JP6710850B1 - 液体サンプルからバイオマーカーを単離するための流体密封性フローシステム - Google Patents

液体サンプルからバイオマーカーを単離するための流体密封性フローシステム Download PDF

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Abstract

本明細書で開示される主題は、流体密封性フローシステム；液体サンプルからバイオマーカー細胞を単離する方法；血漿からｃｆＤＮＡ、ｃｔＤＮＡまたはエキソソームを抽出する方法；血液からｃｆＤＮＡ、ｃｔＤＮＡまたはエキソソームを抽出する方法；バイオマーカー細胞から放出されるＤＮＡまたはＲＮＡを捕捉する方法；ヌクレオチド配列を増幅する方法；ヌクレオチド配列をシークエンシングする方法；染色体異常を検出する方法；およびタンパク質を分析する方法を提供する。【選択図】図２ａ

Description

関連出願への相互参照
本願は、２０１７年４月２０日付けで出願の米国特許仮出願第６２／４８７，６９０号の利益およびそれへの優先権を主張する、２０１８年４月２０日付けで出願の「ＦＬＵＩＤ−ＴＩＧＨＴ ＦＬＯＷ ＳＹＳＴＥＭ ＴＯ ＩＳＯＬＡＴＥ ＢＩＯＭＡＲＫＥＲＳ ＦＲＯＭ Ａ ＬＩＱＵＩＤ ＳＡＭＰＬＥ（液体サンプルからバイオマーカーを単離するための流体密封性フローシステム）」と題する特許協力条約出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１８／０２８６１１号の日本国内段階出願であり、該出願のそれぞれの内容は、参照によって全体が本明細書に組み込まれる。
分野
本発明は概して、新規な流体密封性（ｆｌｕｉｄ−ｔｉｇｈｔ）フローシステムと、リアルタイムフィードバック制御を用いた新規な流体密封性フローシステムに関する。
背景
従来の液体取扱いシステムは、大量の液体を輸送し、かつ、大量の液体に対して影響を与えるために用いられる。例えば、液体取扱いシステムにおける容器（例えば、マイクロウェルプレートまたはバイアル）には、１つ以上の液体サンプルが提供されてもよい。液体取扱いシステムは、１つ以上のピペッターを含んでいてもよく、該１つ以上のピペッターは、容器からサンプルの一部を除去すること（例えば、吸引することによって）、および／または、容器中のサンプルに材料を追加すること（例えば、分配することによって）に用いられる。標準的なピペット操作（ｐｉｐｅｔｔｉｎｇ；ピペッティング）システムは、サンプルを分配または収集するのに一度に１つのピペットを用いるのみである。
サンプルをピペッターからＨａｍｉｌｔｏｎ ＰＳＤ３ Ｓｅｒｖｏシリンジポンプの
ような別個のポンプシステムと一体化したフローサイトメーター（米国特許第７，８５８，０４０号明細書）のようなマクロスケールの流体システムの中へと直接注入して流体フローを制御するために、液体取扱い器具が用いられてもよい。マイクロ流体チップに関して、液体患者サンプルをマイクロ流体チップへと送達するのに、シリンジポンプまたは別個の圧力供給デバイスと併せてキャピラリーコネクターが典型的に用いられる（Ｅｌｖｅｆｌｏｗマイクロ流体フロー制御システムにあるように)。
本明細書で開示される主題は、流体密封性フローシステムについて説明し、当該流体密封性フローシステムは、マイクロ流体チップを有し、該マイクロ流体チップは、出口ポートと流体連通した入口ポートを有し；第１の自動化されたピペット操作チャンネルを有し、該第１の自動化されたピペット操作チャンネルは、第１のポンプと、第１のピペット先端部を有し、該第１のピペット先端部は、液体サンプルを含有し、かつ、入口ポートに連結され；第２の自動化されたピペット操作チャンネルを有し、該第２の自動化されたピペット操作チャンネルは、第２のポンプと、出口ポートに連結された第２のピペット先端部を有し；かつ、非一時的なコンピューター読取可能媒体を有し、該非一時的なコンピューター読取可能媒体は、第１のポンプおよび第２のポンプと連絡しており、かつ、第１の自動化されたピペット操作チャンネルの第１のポンプおよび第２の自動化されたピペット操作チャンネルの第２のポンプに、マイクロ流体チップを通る液体サンプルのフローを制御するように命令するようにプログラムされている。いくつかの実施形態では、第１のポンプまたは第２のポンプは、プランジャーとピペット操作駆動モーターを有する。いくつかの実施形態では、第１のポンプまたは第２のポンプは、第１のピペット先端部内に含有されたピストンとピペット操作駆動モーターを有する。
いくつかの実施形態では、当該流体密封性フローシステムはさらに、閉ループフィードバック制御を有し、第１の自動化されたピペット操作チャンネルがさらに、第１の圧力センサーを有し；第２の自動化されたピペット操作チャンネルがさらに、第２の圧力センサーを有し；かつ、非一時的なコンピューター読取可能媒体がさらに、第１の圧力センサーおよび第２の圧力センサーと連絡しており；前記の非一時的なコンピューター読取可能媒体がさらに、リアルタイムで第１の圧力センサーからデータを受け取り、かつ、リアルタイムで第２の圧力センサーからデータを受け取り、かつ、少なくとも第１の自動化されたピペット操作チャンネルの第１のポンプまたは第２の自動化されたピペット操作チャンネルの第２のポンプの命令を調整して、第１の圧力センサーおよび第２の圧力センサーからの前記データに基づくリアルタイムフィードバックを用いてマイクロ流体チップを通るフローを調整するようにプログラムされている。いくつかの実施形態では、第１の圧力センサーおよび第２の圧力センサーからの前記データに基づくリアルタイムフィードバックは、圧力閾値もしくは流量閾値における検出、圧力閾値もしくは流量閾値より上の検出または圧力閾値もしくは流量閾値より下の検出を有する。
いくつかの実施形態では、液体サンプルは体液である。いくつかの実施形態では、体液は、血液、唾液、リンパ液、流体に懸濁された細胞、滑液、精液、尿、脳脊髄液または羊水である。
いくつかの実施形態では、マイクロ流体チップはさらに、入口および出口ポートと流体連通した、細胞選別モジュール、血漿単離モジュール、または、固相抽出モジュールを有する。いくつかの実施形態では、マイクロ流体チップは細胞選別モジュールを有し、かつ、前記細胞選別モジュールは、入口ポートおよび出口ポートと流体連通した捕捉床（ｃａｐｔｕｒｅ ｂｅｄ）を有する。
いくつかの実施形態では、捕捉床は、液体サンプルからバイオマーカー細胞を単離する
ように構成された複数の単離チャンネル、バイオマーカー細胞に結合するように構成された固体支持体、または、バイオマーカー細胞用のサイズに基づくセパレーターとして構成されたフィルター基板を有する。いくつかの実施形態では、フィルター基板はマイクロキャビティアレイである。いくつかの実施形態では、固体支持体は、ピラー、ビーズまたはレジンである。いくつかの実施形態では、複数の単離チャンネルは、循環性腫瘍細胞または循環性白血病細胞を単離するように構成されている。
いくつかの実施形態では、液体サンプルは血液であり、かつ、マイクロ流体チップは血漿単離モジュールを有し、該血漿単離モジュールは、赤血球および白血球から血漿を分離するように構成されている。いくつかの実施形態では、液体サンプルは血漿であり、かつ、マイクロ流体チップは固相抽出モジュールを有し、該固相抽出モジュールは、血漿からｃｆＤＮＡ、ｃｔＤＮＡまたはエキソソームを抽出するように構成されている。いくつかの実施形態では、固相抽出モジュールは抽出床を有し、該抽出床は、入口ポートおよび出口ポートと流体連通している。いくつかの実施形態では、抽出床は、血漿からｃｆＤＮＡ、ｃｔＤＮＡもしくはエキソソームを抽出するように構成された抽出チャンネル；ｃｆＤＮＡ、ｃｔＤＮＡもしくはエキソソームに結合するように構成された固体支持体；または、エキソソーム用のサイズに基づくセパレーターとして構成されたフィルター基板を有する。いくつかの実施形態では、固体支持体は、ピラー、ビーズまたはレジンである。
いくつかの実施形態では、液体サンプルは血液であり、かつ、マイクロ流体チップはさらに、赤血球および白血球から血漿を分離するように構成された血漿単離モジュールと、血漿からｃｆＤＮＡ、ｃｔＤＮＡまたはエキソソームを抽出するように構成された固相抽出モジュールを有し；かつ、各モジュールは、それぞれのその他のモジュールならびに入口および出口ポートと流体連通している。
いくつかの実施形態では、液体サンプルは血液であり、かつ、マイクロ流体チップはさらに固相抽出モジュールを有し、該固相抽出モジュールは、バイオマーカー細胞を溶解し、かつ、溶解されたバイオマーカー細胞から放出されるＤＮＡまたはＲＮＡを捕捉するように構成されており；かつ、各モジュールは、それぞれのその他のモジュールならびに入口および出口ポートと流体連通している。
いくつかの実施形態では、マイクロ流体チップはさらに、入口および出口ポートと流体連通した反応モジュールを有する。いくつかの実施形態では、反応モジュールは、連続フロー熱反応器である。いくつかの実施形態では、反応モジュールは、逆転写、酵素消化反応またはプライマー伸長反応用に構成されている。いくつかの実施形態では、反応モジュールは、ポリメラーゼ連鎖反応、定量的ポリメラーゼ連鎖反応または逆転写ポリメラーゼ連鎖反応用に構成されている。
いくつかの実施形態では、マイクロ流体チップはさらに、入口および出口ポートと流体連通した処理モジュールを有する。いくつかの実施形態では、処理モジュールは、小滴中にバーコード付けされた微小粒子とともに個別の細胞を封入するように構成されている。いくつかの実施形態では、処理モジュールは、過剰な非標的核酸ヌクレオチド成分から標的核酸分子を精製するように構成されたフロー精製モジュールである。いくつかの実施形態では、処理モジュールは、細胞溶解、ＤＮＡ精製または電気泳動用に構成されている。
いくつかの実施形態では、マイクロ流体チップはさらに、入口および出口ポートと流体連通した診断モジュールを有する。いくつかの実施形態では、診断モジュールは、単一分子もしくはヌクレオチドを検出または識別するように構成されたナノチューブを有するナノセンサーモジュールである。いくつかの実施形態では、診断モジュールはハイブリダイ
ゼーションシークエンシングモジュールであり、該ハイブリダイゼーションシークエンシングモジュールは、ヌクレオチド配列をプローブに曝露し、かつ、ハイブリダイズされたプローブを検出するように構成されている。いくつかの実施形態では、診断モジュールは、単一分子もしくはヌクレオチドを検出または識別するように構成されている。いくつかの実施形態では、診断モジュールは、蛍光ｉｎ ｓｉｔｕハイブリダイゼーション用に構成されている。いくつかの実施形態では、診断モジュールは、タンパク質結晶化または質量分析用に構成されている。
本明細書で開示される主題はまた、液体サンプルからバイオマーカー細胞を単離する方法について説明し、当該方法は、本明細書に記載の流体密封性フローシステムを提供することを有し、第１の自動化されたピペット操作チャンネルの第１のポンプおよび第２の自動化されたピペット操作チャンネルの第２のポンプにマイクロ流体チップを通る液体サンプルのフローを制御するように命令するようにプログラムされた非一時的なコンピューター読取可能媒体が、細胞選別モジュールを通る液体サンプルのフローを制御するプログラミングを有し；細胞選別モジュールを通る液体サンプルのフローを制御することを有し；かつ、液体サンプルからバイオマーカー細胞を単離することを有する。いくつかの実施形態では、バイオマーカー細胞は循環性腫瘍細胞である。
本明細書で開示される主題はまた、血漿からｃｆＤＮＡ、ｃｔＤＮＡまたはエキソソームを抽出する方法について説明し、当該方法は、本明細書に記載の流体密封性フローシステムを提供することを有し、第１の自動化されたピペット操作チャンネルの第１のポンプおよび第２の自動化されたピペット操作チャンネルの第２のポンプにマイクロ流体チップを通る液体サンプルのフローを制御するように命令するようにプログラムされた非一時的なコンピューター読取可能媒体が、固相抽出モジュールを通る液体サンプルのフローを制御するプログラミングを有し；固相抽出モジュールを通る血漿のフローを制御することを有し；かつ、血漿からｃｆＤＮＡ、ｃｔＤＮＡまたはエキソソームを抽出することを有する。
本明細書で開示される主題はまた、血液からｃｆＤＮＡ、ｃｔＤＮＡまたはエキソソームを抽出する方法について説明し、当該方法は、本明細書に記載の流体密封性フローシステムを提供することを有し、第１の自動化されたピペット操作チャンネルの第１のポンプおよび第２の自動化されたピペット操作チャンネルの第２のポンプにマイクロ流体チップを通る液体サンプルのフローを制御するように命令するようにプログラムされた非一時的なコンピューター読取可能媒体が、血漿単離モジュールおよび固相抽出モジュールを通る液体サンプルのフローを制御するプログラミングを有し；血相単離モジュールを通る血液のフローを制御することを有し；赤血球および白血球から血漿を分離することを有し；固相抽出モジュールを通る血漿のフローを制御することを有し；かつ、血漿からｃｆＤＮＡ、ｃｔＤＮＡまたはエキソソームを抽出することを有する。
本明細書で開示される主題はまた、バイオマーカー細胞から放出されるＤＮＡまたはＲＮＡを捕捉する方法について説明し、当該方法は、本明細書に記載の流体密封性フローシステムを提供することを有し、第１の自動化されたピペット操作チャンネルの第１のポンプおよび第２の自動化されたピペット操作チャンネルの第２のポンプにマイクロ流体チップを通る液体サンプルのフローを制御するように命令するようにプログラムされた非一時的なコンピューター読取可能媒体が、細胞選別モジュールおよび固相抽出モジュールを通る液体サンプルのフローを制御するプログラミングを有し；単離チャンネルを通る血液のフローを制御することを有し；血液からバイオマーカー細胞を単離することを有し；固相抽出モジュールを通る単離されたバイオマーカー細胞を有する処理済みの液体サンプルのフローを制御することを有し；バイオマーカー細胞を溶解することを有し；かつ、溶解されたバイオマーカー細胞から放出されるＤＮＡまたはＲＮＡを捕捉することを有する。
本明細書で開示される主題はまた、ヌクレオチド配列を増幅する方法について説明し、当該方法は、本明細書に記載の流体密封性フローシステムを提供することを有し、第１の自動化されたピペット操作チャンネルの第１のポンプおよび第２の自動化されたピペット操作チャンネルの第２のポンプにマイクロ流体チップを通る液体サンプルのフローを制御するように命令するようにプログラムされた非一時的なコンピューター読取可能媒体が、反応モジュールを通る液体サンプルのフローを制御するプログラミングを有し；反応モジュールを通る液体サンプルのフローを制御することを有し；かつ、ヌクレオチド配列を増幅することを有する。
本明細書で開示される主題はまた、ヌクレオチド配列をシークエンシングする方法について説明し、当該方法は、本明細書に記載の流体密封性フローシステムを提供することを有し、第１の自動化されたピペット操作チャンネルの第１のポンプおよび第２の自動化されたピペット操作チャンネルの第２のポンプにマイクロ流体チップを通る液体サンプルのフローを制御するように命令するようにプログラムされた非一時的なコンピューター読取可能媒体が、ナノセンサーモジュールを通る液体サンプルのフローを制御するプログラミングを有し；ナノセンサーモジュールを通る液体サンプルのフローを制御することを有し；単一分子もしくはヌクレオチドを検出または識別することを有し；かつ、前記検出または前記識別を繰り返すことによってヌクレオチド配列をシークエンシングすることを有する。
本明細書で開示される主題はまた、ヌクレオチド配列をシークエンシングする方法について説明し、当該方法は、本明細書に記載の流体密封性フローシステムを提供することを有し、第１の自動化されたピペット操作チャンネルの第１のポンプおよび第２の自動化されたピペット操作チャンネルの第２のポンプにマイクロ流体チップを通る液体サンプルのフローを制御するように命令するようにプログラムされた非一時的なコンピューター読取可能媒体が、ハイブリダイゼーションシークエンシングモジュールを通る液体サンプルのフローを制御するプログラミングを有し；診断モジュールを通る液体サンプルのフローを制御することを有し；ヌクレオチド配列をプローブに曝露することを有し；かつ、ハイブリダイズされたプローブを検出することを有する。
本明細書で開示される主題はまた、ヌクレオチド配列をシークエンシングする方法について説明し、当該方法は、本明細書に記載の流体密封性フローシステムを提供することを有し、第１の自動化されたピペット操作チャンネルの第１のポンプおよび第２の自動化されたピペット操作チャンネルの第２のポンプにマイクロ流体チップを通る液体サンプルのフローを制御するように命令するようにプログラムされた非一時的なコンピューター読取可能媒体が、診断モジュールを通る液体サンプルのフローを制御するプログラミングを有し；診断モジュールを通る液体サンプルのフローを制御することを有し；単一分子もしくはヌクレオチドを検出または識別することを有し；かつ、前記検出または前記識別を繰り返すことによってヌクレオチド配列をシークエンシングすることを有する。
本明細書で開示される主題はまた、染色体異常を検出する方法について説明し、当該方法は、本明細書に記載の流体密封性フローシステムを提供することを有し、第１の自動化されたピペット操作チャンネルの第１のポンプおよび第２の自動化されたピペット操作チャンネルの第２のポンプにマイクロ流体チップを通る液体サンプルのフローを制御するように命令するようにプログラムされた非一時的なコンピューター読取可能媒体が、診断モジュールを通る液体サンプルのフローを制御するプログラミングを有し；診断モジュールを通る液体サンプルのフローを制御することを有し；かつ、染色体異常を検出することを有する。
本明細書で開示される主題はまた、タンパク質を分析する方法について説明し、当該方法は、本明細書に記載の流体密封性フローシステムを提供することを有し、第１の自動化されたピペット操作チャンネルの第１のポンプおよび第２の自動化されたピペット操作チャンネルの第２のポンプにマイクロ流体チップを通る液体サンプルのフローを制御するように命令するようにプログラムされた非一時的なコンピューター読取可能媒体が、診断モジュールを通る液体サンプルのフローを制御するプログラミングを有し；診断モジュールを通る液体サンプルのフローを制御することを有し；かつ、タンパク質を分析することを有する。
本明細書に組み込まれ、かつ、本明細書の一部を形成する添付の図面は、本発明の種々の実施形態を示しており、かつ、本明細書とともに、本発明の原理を説明し、かつ、当業者が本発明を実施および使用することを可能にするためにさらに役立つ。図中、同様の参照数字は、同一または機能的に同様の要素を示している。
図１ａは、本開示の実施形態による例示的な流体密封性フローシステムおよび本開示の実施形態によるリアルタイムフィードバック制御の追加の構成要素の概略図である。 図１ｂは、例示的な流体密封性フローシステムを示しており、該例示的な流体密封性フローシステムは、コントローラーと、多数の自動化されたピペット操作チャンネルを有するピペット操作器具（例えば、自動化された液体取扱い器具）と、多数のマイクロ流体チップ（それぞれ、入口ポートおよび出口ポートを有する）と、器具デッキ（マイクロ流体チップ、ピペット先端部、サンプル、試薬、サンプル処理用ワークステーションを支持するためのものである）を含んでいる。 図１ｃは、本開示の実施形態による多数のピペット操作チャンネルおよびマイクロ流体チップの斜視図であり、ピペット先端部は、各マイクロ流体チップの入口ポートおよび出口ポートに連結されている。 図２ａの左側は、本開示の実施形態によるピペット操作チャンネルおよびマイクロ流体チップ（ピペット先端部が、マイクロ流体チップの入口ポートおよび出口ポートにそれぞれ連結されている）の斜視図であり；かつ、右側は、本開示の実施形態による同一のものの縦断面図である。 図２ｂは、本開示の実施形態による、マイクロ流体チップの入口ポートおよび出口ポートにそれぞれ連結されたピペット先端部の横断面図である。 図２ｃは、本開示の実施形態によるマイクロ流体チップのベースチップの平面図である（カバープレートは図示せず）。 図３は、本開示の一実施形態によるＨａｍｉｌｔｏｎ Ｍｉｃｒｏｌａｂ ＳＴＡＲ ｌｉｎｅ液体取扱い器具のファームウェア命令を準備するためのバックエンドソフトウェアアーキテクチャーである。 図４ａは、本発明の実施形態による例示的な方法を含むフローチャートである。 図４ｂは、本発明の実施形態による、ピペット操作チャンネル１および２のｚ−駆動モーターならびにピペット操作駆動モーターを制御するための調和命令ならびにファームウェアパラメーターの例示的な概略である。 図４ｃは、本発明の実施形態による例示的な方法を含むフローチャートである。 図４ｄは、本発明の実施形態による、圧力センサーからのデータについての分析を実行するための例示的な方法を含むフローチャートである。 図４ｅは、本発明の実施形態による、マイクロ流体チップにおける過大圧力を回避するための例示的なリアルタイムフィードバック制御パラメーターのチャートである。 図４ｆは、本発明の実施形態による、圧力センサーからのデータについての分析を実行するための例示的な方法を含むフローチャートである。
実施形態の詳細な説明
本発明が多くの異なる形態で具現化されてもよい一方で、本開示は本発明の原理の例を提供するものとして考慮されるべきであり、かつ、かかる例は本発明を、本明細書に記載され、かつ／または、本明細書で説明される好ましい実施形態に限定することを意図しないという理解のもと、本明細書には多数の説明的な実施形態が記載される。請求される主題はまた、その他の現在または将来の技術とともに、本書に記載のものと同様の異なるステップまたは要素を含むその他の方式で具現化されてもよい。さらに、用語「ステップ」は、本明細書では、採用される方法の異なる態様を含むものとして用いられてもよいが、該用語は、個別のステップの順番が明示的に記載されていなければ、本明細書で開示される種々のステップの間のいかなる特定の順番をもほのめかすものとして解釈されるべきではない。
本発明の実施形態は、添付の図面を参照して以下でいっそう完全に記載され、該添付の図面には、本発明のいくつかの（すべてではないが）実施形態が示されている。実際、本発明は、多くの異なる形態で具現化されてもよく、かつ、本明細書に記載の実施形態に限定されるものとして解釈されるべきではなく；むしろ、これら実施形態は、本開示が適用可能な法的要件を満たすように提供される。同様の数字は、全体にわたって要素に言及する。本発明の実施形態のその他の詳細は、当業者にとっては図面からすぐに明らかなはずである。本発明はこれら好ましい実施形態に基づいて説明されてきたが、本発明の精神および範囲内に留まる一方で、特定の修正、変形および代替的な構成が明らかであることは、当業者には明らかであろう。
本明細書で開示される主題は、ここでいっそう詳細に説明される。図１ａは、本開示の実施形態による例示的な流体密封性フローシステムおよび本開示の実施形態によるリアルタイムフィードバック制御の追加の構成要素の概略図である。図１ａは、例示的な流体密封性フローシステムを示しており、該例示的な流体密封性フローシステムは、コントローラー１００と、２つの自動化されたピペット操作チャンネル３１２および３１３を有するピペット操作器具００１と、マイクロ流体チップ４００を含んでいる。マイクロ流体チップ４００は、入口ポート４０２と、出口ポート４０３と、捕捉床４０６を有する（図２ｃに示されている）。図１ｂは、例示的な流体密封性フローシステムを示しており、該例示的な流体密封性フローシステムは、コントローラー１００（例えば、コンピューターに具現化される）と；多数の自動化されたピペット操作チャンネル（例えば、３１２および３１３）を有するピペット操作器具００１（例えば、自動化された液体取扱い器具）と；多数のマイクロ流体チップ（例えば、４００）（各マイクロ流体チップは、入口ポートおよび出口ポート（例えば、４０２および４０３）をそれぞれ有する）と；器具デッキ３５０（マイクロ流体チップ４００、ピペット先端部、サンプル、試薬、サンプル処理用ワークステーションを支持するためのものである）を有する。図１ｃは、本開示の実施形態による多数のピペット操作チャンネル（例えば、３１２および３１３）およびマイクロ流体チップ（例えば、４００）の斜視図であり、ピペット先端部（例えば、３１６および３１７）は、各マイクロ流体チップ（例えば、４００）の入口ポート（例えば、４０２）および出口ポート（例えば、４０３）に連結されている。
第１の自動化されたピペット操作チャンネル３１２は、ポンプ３０８（図２ａに示されている）と、ピペット先端部３１６を有し、該ピペット先端部３１６は、液体サンプル（図示せず）を含有し、かつ、入口ポート４０２に連結されている。第２の自動化されたピペット操作チャンネル３１３は、ポンプ３０９（図２ａに示されている）と、ピペット先
端部３１７を有し、該ピペット先端部３１７は、出口ポート４０３に連結されている。一実施形態では、ピペット先端部３１６および３１７は、それぞれ入口ポート４０２および出口ポート４０３に同時に連結されている。一実施形態では、ピペット先端部３１６および３１７は、使い捨てピペット先端部である。２つの自動化されたピペット操作チャンネル３１２および３１３は、ピペット先端部３１６からであり、かつ、入口ポート４０２、捕捉床４０６（図２ｃに示されている）および出口ポート４０３を介してマイクロ流体チップ４００を通る液体サンプルの流体フローを制御するように構成され、かつ、有効である。液体サンプルは、マイクロ流体チップを通って、第２の自動化されたピペット３１３のピペット先端部３１７またはサンプル容器（図示せず）の中へと流れてもよい。
ピペット操作器具００１は、Ｂｅｃｋｍａｎ−Ｃｏｕｌｔｅｒ， Ｉｎｃ．社（カリフォルニア州ブレア）製のＢｉｏｍｅｋ商標 ＦＸ、Ｔｅｃａｎ Ｇｒｏｕｐ， Ｌｔｄ．社（スイス）製のＦｒｅｅｄｏｍ ＥＶＯ商標およびＨａｍｉｌｔｏｎ Ｃｏｍｐａｎｙ社（ネバダ州リノ）製のＳＴＡＲ Ｌｉｎｅ商標のような自動化された液体取扱いシステムであってもよい。一実施形態では、ピペット操作器具００１は、コントローラー１００と通信している器具マザーボード３０１と、器具モーター（例えば、Ｘ−およびＹ−駆動モーターのようなピペッターアーム駆動モーター；ピペット操作チャンネルＺ−駆動モーター；ならびにピペット操作駆動モーター３１０および３１１）と、器具センサー（例えば、圧力センサー３１５および３１５、先端部センサー、容量センサー）を有する。器具マザーボード３０１は、通信デバイスと、処理デバイスと、種々のピペット操作器具００１の構成要素の機能を制御するプログラムを格納するための記憶デバイスを有する。ピペット操作器具００１はさらに、器具デッキ３５０を有していてもよく、該器具デッキは、マイクロ流体チップ４００、ピぺット先端部、サンプル、試薬、サンプル処理用ワークステーションを支持するためのものである。
コントローラー１００は、器具マザーボード３０１、器具モーター（例えば、Ｘ−およびＹ−駆動モーターのようなピペッターアーム駆動モーター；ピペット操作チャンネルＺ−駆動モーター；ならびにピペット操作駆動モーター３１０および３１１）ならびに器具センサー（例えば、圧力センサー３１５および３１５、先端部センサー、容量センサー）と通信している。一実施形態では、コントローラー１００は、ピペット操作器具００１の中へと統合され、または、器具マザーボード３０１と一体化される。コントローラー１００は概して、通信デバイスと、処理デバイスと、記憶デバイスを有する。処理デバイスは、通信デバイスおよび記憶デバイスに有効に連結されている。処理デバイスは、器具マザーボード３０１と通信するために通信デバイスを用い、そのようであるので、通信デバイスは概して、モデム、サーバーまたは器具マザーボード３０１と通信するためのその他のデバイスを有する。コントローラー１００は、非一時的なコンピューター読取可能媒体を有していてもよく、該非一時的なコンピューター読取可能媒体は、記憶デバイスに格納されており、かつ、第１の自動化されたピペット操作チャンネルの第１のポンプおよび第２の自動化されたピペット操作チャンネルの第２のポンプに、マイクロ流体チップを通る液体サンプルのフローを制御するように命令するようにプログラムされている。コントローラー１００は、１つ以上のコンピューター、マイクロプロセッサーもしくはマイクロコンピューター、マイクロコントローラー、プログラマブルロジックコントローラー、フィールドプログラマブルゲートアレイまたはその他の適切に構成可能もしくはプログラミング可能なハードウェア構成要素に具現化されてもよい。コントローラー１００は、制御ソフトウェア、ファームウェア、ハードウェア、または、ユーザー入力を受け取り、かつ、器具モーター（例えば、Ｘ−およびＹ−駆動モーターのようなピペッターアーム駆動モーター；ピペット操作チャンネルＺ−駆動モーター；ならびにピペット操作駆動モーター３１０および３１１）を制御するようにプログラムされたその他のプログラミング指令セットを有していてもよく；本開示の実施形態によるリアルタイムフィードバック制御を提供してもよい。
コントローラー１００は、非一時的なコンピューター読取可能媒体を有していてもよく、該非一時的なコンピューター読取可能媒体は、記憶デバイスに格納されており、かつ、リアルタイムで第１の圧力センサーからデータを受け取り、かつ、リアルタイムで第２の圧力センサーからデータを受け取り、かつ、少なくとも第１の自動化されたピペット操作チャンネルの第１のポンプまたは第２の自動化されたピペット操作チャンネルの第２のポンプの命令を調整して、第１の圧力センサーおよび第２の圧力センサーからの前記データに基づくリアルタイムフィードバックを用いてマイクロ流体チップ内の流量を調整するようにプログラムされている。コントローラー１００は、制御ソフトウェア、ファームウェア、ハードウェア、または、器具センサー（例えば、圧力センサー３１４および３１５）からのデータを受け取り、ユーザー入力を受け取り、圧力データに基づいて分析を実行し、かつ、自動化されたピペット操作チャンネルのポンプの制御を調整するようにプログラムされたその他のプログラミング指令セットを有していてもよい。
コントローラー１００は、ピペット操作器具００１のパラメーターを制御してもよく、該パラメーターは、器具アーム３０２および３０３の運動のタイミングならびにＸ，ＹおよびＺ位置、ピペット操作駆動モーター３１０および３１１のタイミングならびに制御のようなものであり、例えば、マイクロ流体チップを通る液体サンプルの流体流量を制御するためのものである。コントローラー１００は、通信技術を介して信号またはその他の指令を電気的または電気機械的システム構成要素（例えば、モーターまたはドライブ、サーボ、アクチュエーター、ラックおよびピニオン、歯車機構ならびにその他の相互接続または係合動的部品のような）に送信して、データ通信（例えば、シリアルもしくはイーサネット接続、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）、米国電気電子学会（ＩＥＥＥ）スタンダード１３９４（すなわち、「ファイヤーワイヤー」）接続、ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ商標のような無線データ通信技術または赤外線（ＩＲ）もしくは無線周波数（ＲＦ）信号に基づくその他の形態）を可能にし得る。
図２ａの左側は、本開示の実施形態によるピペット操作チャンネル３１２および３１３ならびにマイクロ流体チップ４００（ピペット先端部３１６および３１７が、マイクロ流体チップ４００の入口ポート４０２および出口ポート４０３にそれぞれ連結されている）の斜視図であり；かつ、右側は、本開示の実施形態による同一のものの縦断面図である。したがって、ピペット先端部３１６および３１７をそれぞれ有するピペット操作チャンネル３１２ならびに３１３は、マイクロ流体チップのチャンネルと流体連通している。ピペット先端部３１６および３１７は、摩擦嵌め（ｆｒｉｃｔｉｏｎ ｆｉｔ）を介してマイクロ流体チップ４００の入口ポート４０２および出口ポート４０３に連結されており、そのことによって、密封性（または気密性）シールおよび漏出防止性シールを作り出す。本明細書で用いられるとき、「流体密封性」は、気密性および漏出防止性を意味する。一実施形態では、自動化されたピペット操作チャンネルのポンプは、ピペット操作駆動モーター３１０および３１１ならびに圧力センサー３１４および３１５と連絡したピストンまたはプランジャー３０８ならびに３０９である。一実施形態では、圧力センサー３１４および３１５は、ピペット操作チャンネル３１２および３１３の中に統合されている。
図２ｂは、本開示の実施形態による、マイクロ流体チップ４００の入口ポート４０２および出口ポート４０３にそれぞれ連結されたピペット先端部３１６ならびに３１７の横断面図である。一実施形態では、入口ポート４０２または出口ポート４０３は、テーパー状である。一実施形態では、入口ポート４０２および出口ポート４０３はテーパー状であり、したがって、サイズを変えるピペット先端部を受け取り、かつ、サイズを変えるピペット先端部に連結するように構成されている。
図２ｃは、本開示の実施形態によるマイクロ流体チップのベースチップの平面図である
（カバープレートは図示せず）。マイクロ流体チップ４００は、入口ポート４０２と、給送チャンネル４０８と、捕捉床４０６と、出口チャンネル４０８と、出口ポート４０３を有し；捕捉床４０６は複数の単離チャンネルを有し、給送チャンネルは単離チャンネルと交差し、かつ、出口チャンネルは単離チャンネルと交差する。一実施形態では、捕捉床は複数の単離チャンネルを有し、該複数の単離チャンネルは、循環性腫瘍細胞、循環性白血病細胞、ｃｆＤＮＡまたはエキソソームを単離するように構成されている。
図３は、本開示の一実施形態によるＨａｍｉｌｔｏｎ Ｍｉｃｒｏｌａｂ ＳＴＡＲ ｌｉｎｅ液体取扱い器具のファームウェア命令を準備するためのバックエンドソフトウェアアーキテクチャーである。
図４ａは、本発明の実施形態による例示的な方法を含むフローチャートである。当該方法は、本明細書で開示されるその他の構成要素と通信しているコントローラー１００によって実装されてもよい；例えば、器具マザーボード３０１（器具モーターまたは器具センサーと通信している）を介して命令を送り、かつ、データを受け取ることによって。いくつかの実施形態によれば、コンピューター読取可能媒体が、マイクロ流体チップを通る液体サンプルのフローを制御するためのデータおよび指令とエンコードされてもよく；該データおよび指令は：ピペット操作アームのＸ−およびＹ−駆動モーターに、マイクロ流体チップの入口および出口ポートの上でピペット操作チャンネル１および２（それぞれ、ピぺット先端部を有する）の位置決めを行うように命令し（ステップ５２０）、Ｚ−駆動モーターに、ピペット操作チャンネル１および２を下に移動させて、ピペット先端部をマイクロ流体チップの入口および出口ポートとそれぞれ係合させるように命令し（ステップ５２２）、ピペット操作チャンネル１および２の圧力センサーにアクティブ化するように命令し（ステップ５２４）、好ましくは規則的な時間間隔で、圧力センサーからデータを収集し（ステップ５２６）、かつ、ａ）ピペット操作チャンネル１のピペット操作駆動モーターに、プランジャーを所定の速度で上下に移動させるように命令し（ステップ６００）、かつ、ｂ）ピペット操作チャンネル２のピペット操作駆動モーターに、プランジャーを所定の速度で上下に移動させるように命令し（ステップ６０２）、かつ、これら命令を調和させて、マイクロ流体チップを通り、かつ、ピペット操作チャンネル２のピペット先端部の中に入る液体サンプルのフローを制御し、かつ、ピペット操作チャンネルのｚ−駆動モーターに、ｚ−ｍａｘへと移動するように命令する（ステップ５４４）ようなものである。プランジャーを所定の速度で上下に移動させるようにというピペット操作チャンネルのピペット操作駆動モーターへの命令は、プランジャーの移動を止めるためのゼロである所定の速度を含む。図４ｂは、本発明の実施形態による、ピペット操作チャンネル１および２のｚ−駆動モーターならびにピペット操作駆動モーターを制御して、ピペット操作チャンネル１のピペット先端部からマイクロ流体チップを通り、かつ、ピペット操作チャンネル２のピペット先端部の中へと入るフローを制御するための調和命令ならびにファームウェアパラメーターの例示的な概略である。
本明細書に記載のシステムおよび方法は、新規であり、かつ、希少なバイオマーカーの単離において固有の利点を有する。第１に、当該流体密封性フローシステムは、マイクロ流体チップの入口および出口ポートに連結されたピペット先端部を有する自動化されたピペット操作チャンネルを用いること、キャピラリーコネクターのような外部構成要素を除去すること、および、単離のためにマイクロ流体チップの中へと液体サンプルを直接導入することによって生体材料の損失を減少させる。第２に、マイクロ流体チップの入口および出口ポートに連結されたピペット先端部を有する自動化されたピペット操作チャンネルは、一方のピペット先端部からマイクロ流体チップを通り、かつ、他方のピペット先端部の中へと入る液体サンプルのフローを制御して液体サンプルを収集するために、新規な方式でピペット操作チャンネルの調和した使用を可能にする流体密封性フローシステムを作り出す。典型的には、自動化されたピペット操作チャンネルのピストンまたはプランジャ
ーは、ピペット先端部が液体サンプルと接触したときに吸引または分配するように構成されている。本明細書に記載の流体密封性フローシステムは、マイクロ流体チップを通る液体サンプルのフローを制御するための同期されたポンプとしてのピペット操作チャンネルの使用を可能にし、該使用は、ピペット先端部と接触していない液体サンプルを吸引もしくは引き寄せ、または、ピペット先端部ともはや接触していない（すなわち、液体サンプルが完全にマイクロ流体チップの中に入ったとき）液体サンプルを分配もしくは押し出すためのピペット操作チャンネルの使用を含む。第３に、本明細書で開示されるシステムおよび方法は、マイクロ流体チップを通る流量を、低流量から極低流量に制御することを可能にし；したがって、希少バイオマーカー（例えば、ＤＮＡ、ＲＮＡ、エキソソーム）の捕捉および単離において利点を提供する。
図４ｃは、本発明の実施形態による例示的な方法を含むフローチャートである。当該方法は、本明細書で開示されるシステムのその他の構成要素と通信しているコントローラー１００によって実装されてもよい；例えば、器具マザーボード３０１（器具モーターまたは器具センサーと通信している）を介して命令を送り、かつ、データを受け取ることによって。いくつかの実施形態によれば、コンピューター読取可能媒体が、マイクロ流体チップを通る液体サンプルのフローを制御するためのデータおよび指令とエンコードされてもよく；該データおよび指令は：ピペット操作アームのＸ−およびＹ−駆動モーターに、マイクロ流体チップの入口および出口ポートの上でピペット操作チャンネル１および２（それぞれ、ピぺット先端部を有する）の位置決めを行うように命令し（ステップ５２０）、Ｚ−駆動モーターに、ピペット操作チャンネル１および２を下に移動させて、ピペット先端部をマイクロ流体チップの入口および出口ポートとそれぞれ係合させるように命令し（ステップ５２２）、ピペット操作チャンネル１および２の圧力センサーにアクティブ化するように命令し（ステップ５２４）、好ましくは規則的な時間間隔で、圧力センサーからデータを収集し（ステップ５２６）、かつ、ａ）ピペット操作チャンネル１のピペット操作駆動モーターに、プランジャーを所定の速度で上下に移動させるように命令し（ステップ７００）、かつ、ｂ）ピペット操作チャンネル２のピペット操作駆動モーターに、プランジャーを所定の速度で上下に移動させるように命令し（ステップ７０２）、かつ、これら命令を調和させて、マイクロ流体チップを通る（かつ、最終的にはピペット操作チャンネル２のピペット先端部の中に入る）液体サンプルのフローを制御し、圧力センサーからのデータについて分析を実行し（ステップ７０４）、かつ、ステップ７００および７０２において命令を調整し（破線で表されている）、かつ、ピペット操作チャンネルのｚ−駆動モーターに、ｚ−ｍａｘへと移動するように命令する（ステップ５４４）ようなものである。プランジャーを所定の速度で上下に移動させるようにというピペット操作チャンネルのピペット操作駆動モーターへの命令は、プランジャーの移動を止めるためのゼロである所定の速度を含む。
典型的には、圧力センサーが、ピペット操作チャンネル中の液体サンプルとプランジャーとの間の空隙における圧力をモニタリングする。したがって、圧力センサーを用いた現行の液体取扱いピペット操作システム（例えば、Ｄｙｎａｍｉｃ Ｄｅｖｉｃｅリアルタイム閉ループピペット操作システム）におけるあらゆるリアルタイムフィードバックは、あらゆる流体システムを除いて、ピペット先端部の機能（例えば、ピペット先端部の詰まり、ピペット先端部の中へと吸引する流量、ピペット先端部から分配する流量、分配または吸引された液体の体積モニタリング）に関連したエラーの検出に限定され、したがって、流体システムにおける圧力をモニタリングするために別個の圧力センサーを必要とする。圧力データとプランジャーの移動は相互に関連して、ピペット先端部の中への液体サンプルの吸引またはピペット先端部からの液体サンプルの分配を表す標準曲線（圧力 対 時間）が計算され得る。例えば、ピペット先端部が液体サンプルと接触しているときにはピストンまたはプランジャーが上に移動するにつれて、先端部における空気圧が下がり、かつ、液体サンプルが気圧によってピペット先端部の中へと押し込まれる。この標準曲線
からのズレが、ピペット先端部の機能に関連したエラー（例えば、血塊についての圧力閾値に基づく吸引の最中の先端部の詰まり、および、ピペット先端部における不十分な液体についての圧力閾値に基づくピペット先端部の中への液体サンプルの不完全な吸引）を検出し得る。
リアルタイムフィードドバック制御を含み、かつ、本明細書で開示されるシステムおよび方法は、新規であり、かつ、マイクロ流体チップ中のフローを制御することにおいて固有の利点を有する。圧力センサーならびにマイクロ流体チップの入口および出口ポートに連結されたピペット先端部を有する自動化されたピペット操作チャンネルは、追加のセンサー構成要素を伴わずに流体システムにおける圧力をモニタリングすること、および、流量を判定すること、ならびに、リアルタイムフィードバック制御を用いて流量を調整することを可能にする流体密封性フローシステムを作り出す。本明細書で開示されるシステムにおける圧力データに基づくリアルタイムフィードバックは、マイクロ流体チップにおける詰まりの検出、マイクロ流体チップにおける過大圧力を回避するための圧力閾値以上の圧力レベルの検出および液体サンプルについての流量閾値以上の流量の検出を有する。
図４ｄは、本発明の実施形態による、圧力センサーからのデータについての分析を実行するための例示的な方法を含むフローチャートである。図４ｄに示されているように、圧力センサーからのデータについての分析を実行するステップ（ステップ７０４）は、以下のステップを含み得、かつ、コンピューター読取可能媒体はさらに、データおよび指令とエンコードされてもよく、該データおよび指令は：好ましくは規則的な時間間隔で、マイクロ流体チップのチャンネルにおける圧力を判定し（ステップ１０）、マイクロ流体チップのチャンネルにおける圧力をモニタリングし（ステップ１１）、かつ、圧力閾値における、圧力閾値より上の、または、圧力閾値より下のマイクロ流体チップのチャンネルにおける圧力を検出する（ステップ１２）ためのものである。マイクロ流体チップにおける詰まりの検出と相関関係がある圧力閾値は、１）マイクロ流体チップを通る液体サンプルの成功したフローを表す、圧力データおよびプランジャーの移動に基づく標準曲線（圧力 対 時間）と、マイクロ流体チップにおける詰まりを表す、圧力データおよびプランジャーの移動に基づく曲線（圧力 対 時間）との間の比較、ならびに、２）圧力閾値としての圧力レベルの選択によって判定され得る。マイクロ流体チップにおける最大圧力と相関関係がある圧力閾値は、１）マイクロ流体チップを通る液体サンプルの成功したフローを表す、圧力データおよびプランジャーの移動に基づく標準曲線（圧力 対 時間）と、マイクロ流体チップにおける最大圧力に到達したことを表す、圧力データおよびプランジャーの移動に基づく曲線（圧力 対 時間）との間の比較、ならびに、２）圧力閾値としての圧力レベルの選択によって判定され得る（例えば、マイクロ流体チップにおける過大圧力を回避するために）。コンピューター読取可能媒体はさらに、圧力閾値のユーザー入力を受け取り、または、上記の圧力閾値のうちのいずれかを判定するためのデータおよび指令とエンコードされてもよい。
コンピューター読取可能媒体はさらに、ステップ７００および７０２における命令における調整ならびに分析（ステップ７０４）を繰り返して、リアルタイムフィードバックを用いてマイクロ流体チップを通る液体サンプルのフローを制御するためのデータならびに指令とエンコードされてもよい。図４ｅは、本発明の実施形態による、マイクロ流体チップにおける過大圧力を回避するための例示的なリアルタイムフィードバック制御パラメーターのチャートである。このチャートに概略的に示されているように、ステップ１０〜１２（マイクロ流体チップにおける最大圧力と相関関係がある圧力閾値に関する）、７００および７０２は、マイクロ流体チップを通る流体フローが調整されるにつれて、経時的に繰り返される。マイクロ流体チップにおける過大圧力を回避するための圧力閾値は、ユーザーによって定められてもよく、または、コンピューター読取可能媒体はさらに、圧力閾値を判定してマイクロ流体チップにおける過大圧力を回避するためのデータおよび指令と
エンコードされてもよい。
図４ｆは、本発明の実施形態による、圧力センサーからのデータについての分析を実行するための例示的な方法を含むフローチャートである。図４ｆに示されているように、圧力センサーからのデータについての分析を実行するステップ（ステップ７０４）は、以下のステップを含み得、かつ、コンピューター読取可能媒体はさらに、データおよび指令とエンコードされてもよく、該データおよび指令は：好ましくは規則的な時間間隔で、マイクロ流体チップのチャンネルにおける液体サンプルの流量を判定し（ステップ２０）、マイクロ流体チップのチャンネルにおける液体サンプルの流量をモニタリングし（ステップ２１）、かつ、流量閾値における、流量閾値より上の、または、流量閾値より下のマイクロ流体チップのチャンネルにおける流量を検出する（ステップ２２）ためのものである。所定のバイオマーカーを単離するための最適化されたフローと相関関係がある流量閾値は、１）マイクロ流体チップを通る液体サンプルの成功したフローを表す、圧力データおよびプランジャーの移動に基づく標準曲線（流量 対 時間）と、マイクロ流体チップを通るある種の液体サンプルについての最適化された流量を表す、圧力データおよびプランジャーの移動に基づく曲線（流量 対 時間）との間の比較、ならびに、２）流量閾値としての流量の選択によって判定され得る。コンピューター読取可能媒体はさらに、流量閾値のユーザー入力を受け取り、または、流量閾値を判定するためのデータおよび指令とエンコードされてもよい。コンピューター読取可能媒体はさらに、ステップ７００および７０２における命令における調整ならびに分析（ステップ７０４）を繰り返して、リアルタイムフィードバックを用いてマイクロ流体チップを通る液体サンプルのフローを制御するためのデータならびに指令とエンコードされてもよい。
図１ａに示されているように、コントローラー１００は、意思決定エンジン１０２とフロー制御規則サーバー１０４を有する。本明細書に記載されているように、コンピューター読取可能媒体は、ａ）ピペット操作チャンネル１のピペット操作駆動モーターに、プランジャーを所定の速度で上下に移動させるように命令し（ステップ７００）、かつ、ｂ）ピペット操作チャンネル２のピペット操作駆動モーターに、プランジャーを所定の速度で上下に移動させるように命令し（ステップ７０２）、かつ、これら命令を調和させて、マイクロ流体チップを通る（かつ、最終的にはピペット操作チャンネル２のピペット先端部の中に入る）液体サンプルのフローを制御するためのデータおよび指令とエンコードされてもよい。フロー制御規則サーバー１０４は、ピペット操作チャンネルのピペット操作駆動モーターへの命令を調和させて、マイクロ流体チップを通る液体サンプルのフローを制御するための規則を有する。表１には、例示的な規則が記載されている：
フロー制御規則サーバー１０４は、圧力閾値を判定するための規則を有していてもよい。フロー制御規則サーバー１０４は、流量閾値を判定するための規則を有していてもよい。意思決定エンジン１０２は、フロー制御規則サーバーのどの規則を適用して、ピペット操作チャンネルのピペット操作駆動モーターへの命令を調和させてマイクロ流体チップを通る液体サンプルのフローを制御すべきかを判定するように構成されている。一実施形態では、意思決定エンジン１０２は、圧力閾値における、圧力閾値より上の、または、圧力閾値より下の圧力の検出に応答して、フロー制御規則サーバーのどの規則を適用するべきかを判定するように構成されている。一実施形態では、意思決定エンジン１０２は、流量閾値における、流量閾値より上の、または、流量閾値より下の流量の検出に応答して、フロー制御規則サーバーのどの規則を適用するべきかを判定するように構成されている。
本明細書に記載の種々の技術は、ハードウェアまたはソフトウェアまたは適切な場合には両方の組み合わせを用いて実装されてもよい。例えば、図１ａに示されているコントローラーデバイス１００は、本明細書に記載の種々の技術を実装するように構成された適切なハードウェア、ソフトウェアまたはそれらの組み合わせを含んでいてもよい。開示された実施形態の方法およびシステムまたはそれらの特定の態様もしくは一部は、フロッピーディスケット、ＣＤ−ＲＯＭ、ハードドライブまたは任意のその他の機械で読み取り可能
なストレージ媒体のような有形媒体に具現化されたプログラムコード（すなわち、指令）の形態をとってもよく、プログラムコードが機械（例えば、コンピューター）にロードされ、かつ、該機械によって実行されるときには、該機械は、本明細書で開示される主題を実行するための装置になる。プログラマブルコンピューター上でのプログラムコード実行の場合、コンピューターは概して、プロセッサーと、プロセッサーによって読み取り可能なストレージ媒体（揮発性および不揮発性メモリーならびに／またはストレージ素子）と、少なくとも１つの入力デバイスと、少なくとも１つの出力デバイスを含むであろう。好ましくは、コンピューターシステムと通信するための高度に手続的またはオブジェクト指向のプログラミング言語において、１つ以上のプログラムが実装される。しかしながら、プログラムは、所望されれば、アセンブリーまたは機械言語において実装され得る。いずれの場合も、言語は、コンパイラ型言語またはインタープリタ型言語であってもよく、かつ、ハードウェア実装と組み合されてもよい。
記載された方法およびシステムの構成要素はまた、いくつかの送信媒体にわたって（例えば、電気配線もしくは電気ケーブルにわたって、ファイバーオプティクスを通して、または、任意のその他の送信形態を介して）送信されるプログラムコードの形態に具現化されてもよく、プログラムコードが受け取られ、かつ、機械（例えば、ＥＰＲＯＭ、ゲートアレイ、プログラマブルロジックデバイス（ＰＬＤ）、顧客コンピューター、ビデオレコーダーなど）にロードされ、かつ、該機械によって実行されるときには、該機械は、本明細書で開示される主題を実行するための装置になる。一般的なプロセッサー上で実装されるときには、プログラムコードはプロセッサーと組み合わさって、本明細書で開示される主題の処理を実行するように作動する固有の装置を提供する。
実施形態が種々の図面の好ましい実施形態に関して記載されてきた一方で、その他の同様の実施形態が用いられてもよく、または、記載された実施例に対して修正および追加が行われて、それらから逸脱することなく同一の機能が実行されてもよいことは理解されるべきである。したがって、開示された実施形態は、いかなる単一の実施形態にも限定されるべきではなく、むしろ、添付の請求の範囲にしたがって幅および範囲が解釈されるべきである。

Claims (15)

  1. 流体密封性フローシステムであって、当該流体密封性フローシステムは：
    マイクロ流体チップを有し、該マイクロ流体チップは、出口ポートと流体連通した入口ポートを有し；
    第１の自動化されたピペット操作チャンネルを有し、該第１の自動化されたピペット操作チャンネルは、第１のポンプと第１のピペット先端部を有し、該第１のピペット先端部は、液体サンプルを含有しており、かつ、前記入口ポートに連結されており；
    第２の自動化されたピペット操作チャンネルを有し、該第２の自動化されたピペット操作チャンネルは、第２のポンプと第２のピペット先端部を有し、該第２のピペット先端部は、前記出口ポートに連結されており；かつ、
    非一時的なコンピューター読取可能媒体を有し、該非一時的なコンピューター読取可能媒体は、前記の第１のポンプおよび前記の第２のポンプと連絡しており、かつ、前記の第１の自動化されたピペット操作チャンネルの前記の第１のポンプおよび前記の第２の自動化されたピペット操作チャンネルの前記の第２のポンプに、前記マイクロ流体チップを通る前記液体サンプルのフローを制御するように命令するようにプログラムされている、
    前記流体密封性フローシステム。
  2. 前記の第１のポンプまたは前記の第２のポンプが、プランジャーと、ピペット操作駆動モーターを有する、請求項１に記載の流体密封性フローシステム。
  3. 前記の第１のポンプまたは前記の第２のポンプが、前記の第１のピペット先端部内に含有されたピストンと、ピペット操作駆動モーターを有する、請求項１に記載の流体密封性フローシステム。
  4. 当該システムがさらに、閉ループフィードバック制御を有し：
    前記の第１の自動化されたピペット操作チャンネルがさらに、第１の圧力センサーを有し；
    前記の第２の自動化されたピペット操作チャンネルがさらに、第２の圧力センサーを有し；かつ、
    前記の非一時的なコンピューター読取可能媒体がさらに、前記の第１の圧力センサーおよび第２の圧力センサーと連絡しており；前記の非一時的なコンピューター読取可能媒体がさらに、リアルタイムで前記の第１の圧力センサーからデータを受け取り、かつ、リアルタイムで前記の第２の圧力センサーからデータを受け取り、かつ、少なくとも前記の第１のピペット操作チャンネルの前記の第１のポンプまたは前記の第２のピペット操作チャンネルの前記の第２のポンプの命令を調整して、前記の第１の圧力センサーおよび前記の第２の圧力センサーからの前記データに基づくリアルタイムフィードバックを用いて前記マイクロ流体チップを通るフローを調整するようにプログラムされている、
    請求項１に記載の流体密封性フローシステム。
  5. 前記の第１の圧力センサーおよび前記の第２の圧力センサーからの前記データに基づく前記リアルタイムフィードバックが、圧力閾値もしくは流量閾値における検出、圧力閾値もしくは流量閾値より上の検出、または、圧力閾値もしくは流量閾値より下の検出を有する、請求項４に記載の流体密封性フローシステム。
  6. 前記液体サンプルが体液である、請求項１に記載の流体密封性フローシステム。
  7. 前記体液が、血液、唾液、リンパ液、流体に懸濁された細胞、滑液、精液、尿、脳脊髄液または羊水である、請求項６に記載の流体密封性フローシステム。
  8. 前記マイクロ流体チップがさらに、前記入口および前記出口ポートと流体連通した、細胞選別モジュール、血漿単離モジュールまたは固相抽出モジュールを有する、請求項１に記載の流体密封性フローシステム。
  9. 前記マイクロ流体チップが細胞選別モジュールを有し、かつ、前記細胞選別モジュールが、前記入口ポートおよび前記出口ポートと流体連通した捕捉床を有する、請求項８に記載の流体密封性フローシステム。
  10. 前記捕捉床が、前記液体サンプルからバイオマーカー細胞を単離するように構成された複数の単離チャンネル、バイオマーカー細胞に結合するように構成された固体支持体、または、バイオマーカー細胞用のサイズに基づくセパレーターとして構成されたフィルター基板を有する、請求項９に記載の流体密封性フローシステム。
  11. 前記フィルター基板がマイクロキャビティアレイである、請求項１０に記載の流体密封性フローシステム。
  12. 前記固体支持体が、ピラー、ビーズまたはレジンである、請求項１０に記載の流体密封性フローシステム。
  13. 前記の複数の単離チャンネルが、循環性腫瘍細胞または循環性白血病細胞を単離するように構成されている、請求項１０に記載の流体密封性フローシステム。
  14. 液体サンプルからバイオマーカー細胞を単離する方法であって、当該方法は：
    請求項１０に記載のシステムを提供することを有し、前記の第１の自動化されたピペット操作チャンネルの前記の第１のポンプおよび前記の第２の自動化されたピペット操作チャンネルの前記の第２のポンプに前記マイクロ流体チップを通る前記液体サンプルのフローを制御するように命令するようにプログラムされた前記の非一時的なコンピューター読取可能媒体が、前記細胞選別モジュールを通る前記液体サンプルのフローを制御するプログラミングを有し；
    前記細胞選別モジュールを通る前記液体サンプルのフローを制御することを有し；かつ、
    前記液体サンプルからバイオマーカー細胞を単離することを有する、
    前記方法。
  15. 前記バイオマーカー細胞が循環性腫瘍細胞である、請求項１４に記載の方法。
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