該少なくとも1つの標的種と、該少なくとも1つの標的種が中に懸濁される生体適合性磁性流体とを含有する該サンプルを受容するように構成される、マイクロ流体チャネルと、
該サンプルの中の該少なくとも1つの標的種を決定する検出器と、
該マイクロ流体チャネルに近接して設置された電極のうちの少なくとも2つの電極であって、該少なくとも2つの電極は、制御可能な少なくとも1つの電流が該少なくとも2つの電極に印加されたときに、該磁性流体を含有する該サンプルの中に制御可能な磁力を生成するように構成され、該生成された制御可能な磁力は、該少なくとも1つの標的種を該検出器に向かって方向付けさせる、少なくとも2つの電極と
を備える、デバイス。
(項目36)
前記マイクロ流体チャネルに近接して設置される前記少なくとも2つの電極は、前記制御可能に印加された少なくとも1つの電流を伝導するように、および該少なくとも2つの電極の物理的属性に少なくとも部分的に従って前記制御可能な磁力を生成するように構成される、項目35に記載のデバイス。
(項目37)
前記少なくとも2つの電極の前記物理的属性は、それに従って前記制御可能な磁力が生成されるが、該少なくとも2つの電極の電極構造を含み、該少なくとも2つの電極の該構造は、該少なくとも2つの電極のうちの1つ以上の電極が実質的に真っ直ぐな形状、該少なくとも2つの電極のうちの該1つ以上の電極の実質的に波状の形状、該少なくとも2つの電極の実質的に平行な配設、および該少なくとも2つの電極が相互に徐々に接近している、該少なくとも2つの電極の実質的にテーパ状の方向付けのうちの1つ以上を含む、項目36に記載のデバイス。
(項目38)
前記少なくとも2つの電極は、電極の配列を含み、該電極のうちの少なくともいくつかは、該電極のうちの少なくともいくつかがそれらの隣接電極に徐々に接近しているように、隣接電極に対して実質的にテーパ状の方向付けで配設されている、項目35に記載のデバイス。
(項目39)
前記電極のうちの少なくとも2つの電極は、関連付けられた位相を有する制御可能な電流が該少なくとも2つの電極に印加されたときに、前記磁性流体を含有する前記サンプルの中に制御可能な磁力を生成するように構成され、該電流の少なくとも1つの関連付けられた位相は、該電流のもう1つの関連付けられた位相とは異なる、項目35に記載のデバイス。
(項目40)
前記サンプルは、複数の標的種を含み、前記デバイスは、一組の電極をさらに備え、
該一組の電極は、該サンプルの中の該複数の標的種のうちの少なくとも2つの標的種を分離させるように制御可能な電流が一組の電極に印加されたときに、制御可能な磁場パターンを前記マイクロ流体チャネルの長さの少なくとも一部分に沿って生成するように構成される、項目35に記載のデバイス。
(項目41)
前記マイクロ流体チャネルは、前記サンプルの流れを外部サンプル源から受容するように構成される、項目35に記載のデバイス。
(項目42)
前記少なくとも2つの電極の間の間隔は、徐々に増加させられる、項目35に記載のデバイス。
(項目43)
前記少なくとも2つの電極の間の間隔は、徐々に減少させられる、項目35に記載のデバイス。
(項目44)
前記少なくとも2つの電極は、少なくとも1つの電極層の中に配設される、項目35に記載のデバイス。
(項目45)
前記マイクロ流体チャネル長は、前記少なくとも2つの電極の少なくとも一部分を約0〜90°の間の角度で横断する、項目35に記載のデバイス。
(項目46)
前記少なくとも1つの標的種は、細胞ベースの標的種を含む、項目35に記載のデバイス。
(項目47)
前記検出器は、
前記マイクロ流体チャネル内の静電容量を測定する1対の離間電極と、
該測定された静電容量に基づいて、前記少なくとも1つの標的種の存在を決定する同定ユニットと
を備える、項目35に記載のデバイス。
(項目48)
前記少なくとも1つの標的種の前記存在を決定するように構成された前記同定ユニットは、該少なくとも1つの標的種の該存在から生じる前記マイクロ流体チャネルの中の測定された静電容量の変化に基づいて、該少なくとも1つの標的種の該存在を決定するように構成される、項目47に記載のデバイス。
(項目49)
前記検出器は、
複数の標的種のうちの1つの標的種と相互作用するように構成される物質を含む捕捉領域であって、該捕捉領域は、前記1対の離間電極の下流で前記マイクロ流体チャネルの中に位置する、捕捉領域と、
該マイクロ流体チャネル内の静電容量を測定するための、該捕捉領域の下流に位置する別の1対の離間電極と
をさらに備え、
前記同定ユニットは、該1対の離間電極において測定される該静電容量に基づく、該1対の離間電極における少なくとも1つの標的種の初期数と、その他の1対の離間電極において測定される該静電容量に基づく、該少なくとも1つの標的種の終了数とを決定するように、および該初期数と終了数との間の差に少なくとも部分的に基づいて、該捕捉領域によって捕捉される該少なくとも1つの標的種のレベルが所定の閾値を超えるかどうかを決定するように構成される、項目47に記載のデバイス。
(項目50)
前記検出器は、
連続的に設置された検出セットのカスケードであって、該連続的に設置された検出セットの該カスケードの各々は、
前記マイクロ流体チャネル内の静電容量を測定する第1の対の離間電極と、
複数の標的種のうちの1つの標的種と相互作用するように構成される物質を含む捕捉領域であって、該捕捉領域は、該第1の対の離間電極の下流に位置する、捕捉領域と、
該マイクロ流体チャネル内の静電容量を測定するために該捕捉領域の下流に位置する第2の対の離間電極と
を備える、カスケードと、
同定ユニットであって、該同定ユニットは、該第1の対の離間電極において測定される該静電容量に基づく、該第1の対の離間電極における少なくとも1つの標的種の初期数と、該第2の対の離間電極において測定される該静電容量に基づく、該第2の対の離間電極における該少なくとも1つの標的種の終了数とを該検出セットの各々において決定し、該初期数と終了数との間の差に少なくとも部分的に基づいて、該捕捉領域によって捕捉された該少なくとも1つの標的種のレベルが所定の閾値を超えるかどうかを決定する、同定ユニットと
を備える、項目35に記載のデバイス。
(項目51)
前記検出器は、
前記マイクロ流体チャネル内のインピーダンスを測定する1対の離間電極と、
該測定されたインピーダンスに基づいて、前記少なくとも1つの標的種の存在を決定する同定ユニットと
を備える、項目35に記載のデバイス。
(項目52)
前記少なくとも1つの標的種の前記存在を決定するように構成される前記同定ユニットは、該少なくとも1つの標的種の該存在から生じる前記マイクロ流体チャネルの中の測定されたインピーダンスの変化に基づいて、該少なくとも1つの標的種の該存在を決定するように構成される、項目51に記載のデバイス。
(項目53)
前記検出器は、
複数の標的種のうちの1つの標的種と相互作用するように構成される物質を含む捕捉領域であって、該捕捉領域は、前記1対の離間電極の下流の前記マイクロ流体チャネルの中に位置する、捕捉領域と、
該マイクロ流体チャネル内のインピーダンスを測定するために、該捕捉領域の下流に位置する別の1対の離間電極と
をさらに備え、
前記同定ユニットは、該1対の離間電極によって測定される該インピーダンスに基づく、該1対の離間電極における少なくとも1つの標的種の初期数と、その他の1対の離間電極において測定される該インピーダンスに基づく、該その他の1対の離間電極における該少なくとも1つの標的種の終了数とを決定するように、および該初期数と終了数との間の差に少なくとも部分的に基づいて、該捕捉領域によって捕捉される該少なくとも1つの標的種のレベルが所定の閾値を超えるかどうかを決定するように構成される、項目51に記載のデバイス。
(項目54)
前記検出器は、
連続的に設置された検出セットのカスケードであって、該連続的に設置された検出セットの該カスケードの各々は、
前記マイクロ流体チャネル内のインピーダンスを測定する第1の対の離間電極と、
複数の標的種のうちの1つの標的種と相互作用するように構成される物質を含む捕捉領域であって、該捕捉領域は、該第1の対の離間電極の下流に位置する、捕捉領域と、
該マイクロ流体チャネル内のインピーダンスを測定するために、該捕捉領域の下流に位置する第2の対の離間電極と
を備える、カスケードと、
同定ユニットであって、該同定ユニットは、該第1の対の離間電極において測定される該インピーダンスに基づく、該第1の対の離間電極における少なくとも1つの標的種の初期数と、該第2の対の離間電極において測定される該インピーダンスに基づく、該第2の対の離間電極における該少なくとも1つの標的種の終了数とを該検出セットの各々において決定し、該初期数と終了数との間の差に少なくとも部分的に基づいて、該捕捉領域によって捕捉される該少なくとも1つの標的種のレベルが所定の閾値を超えるかどうかを決定する、同定ユニットと
を備える、項目35に記載のデバイス。
(項目55)
サンプルの中の少なくとも1つの標的種を検出するための方法であって、
該方法は、
生体適合性磁性流体の中に懸濁された該少なくとも1つの標的種を含有するサンプルをマイクロ流体チャネルにおいて受容することと、
該磁性流体チャネルを含有する該サンプルの中に制御可能な磁力を生成して、該少なくとも1つの標的種を検出器に向かって方向付けさせるために、少なくとも1つの電流を該マイクロ流体チャネルに近接して設置される電極のうちの少なくとも2つの電極に制御可能に印加することと、
該検出器によって該マイクロ流体チャネルの中の該サンプルに行われた測定に基づいて、該サンプルの中の該少なくとも1つの標的種を決定することと
を含む、方法。
2FeCl3+FeCl2+8NH3+4H2OFe3O4+8NH4Cl
ようである。
本明細書で説明されるように、生体適合性磁性流体内の標的種(例えば、細胞および微生物)の無標識操作および分離のための磁性流体力学に基づく、マイクロ流体システムが提供される。いくつかの実施形態では、システムは、マイクロ流体チャネル内の細胞または他の粒子を包囲する均一な磁性環境として使用される水性の磁性流体を含む。磁性流体内の細胞および他の磁性粒子は、半導体の中の電子穴と同様に、「磁性空隙」の役割を果たす(Kashevsky,1997,Phys Fluids 9:1811−1818)。外部から印加された磁場国倍は、磁性ナノ粒子を引き付けることができ、それは、非磁性微小粒子または細胞を効果的に押しのけさせる(Rosensweig RE(1997)Ferrohydrodynamics (Dover,New York);Odenbach S (2002) Ferrofluids:Magnetically Controllable Fluids and Their Applications (Springer,New York))。近年、磁性流体で充填されたマイクロチャネルの中の島状磁性フィルムの間に非磁性マイクロビーズを捕捉するように、この原則が適用されている(Yellen et al.,2005,Prot Natl Acad Sci USA 102:8860−8864)。これとは対照的に、本開示のシステム、デバイス、および方法は、プログラム可能/構成可能な磁場勾配を局所的に生成するように電流を搬送する電極(随意で、集積銅電極等の集積電極であってもよい)を伴うマイクロ流体デバイスを含む。処理される標的種を含むサンプルが通って流れる、マイクロ流体チャネルへの磁場の印加の結果として生じる、挙動および相互作用関係の数学的記述および解析が、付録AおよびBで以下に提供される。
本明細書で説明されるシステム、デバイス、および方法の実装および動作をさらに例証するために、以下の実施例が提供される。これらの実施例は、本明細書で説明されるシステム、デバイス、および方法を限定するものとして解釈されるものではないが、むしろ、本明細書で提供される本開示の結果として明白となる、ありとあらゆる変化例を包含すると解釈されるべきである。
(実施例1 磁性流体特性およびデバイス特性化)
生細胞を伴う高濃度磁性流体を使用することは、慎重に設計されたコロイド系を必要とするため、従来は困難であることが分かっている。生細胞を持続させることに最も関連する磁性流体パラメータは、全体的および関連濃度とともに、pH、イオン強度、およびナノ粒子・界面活性剤の組み合わせを含む。
付加的な実験では、入力電流振幅の関数としての微小粒子操作速度の依存性を調査し、決定した。本明細書で概説される計算によれば、磁性流体が磁気的に線形のままであると仮定して、粒子速度は入力電流の二乗とともに増減する。図12Aに図示されるように、この仮定は、7Aの最高最低入力電流振幅を上回って中断し始める。
磁性マイクロ流体プラットフォームの物理的挙動に基づいて、生物医学的適用のために本明細書で説明される磁性マイクロ流体システムおよびデバイスの有用性および実用性を実証するように、生ヒト赤血球および細菌を用いて操作および分離実験を行った。赤血球および大腸菌[K12株(Blattner et al.,1997,Science 277:1453−1474)]を、緑色蛍光マーカーで染色し、磁性流体の中に懸濁する前に混合した。チャネル内の細胞および細菌の平均速度を、10Hzから100kHzの周波数について6Aの最高最低電流振幅で測定した。細胞および細菌の臨界周波数は、それぞれ、215および77Hzであることが分かった。これらのfc値は、おそらく、チャネル天井に沿って転がることの困難の増加につながる柔軟な形状および非球形幾何学形状の組み合わせにより、同等なサイズのポリスチレン微小球について見出される値よりもいくらか低い。また、細菌および細胞は、それらの複雑な表面化学を伴って、裸の微小球よりも強力にPDMSチャネルと相互作用し(より広く行き渡った細胞付着をもたらした)、細胞とPDMS表面との間の潜在的により高い有効動摩擦係数を示した。図11Aを再び参照すると、200Hzの励起周波数に対するチャネルに沿った細胞および細菌の空間的平均直線速度が図示されている。より小さい大腸菌がチャネルに沿って連続的に移動し(図11Aの速度点はゼロを交差しない)、最終的に観察窓から出て行った一方で、血液細胞は電極の間に限局された(速度点がゼロに達する)。図11Aの赤血球データで観察可能なより大きい変動は、統計的変動から生じることに留意されたい。観察窓中に所与のx場所を通過した、ほんのわずかな赤血球があり、それらの非球形の形状は、各細胞がその場所でチャネルの下方へ転がるにつれて、無作為な角度方向付け(およびわずかに異なる瞬間速度)になることを意味する。細菌は、長さおよび非球形が異なるが、良好な平均統計をもたらすのに十分な数があった(所与のx場所を通して数百個)。最後に、サンプルの視野内に最初に存在した7,050個の大腸菌のうちの約6,750個を、45秒以内に取り除いた(95.7%分離効率)。最初に存在した1,018個の赤血球のうち、93.7%の捕捉効率および76.1%の細胞純度に対応する、954個を捕捉した。
記述されるように、本明細書では、少なくとも1つの標的種と、生体適合性磁性流体とを含有する、サンプルを受容するように構成される、マイクロ流体チャネルを含み、受容したサンプル中の少なくとも1つの標的種は、関連入力幅を伴う入力流れの中で実質的に集中させられる、生体適合性磁性流体に懸濁された少なくとも1つの標的種を集束させるデバイスを含む、システム、デバイス、方法、および他の実装も説明される。デバイスはさらに、マイクロ流体チャネルに近接して設置される電極のうちの少なくとも2つであって、制御可能な電流が少なくとも2つの電極に印加されたときに、磁性流体を含有するサンプル中で制御可能な磁力を生成するように構成される、少なくとも2つの電極を含み、生成された制御可能な磁力は、入力流れと関連付けられる入力幅よりも狭い幅を有する、結果として生じる流れの中で、少なくとも1つの標的種を集束させる。いくつかの実施形態では、生成された磁力は、電極への少なくとも1つの電流の制御された印加を通して制御されてもよい(すなわち、複数の標的種の離散分離を可能にするために使用される磁場を制御することに関して説明されるものと同様に)。
・流体力学的シース流を伴わずに、非常に効率的な集束を達成することができるため、デバイスの体積全体は、細胞の入力流れに専念することができる。したがって、流体力学的集束を使用する既存のアプローチと比較して、より高いスループットを本明細書で説明される実装で達成することができる。
・1つおきの電極間隙に入力細胞流を集束させることによって、標的種(例えば、細胞または病原体)を隣接間隙に分離することができる。デバイスが、流路の幅にわたって配列された数10のそのような電極パターンを特色とすることができるため、この能力は、分離および選別機能性において劇的な並列性を達成することを可能にする。
・細胞がチャネル天井の近傍で一列に並んだときに、それらを容易に検出し(例えば、光学、磁気、電気インピーダンスおよび静電容量測定を含む、種々の方法を通して)、数えることができる。このようにして、実装されたシステム/デバイスは、数分で最大数何百万個もの細胞を分離し、数えることが可能な「ナノサイトメータ」としての機能を果たすことができる。システム/デバイスは、病原体検出器として使用することができ、または他の非標的細胞(CD4、赤血球、血小板等)の濃度を明らかにするのに役立つために使用することができる。
電極の配列は、磁力を生成して、複数対の隣接電極より上側およびその間で、少なくとも1つの標的種の結果として生じる流れを形成させるように構成される。したがって、複数対の電極の間の全間隙は、概して、集束動作後に空であるが、流れに分離動作を行うと、空の間隙は、混合物が集束されている隣接間隙の中を流れる混合物から分離されている、標的種のうちの少なくとも1つを受容する。
前述のように、本明細書では、サンプル中の少なくとも1つの標的種を検出するデバイスを含む、デバイス、システム、方法、および実装が説明され、デバイスは、少なくとも1つの標的種と、少なくとも1つの標的種が懸濁される生体適合性磁性流体とを含有する、サンプルを受容するように構成される、マイクロ流体チャネルと、サンプル中の少なくとも1つの標的種を決定する検出器と、マイクロ流体チャネルに近接して設置される電極のうちの少なくとも2つであって、制御可能な少なくとも1つの電流が少なくとも2つの電極に印加されたときに、磁性流体を含有するサンプル中で制御可能な磁力を生成するように構成される、少なくとも2つの電極とを含む。生成された制御可能な磁力は、少なくとも1つの標的種を検出器に向かって方向付けさせる。標的種の有効性および質が、少なくとも部分的に、電極までの標的種の垂直距離に依存するため、垂直距離を制御することができない場合、異なる種類の標的種が確実に区別されない場合がある。したがって、標的種を天井(検出機構が設置されもよい場所の付近)に押し進めることによって、検出器までの標的種の垂直距離の結果として、標的種の検出成功を妨げる課題を制御し、ある程度克服することができる。
・実際の細胞センサ(検出器)から表面機能化を分離することによって製造過程を単純化する。
・統合電子機器を伴う多くの従来の既存のバイオセンサが、センサ表面を直接機能化する。マイクロまたはナノスケールセンサ(意図的にはるかに高い感度を生じる)を用いると、機能化される全表面積は極めて小さい。時折、センサ表面上にごくわずかだけの細胞のための空間がある。したがって、標的細胞濃度が極めて高い場合、センサ信号の急速飽和が後に続いて起き得る。この問題を解決するために、いくつかの従来のデバイスは、システム複雑性および製造可能性課題の劇的な増加につながる、(最大で数千もの)膨大な配列の中にそれらのセンサを配設する。本明細書で説明されるマイクロ流体ベースのシステムおよびデバイスでは、そのようなシステムおよびデバイスとともに使用される検出器は、検出領域を通過する単一の細胞というわずかな検出も可能であり、信号飽和前に検出することができる細胞の最大数は、捕捉カーペットの相対的範囲によって求められる。開示されたマイクロ流体システムおよびデバイスとともに使用されるセンサのダイナミックレンジを増加させることは、センサの数を増加させる必要なく、捕捉領域の範囲を増加させるのと同じくらい単純であり得る。
・本明細書で説明される検出アプローチは無標識である(すなわち、検出を可能にするために、いずれの蛍光マーカーまたは他のタグも細胞に取り付けられない)。
・細胞流を集束させ、検出領域に向かって押し進める、チャネルより下側の電流搬送電極の使用(または何らかの他の磁場生成機構、例えば、永久磁石に基づく機構の使用)は、いくつかの実施形態では、良好なスループットを維持しながら、1psi(ポンド毎平方インチ)未満のサンプル流を提供するために入力圧力を使用することを可能にする。対照的に、従来の細胞操作では、細胞直径(一般的には50ミクロン以下)と同程度である高さおよび幅を伴うチャネルが使用される必要があり、したがって、これらのデバイスのスループットが低い、または非常に大きい圧力源が、そのような極めて小さいチャネルを通して高速流を押し進めるために使用される必要がある。
本明細書では、本明細書で説明される磁性マイクロ流体システム、デバイス、および方法で観察される粒子速度および臨界周波数の推定を可能にする、解析アプローチが提供される。計算を単純化するために、完璧に球形の非圧縮性微小粒子、磁気的に線形の磁性流体、ならびに磁場の大きさおよび周波数から独立している滑り係数(以下を参照)が仮定される。さらに、
一般に、ケルビン力の式、すなわち、以下を使用して、磁気双極子への磁力を求めることができる。
Claims (55)
- 生体適合性磁性流体に懸濁された複数の標的種を分離するためのデバイスであって、
該デバイスは、
少なくとも1つのサンプル入口と少なくとも1つの出口とを含むマイクロ流体チャネルであって、該マイクロ流体チャネルは、該少なくとも1つのサンプル入口と該少なくとも1つの出口との間に延在するチャネル長を有し、該マイクロ流体チャネルは、該少なくとも1つのサンプル入口からサンプルの実質的に連続した流れを受容するように構成され、該チャネルは、該サンプルを該チャネル長に沿って該少なくとも1つの出口まで流すように構成され、該サンプルは、複数の標的種と該生体適合性磁性流体とを含む、マイクロ流体チャネルと、
該マイクロ流体チャネルに近接して設置されかつ該マイクロ流体チャネルに実質的に平行に配設される複数の電極であって、該複数の電極は、電流が該複数の電極に印加されたときに、磁場パターンを該マイクロ流体チャネルの該チャネル長の少なくとも一部分に沿って生成するように構成され、該磁場パターンは、該サンプルの該流れが、該マイクロ流体チャネルの少なくとも一部に沿って進むときに、該サンプルの該流れの中の該複数の標的種のうちの少なくとも2つの標的種を分離させるように構成される、複数の電極と
を備える、デバイス。 - 電源をさらに備え、該電源は、電流を前記複数の電極に制御可能に印加して、前記磁場パターンを制御可能に生成するように構成される、請求項1に記載のデバイス。
- 前記電源は、選択された振幅、選択された周波数、および選択された位相のうちの1つ以上を有する電流を印加するように構成され、前記サンプルの前記少なくとも2つの標的種の分離は、該電流の該選択された振幅、該選択された周波数、および該選択された位相のうちの該1つ以上に少なくとも部分的に基づいている、請求項2に記載のデバイス。
- 前記複数の電極は、制御可能な磁力成分および制御可能な磁気トルク成分を生成するように構成される、請求項1に記載のデバイス。
- 前記複数の電極は、前記少なくとも2つの標的種を前記マイクロ流体チャネルの中の前記サンプルの前記実質的に連続した流れの方向に対して実質的に直角な方向に分離させるように構成される、請求項1に記載のデバイス。
- 前記実質的に連続した流れを生成するように構成される流れ生成ユニットをさらに備え、該流れ生成ユニットは、圧力ポンプ、シリンジポンプ、蠕動ポンプ、真空デバイス、重力を介して流れを可能にする構造、および毛細管力を生成するデバイスのうちの少なくとも1つを含む、請求項1に記載のデバイス。
- 前記サンプルは、細胞ベースの種を含む、請求項1に記載のデバイス。
- 前記生体適合性磁性流体は、好適な量のイオン種を含むことにより、細胞への浸透圧を制御して細胞の持続可能性を増進する、請求項1に記載のデバイス。
- 前記生体適合性磁性流体は、約5〜200mMの間のクエン酸塩濃度を備える、請求項8に記載のデバイス。
- 前記生体適合性磁性流体は、約40mMのクエン酸塩濃度を備える、請求項9に記載のデバイス。
- 前記生体適合性磁性流体は、約150mMの設計されたイオン強度を備え、それにより、該生体適合性磁性流体は等張性であり、生真核細胞を持続させるように適合される、請求項9に記載のデバイス。
- 前記生体適合性磁性流体は、約7.4のpHを有する、請求項1に記載のデバイス。
- 前記少なくとも2つの標的種は、標的サイズに基づいて分離される、請求項1に記載のデバイス。
- 前記少なくとも2つの標的種は、標的形状に基づいて分離される、請求項1に記載のデバイス。
- 前記少なくとも2つの標的種は、標的弾性に基づいて分離される、請求項1に記載のデバイス。
- 前記少なくとも2つの標的種は、標的形態に基づいて分離される、請求項1に記載のデバイス。
- 前記少なくとも2つの標的種は、電極の間隔、印加される電流の周波数、該印加される電流の位相のうちの1つ以上に基づいて捕捉される、請求項1に記載のデバイス。
- 複数の標的種を分離するための方法であって、
該方法は、
サンプルの実質的に連続した流れをマイクロ流体チャネルの入口の中に受容することであって、該サンプルは、生体適合性磁性流体の中に懸濁された複数の標的種を含む、ことと、
該サンプルを該マイクロ流体チャネルに沿って渡すことと、
少なくとも1つの制御可能な電流を、該チャネルに近接して設置されかつ該チャネルに実質的に平行に設置された複数の電極に印加することであって、該電流は、磁場パターンを該マイクロ流体チャネルのチャネル長の少なくとも一部分に沿って制御可能に生成して、該サンプルの中の該複数の標的種のうちの少なくとも2つの標的種を分離させるように構成される、ことと
を含む、方法。 - 生体適合性磁性流体に懸濁された少なくとも1つの標的種を集束させるデバイスであって、
該デバイスは、
マイクロ流体チャネルであって、該マイクロ流体チャネルは、該少なくとも1つの標的種と該生体適合性磁性流体とを含有するサンプルを受容するように構成され、該受容されたサンプルの中の該少なくとも1つの標的種は、関連付けられた入力幅を有する入力流れの中で実質的に集中させられる、マイクロ流体チャネルと、
該マイクロ流体チャネルに近接して設置される電極のうちの少なくとも2つの電極であって、該少なくとも2つの電極は、制御可能な電流が該少なくとも2つの電極に印加されたときに、該磁性流体を含有する該サンプルの中に制御可能な磁力を生成するように構成され、該生成された制御可能な磁力は、該少なくとも1つの標的種を、該入力流れと関連付けられた該入力幅よりも狭い幅を有する結果として生じる流れの中に集束させる、電極と
を備える、デバイス。 - 前記マイクロ流体チャネルに近接して設置された前記少なくとも2つの電極は、制御可能に供給された電流を伝導するように、および該少なくとも2つの電極の物理的属性に少なくとも部分的に従って前記制御可能な磁力を生成するように構成される、請求項19に記載のデバイス。
- 前記少なくとも2つの電極は、構造を含み、該構造は、該少なくとも2つの電極のうちの1つ以上の電極についての実質的に真っ直ぐな形状、該少なくとも2つの電極のうちの該1つ以上の電極についての実質的に波状の形状、該少なくとも2つの電極についての実質的に平行な配設、および該少なくとも2つの電極が徐々に相互に接近する該少なくとも2つの電極についての実質的にテーパ状の方向付けのうちの少なくとも1つを有する、請求項20に記載のデバイス。
- 前記少なくとも2つの電極は、前記少なくとも1つの標的種を前記マイクロ流体チャネルの中の空間に流入させるように構成され、該マイクロ流体チャネルは、該少なくとも2つの電極よりも上側およびその間に位置する、請求項20に記載のデバイス。
- 前記少なくとも2つの電極は、逆移動磁場の少なくとも2つの磁気波を生成して、前記少なくとも1つの標的種を該少なくとも2つの生成された磁気波の間の境界のほぼ中心に集束させるように構成される、請求項19に記載のデバイス。
- 前記少なくとも2つの電極は、複数の実質的に平行に配設された電極を含む、請求項23に記載のデバイス。
- 前記少なくとも2つの電極は、電極の配列を含み、該配列の少なくともいくつかの第1の電極は、該第1の電極が隣接電極に徐々に接近するよう構成されるように、隣接電極に対して実質的にテーパ状の方向付けで配設されており、該電極の配列は、磁力を生成することにより、該少なくとも1つの標的種の結果として生じる流れを複数対の隣接電極よりも上側およびその間に形成させるように構成される、請求項19に記載のデバイス。
- 前記電極のうちの少なくとも2つの電極は、関連付けられた位相を有する前記制御可能な電流が該少なくとも2つの電極に印加されたときに、前記サンプルの中に制御可能な磁力を生成するように構成され、該電流の少なくとも1つの電流の関連付けられた位相は、該電流のもう1つの電流の関連付けられた位相とは異なる、請求項19に記載のデバイス。
- 前記少なくとも1つの標的種は、少なくとも2つの標的種を含み、前記複数の電極は、前記結果として生じる集束させられた流れの中の前記複数の標的種のうちの少なくとも2つを分離させるようにさらに構成される、請求項19に記載のデバイス。
- 前記少なくとも2つの電極の間の間隔は、徐々に増加する、請求項19に記載のデバイス。
- 前記少なくとも2つの電極の間の間隔は、徐々に減少する、請求項19に記載のデバイス。
- 前記少なくとも2つの電極は、少なくとも1つの電極層の中に配設される、請求項19に記載のデバイス。
- 前記少なくとも2つの電極は、複数の電極層の中に配設される、請求項30に記載のデバイス。
- 前記マイクロ流体チャネルは、前記少なくとも2つの電極の少なくとも一部分に約0〜90°の間の角度で近接して通過する、請求項19に記載のデバイス。
- 前記少なくとも1つの標的種は、細胞ベースの標的種を含む、請求項19に記載のデバイス。
- マイクロ流体チャネルの中に少なくとも1つの標的種を集束させるための方法であって、
該方法は、
生体適合性磁性流体に懸濁された該少なくとも1つの標的種を含有するサンプルを受容することであって、該受容されたサンプルの中の該少なくとも1つの標的種は、関連付けられた入力幅を有する入力流れの中に実質的に集中させられる、ことと、
該磁性流体チャネルを含有する該サンプルの中に制御可能な磁力を生成するために、少なくとも1つの電流を該マイクロ流体に近接して設置された電極のうちの少なくとも2つの電極に制御可能に印加することと
を含み、
該磁力は、該少なくとも1つの標的種を、該入力流れと関連付けられた該入力幅よりも狭い幅を有する結果として生じる流れの中に集束させる、方法。 - サンプルの中の少なくとも1つの標的種を検出するデバイスであって、
該デバイスは、
マイクロ流体チャネルであって、該マイクロ流体チャネルは、該少なくとも1つの標的種と、該少なくとも1つの標的種が中に懸濁される生体適合性磁性流体とを含有する該サンプルを受容するように構成される、マイクロ流体チャネルと、
該サンプルの中の該少なくとも1つの標的種を決定する検出器と、
該マイクロ流体チャネルに近接して設置されかつ該マイクロ流体チャネルに実質的に平行に設置された電極のうちの少なくとも2つの電極であって、該少なくとも2つの電極は、制御可能な少なくとも1つの電流が該少なくとも2つの電極に印加されたときに、該磁性流体を含有する該サンプルの中に制御可能な磁力を生成するように構成され、該生成された制御可能な磁力は、該少なくとも1つの標的種を該検出器に向かって方向付けさせる、少なくとも2つの電極と
を備える、デバイス。 - 前記マイクロ流体チャネルに近接して設置される前記少なくとも2つの電極は、前記制御可能に供給された少なくとも1つの電流を伝導するように、および該少なくとも2つの電極の物理的属性に少なくとも部分的に従って前記制御可能な磁力を生成するように構成される、請求項35に記載のデバイス。
- 前記少なくとも2つの電極の前記物理的属性は、それに従って前記制御可能な磁力が生成されるが、該少なくとも2つの電極の電極構造を含み、該少なくとも2つの電極の該構造は、該少なくとも2つの電極のうちの1つ以上の電極の実質的に真っ直ぐな形状、該少なくとも2つの電極のうちの該1つ以上の電極の実質的に波状の形状、該少なくとも2つの電極の実質的に平行な配設、および該少なくとも2つの電極が相互に徐々に接近している、該少なくとも2つの電極の実質的にテーパ状の方向付けのうちの1つ以上を含む、請求項36に記載のデバイス。
- 前記少なくとも2つの電極は、電極の配列を含み、該電極のうちの少なくともいくつかは、該電極のうちの少なくともいくつかがそれらの隣接電極に徐々に接近しているように、隣接電極に対して実質的にテーパ状の方向付けで配設されている、請求項35に記載のデバイス。
- 前記電極のうちの少なくとも2つの電極は、関連付けられた位相を有する制御可能な電流が該少なくとも2つの電極に印加されたときに、前記磁性流体を含有する前記サンプルの中に制御可能な磁力を生成するように構成され、該電流の少なくとも1つの関連付けられた位相は、該電流のもう1つの関連付けられた位相とは異なる、請求項35に記載のデバイス。
- 前記サンプルは、複数の標的種を含み、前記デバイスは、一組の電極をさらに備え、
該一組の電極は、該サンプルの中の該複数の標的種のうちの少なくとも2つの標的種を分離させるように制御可能な電流が該一組の電極に印加されたときに、制御可能な磁場パターンを前記マイクロ流体チャネルの長さの少なくとも一部分に沿って生成するように構成される、請求項35に記載のデバイス。 - 前記マイクロ流体チャネルは、前記サンプルの流れを外部サンプル源から受容するように構成される、請求項35に記載のデバイス。
- 前記少なくとも2つの電極の間の間隔は、下流方向に徐々に増加させられる、請求項35に記載のデバイス。
- 前記少なくとも2つの電極の間の間隔は、下流方向に徐々に減少させられる、請求項35に記載のデバイス。
- 前記少なくとも2つの電極は、少なくとも1つの電極層の中に配設される、請求項35に記載のデバイス。
- 前記マイクロ流体チャネルは、前記少なくとも2つの電極の少なくとも一部分を約0〜90°の間の角度で横断する、請求項35に記載のデバイス。
- 前記少なくとも1つの標的種は、細胞ベースの標的種を含む、請求項35に記載のデバイス。
- 前記検出器は、
前記マイクロ流体チャネル内の静電容量を測定する1対の離間電極と、
該測定された静電容量に基づいて、前記少なくとも1つの標的種の存在を決定する同定ユニットと
を備える、請求項35に記載のデバイス。 - 前記少なくとも1つの標的種の前記存在を決定するように構成された前記同定ユニットは、該少なくとも1つの標的種の該存在から生じる前記マイクロ流体チャネルの中の測定された静電容量の変化に基づいて、該少なくとも1つの標的種の該存在を決定するように構成される、請求項47に記載のデバイス。
- 前記検出器は、
複数の標的種のうちの1つの標的種と相互作用するように構成される物質を含む捕捉領域であって、該捕捉領域は、前記1対の離間電極の下流で前記マイクロ流体チャネルの中に位置する、捕捉領域と、
該マイクロ流体チャネル内の静電容量を測定するための、該捕捉領域の下流に位置する別の1対の離間電極と
をさらに備え、
前記同定ユニットは、該1対の離間電極において測定される該静電容量に基づく、該1対の離間電極における少なくとも1つの標的種の初期数と、その他の1対の離間電極において測定される該静電容量に基づく、該少なくとも1つの標的種の終了数とを決定するように、および該初期数と終了数との間の差に少なくとも部分的に基づいて、該捕捉領域によって捕捉される該少なくとも1つの標的種のレベルが所定の閾値を超えるかどうかを決定するように構成される、請求項47に記載のデバイス。 - 前記検出器は、
連続的に設置された検出セットのカスケードであって、該連続的に設置された検出セットの該カスケードの各々は、
前記マイクロ流体チャネル内の静電容量を測定する第1の対の離間電極と、
複数の標的種のうちの1つの標的種と相互作用するように構成される物質を含む捕捉領域であって、該捕捉領域は、該第1の対の離間電極の下流に位置する、捕捉領域と、
該マイクロ流体チャネル内の静電容量を測定するために該捕捉領域の下流に位置する第2の対の離間電極と
を備える、カスケードと、
同定ユニットであって、該同定ユニットは、該第1の対の離間電極において測定される該静電容量に基づく、該第1の対の離間電極における少なくとも1つの標的種の初期数と、該第2の対の離間電極において測定される該静電容量に基づく、該第2の対の離間電極における該少なくとも1つの標的種の終了数とを該検出セットの各々において決定し、該初期数と終了数との間の差に少なくとも部分的に基づいて、該捕捉領域によって捕捉された該少なくとも1つの標的種のレベルが所定の閾値を超えるかどうかを決定する、同定ユニットと
を備える、請求項35に記載のデバイス。 - 前記検出器は、
前記マイクロ流体チャネル内のインピーダンスを測定する1対の離間電極と、
該測定されたインピーダンスに基づいて、前記少なくとも1つの標的種の存在を決定する同定ユニットと
を備える、請求項35に記載のデバイス。 - 前記少なくとも1つの標的種の前記存在を決定するように構成される前記同定ユニットは、該少なくとも1つの標的種の該存在から生じる前記マイクロ流体チャネルの中の測定されたインピーダンスの変化に基づいて、該少なくとも1つの標的種の該存在を決定するように構成される、請求項51に記載のデバイス。
- 前記検出器は、
複数の標的種のうちの1つの標的種と相互作用するように構成される物質を含む捕捉領域であって、該捕捉領域は、前記1対の離間電極の下流の前記マイクロ流体チャネルの中に位置する、捕捉領域と、
該マイクロ流体チャネル内のインピーダンスを測定するために、該捕捉領域の下流に位置する別の1対の離間電極と
をさらに備え、
前記同定ユニットは、該1対の離間電極によって測定される該インピーダンスに基づく、該1対の離間電極における少なくとも1つの標的種の初期数と、その他の1対の離間電極において測定される該インピーダンスに基づく、該その他の1対の離間電極における該少なくとも1つの標的種の終了数とを決定するように、および該初期数と終了数との間の差に少なくとも部分的に基づいて、該捕捉領域によって捕捉される該少なくとも1つの標的種のレベルが所定の閾値を超えるかどうかを決定するように構成される、請求項51に記載のデバイス。 - 前記検出器は、
連続的に設置された検出セットのカスケードであって、該連続的に設置された検出セットの該カスケードの各々は、
前記マイクロ流体チャネル内のインピーダンスを測定する第1の対の離間電極と、
複数の標的種のうちの1つの標的種と相互作用するように構成される物質を含む捕捉領域であって、該捕捉領域は、該第1の対の離間電極の下流に位置する、捕捉領域と、
該マイクロ流体チャネル内のインピーダンスを測定するために、該捕捉領域の下流に位置する第2の対の離間電極と
を備える、カスケードと、
同定ユニットであって、該同定ユニットは、該第1の対の離間電極において測定される該インピーダンスに基づく、該第1の対の離間電極における少なくとも1つの標的種の初期数と、該第2の対の離間電極において測定される該インピーダンスに基づく、該第2の対の離間電極における該少なくとも1つの標的種の終了数とを該検出セットの各々において決定し、該初期数と終了数との間の差に少なくとも部分的に基づいて、該捕捉領域によって捕捉される該少なくとも1つの標的種のレベルが所定の閾値を超えるかどうかを決定する、同定ユニットと
を備える、請求項35に記載のデバイス。 - サンプルの中の少なくとも1つの標的種を検出するための方法であって、
該方法は、
生体適合性磁性流体の中に懸濁された該少なくとも1つの標的種を含有するサンプルをマイクロ流体チャネルにおいて受容することと、
該磁性流体チャネルを含有する該サンプルの中に制御可能な磁力を生成して、該少なくとも1つの標的種を検出器に向かって方向付けさせるために、少なくとも1つの電流を該マイクロ流体チャネルに近接して設置されかつ該マイクロ流体チャネルに実質的に平行に設置される電極のうちの少なくとも2つの電極に制御可能に印加することと、
該検出器によって該マイクロ流体チャネルの中の該サンプルに行われた測定に基づいて、該サンプルの中の該少なくとも1つの標的種を決定することと
を含む、方法。
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