JP7386167B2 - 分離によるマイクロ流体チップ内の核酸の精製 - Google Patents

Description

背景
技術分野
本明細書に説明される技術は、生物学的サンプル等のサンプルの処理、例えば、血液等の複合サンプルに由来する核酸の精製と併せた、例えば、基板上に含有される生物学的サンプルからの汚染物質の分離に関する。

関連技術の説明
核酸が、分析試験のために収集され得ることが周知である。例えば、血液からの核酸の収集における主要な課題は、生体サンプルが、極めて多くの場合、汚染物質を含有することである。したがって、核酸サンプル精製は、サンプル核酸の品質が下流用途での性能に影響を及ぼし得るため、実験ワークフローにおいて重要なステップになっている。

多数の一般的な核酸精製技法は、遠心分離、化学分離、または固相ベースの分離を含む。しかしながら、これらの技法は、時間および労働集約的であり、極めて多くの場合、特殊機器の使用を要求する。

生物学的および化学サンプルの分析におけるマイクロ流体の使用が、周知である。１つのそのような使用は、マイクロ流体チップ（時として、「ラボオンチップ」と称される）を利用して、１つまたはそれを上回るサンプルを取得し、測定のためにサンプルを処理し、次いで、組成を評価する、システムを伴う。しかしながら、サンプルは、汚染物質を除去し、下流用途の品質を確実にするように精製されなければならない。

したがって、当技術分野では、高価な高度特殊機器を必要とすることなく、生物学的サンプルを精製するプロセスを改良する必要性がある。

簡単な要旨
本技術の実施形態は、電場および／またはポリエーテル化合物等のゲルを使用し、基板上に含有される生物学的サンプルから生体被分析物を分離する。技術の第１の実施例によると、生体被分析物を分離するための方法は、マイクロチャネルを介して相互に接続される第１のウェルおよび第２のウェルを提供するステップを含む。緩衝剤等の流体が、生物学的サンプルが入れられる第１のウェル内に提供される。磁気ビーズ、例えば、ポリビニルアルコールに基づく磁気粒子（Ｍ－ＰＶＡ磁気ビーズ）が、次いで、第１のウェルの中に導入される。Ｍ－ＰＶＡ磁気ビーズの表面は、多くの異なる基を用いて官能化され、個別に調整可能な装荷を用いて修飾されることができる。一実施例では、Ｍ－ＰＶＡ磁気ビーズは、血液を含み得る生物学的サンプル内の核酸を単離するように調整されることができる。

Ｍ－ＰＶＡ磁気ビーズは、生物学的サンプル内の核酸を単離し、標的分子をＭ－ＰＶＡ磁気ビーズに引き寄せる。緩衝剤内の負に荷電される汚染物質と相互作用する電場が、次いで、第１のウェルに印加される。第１のウェルの外部の磁石が、次いで、第１のウェルに近接させられる。磁石は、磁石がマイクロチャネルに向かって外部に移動されるときに、Ｍ－ＰＶＡ磁気ビーズが、それに引き付けられた標的分子とともに、マイクロチャネルに向かって、かつその中に引動されるように、Ｍ－ＰＶＡ磁気ビーズを引き付けるように機能する。しかしながら、負に荷電される汚染物質の殆どは、電場とのそれらの相互作用に起因して、第１のウェル内で維持される。磁石は、第２のウェルに向かったマイクロチャネル内のその経路に沿って、Ｍ－ＰＶＡ磁気ビーズおよび標的分子を第２のウェルの中に引動し続ける。マイクロチャネルはまた、緩衝剤も含有し、マイクロチャネル内の緩衝剤を通したＭ－ＰＶＡ磁気ビーズの移動はさらに、Ｍ－ＰＶＡ磁気ビーズが第２のウェルに到達する時間までに、標的分子が本質的に汚染物質を含まないように、標的分子から汚染物質を排出するように機能する。

本時点で、Ｍ－ＰＶＡ磁気ビーズは、標的分子が依然として付着した第２のウェルから引き出され、チャンバの中に入れられることができ、そこで、Ｍ－ＰＶＡ磁気ビーズは、標的分子を排出するように離調され、次いで、除去されることができる。結果は、本質的に汚染物質を含まない、非常にきれいな生物学的サンプルである。遠心分離、化学分離、または固相ベースの分離のために必要とされるような費用または特殊機能の必要性はない。むしろ、本技法は、わずかな可動部品および広範な電力要件の必要性を伴って単純なマイクロ流体チップ形式で実装されることができる。

いくつかの実施例では、第３のウェルが、第２のマイクロチャネルを介して第２のウェルと接続されることができる。本構成では、いったん磁石が、標的分子を伴うＭ－ＰＶＡ磁気ビーズを第２のウェルの中に移動させると、磁石は、次いで、第２のマイクロチャネルに向かって移動され、それによって、第２のウェルから第２のマイクロチャネルの中にＭ－ＰＶＡ磁気ビーズを引動し得る。磁石は、次いで、Ｍ－ＰＶＡ磁気ビーズが第３のウェルの中に引動されるように、第３のウェルに向かって移動され得る。本構成は、それを要求する用途のために、別の清浄段階を生物学的サンプルに提供する。

いくつかの実施例では、生物学的サンプルの付加的清浄化は、第２のウェルから第１のウェルに向かって緩衝剤の流動を生成することによって達成され得ることが考慮される。これは、ウェルの間の単純な流体体積差によって達成され得る。一実施例では、第２のウェルは、第１のウェル内に提供されるよりも大きい体積の流体を提供され得る。例えば、望ましい流速を生成し得る、２０％～５０％の範囲内の流体体積差が、提供され得る。本付加的体積は、第２のウェルからマイクロチャネルを通した第１のウェルの中への流体の流動が、第１のウェルから第２のウェルまでのＭ－ＰＶＡ磁気ビーズの移動中に起こるように、生物学的サンプルが第１のウェルの中に挿入された後に追加され得る。本流体の流動は、マイクロチャネルから出て第１のウェルの中に戻るように第１のウェルから逃散した任意の汚染物質を運搬するように機能するであろう。

いくつかの実施例では、電場が、第１および第２の電気導体の適用によって第１のウェルまたはチャンバに印加される。電力源が、導体の間に電位エネルギーの差を生成するために第１および第２の電気導体に接続される。加えて、ソフトウェアが、導体の間に所望の電圧を生じるように、電力源を制御するために使用されることができる。ソフトウェアは、導体を横断して電圧の規模を能動的に制御し得ることが考慮される。

いくつかの実施例では、本システムはさらに、第１の電気導体に結合され、第１のウェルの中および外に第１の電気導体を移動させるように適合される、モータを含んでもよい。同様に、本システムはさらに、第２の電気導体に結合され、第１のウェルの中および外に第２の電気導体を移動させるように適合される、モータを含んでもよい。

いくつかの実施例では、本システムは、第１のウェルの中へのＭ－ＰＶＡ磁気ビーズの挿入のため、および第１のウェルからマイクロチャネルの中ならびに第２のウェルの中にＭ－ＰＶＡ磁気ビーズを引動するように機能する磁石の全自動移動のために、送達システムに結合されるモータを含んでもよい。同様に、本システムはさらに、第２のウェルからＭ－ＰＶＡ磁気ビーズを引き出すため、およびチャンバの中に挿入するために磁石に結合されるモータを含んでもよい。

いくつかの実施例では、Ｍ－ＰＶＡ磁気ビーズは、デオキシリボ核酸を引き付けるように調整される一方で、他の実施例では、Ｍ－ＰＶＡ磁気ビーズは、リボ核酸を引き付けるように調整される。

一実施例では、マイクロチャネルを介して相互に接続される第１のウェルおよび第２のウェルを提供するステップと、第１のウェル、第２のウェル、およびマイクロチャネル内に流体を提供するステップとを含む、生物学的サンプルから汚染物質を除去するための方法が、提供される。本方法はさらに、生物学的サンプルを第１のウェルの中に入れるステップと、磁気ビーズを第１のウェルの中に導入するステップと、生物学的サンプル内の標的分子を磁気ビーズに引き寄せるステップとを含む。本方法はなおもさらに、電場を第１のウェルに印加するステップであって、電場は、汚染物質と相互作用する、ステップと、磁場を発生させる磁石を第１のウェルの近傍に導入するステップであって、磁場は、磁気ビーズと相互作用する、ステップと、マイクロチャネルに向かって磁石を移動させるステップであって、磁気ビーズは、磁気ビーズおよび標的分子がマイクロチャネルの中に引き込まれるように、磁石の移動とともに引き寄せられる、ステップとを含む。本方法は、磁気ビーズおよび標的分子がマイクロチャネルを通して移動するにつれて、電場が、第１のウェル内で汚染物質を維持するように、汚染物質に作用するように、提供される。最後に、本方法は、第２のウェルに向かって磁石を移動させるステップであって、磁気ビーズおよび標的分子は、磁気ビーズおよび標的分子が第２のウェルの中に引き込まれるように、磁石の移動とともに引き寄せられる、ステップを含む。

別の実施例では、流体を含有し、生物学的サンプルを受容するように適合される、第１のウェルと、流体を含有するように適合される、第２のウェルと、第１のウェルと第２のウェルとの間に延在するマイクロチャネルとを含む、生物学的サンプルから汚染物質を除去するためのシステムが、提供される。本システムは、磁気ビーズが、第１のウェルの中に導入されるように適合され、磁気ビーズが、生物学的サンプル内の標的分子を引き付けるように調整されるように、提供される。本システムはさらに、電力源および電力源に結合される２つのプローブを含み、２つのプローブは、電場を第１のウェルに印加するように適合される。本システムは、電力が２つのプローブに印加されるときに、２つのプローブが、電場と相互作用する汚染物質を伴って、その間に電場を発生させるように適合されるように、提供される。本システムはなおもさらに、第１のウェルの近傍に移動されるように適合される磁石を含み、磁石は、磁場を発生させ、磁気ビーズと相互作用するように適合される。本システムはさらに、磁気ビーズが磁石の移動とともにマイクロチャネルの中に引き込まれるように、磁石がマイクロチャネルに向かって移動されるように提供されるように、提供される。加えて、電場は、汚染物質が第１のウェル内で維持されるように、汚染物質と相互作用するように適合され、磁石は、磁気ビーズおよび標的分子が第２のウェルの中に引き込まれるように、第２のウェルに向かって移動するように適合される。

Ｍ－ＰＶＡ磁気ビーズは、生物学的サンプル内の核酸を単離し、標的分子をＭ－ＰＶＡ磁気ビーズに引き寄せる。第１のウェルの外部の磁石が、次いで、第１のウェルに近接させられる。磁石は、磁石がマイクロチャネルに向かって移動されるときに、Ｍ－ＰＶＡ磁気ビーズが、それに引き付けられた標的分子とともに、マイクロチャネルに向かって、かつその中に引動されるように、Ｍ－ＰＶＡ磁気ビーズを引き付けるように機能する。マイクロチャネルは、その分子量に応じて、ポリエチレンオキシドまたはポリオキシエチレンとしても公知のポリエチエレングリコール（ＰＥＧ）等のポリエーテル化合物で充填される。汚染物質は、負に荷電される粒子である。負に荷電される汚染物質が、ＰＥＧの中に引き込まれるとき、ＰＥＧは、マイクロチャネルを通したこれらの負に荷電される種の進行を阻止するように機能する。

磁石は、第２のウェルに向かったマイクロチャネル内のその経路に沿って、Ｍ－ＰＶＡ磁気ビーズおよび標的分子を第２のウェルの中に引動し続ける。Ｍ－ＰＶＡ磁気ビーズが第２のウェルに到達する時間までに、標的分子は、ＰＥＧ内で排出された汚染物質を本質的に含まない。

本時点で、Ｍ－ＰＶＡ磁気ビーズは、標的分子が依然として付着した第２のウェルから引き出され、チャンバの中に入れられることができ、そこで、Ｍ－ＰＶＡ磁気ビーズは、標的分子を排出するように離調され、次いで、除去されることができる。結果は、本質的に汚染物質を含まない、非常にきれいな生物学的サンプルである。遠心分離、化学分離、または固相ベースの分離のために必要とされるような費用または特殊機能の必要性はない。むしろ、本技法は、わずかな可動部品および広範な電力要件の必要性を伴って単純なマイクロ流体チップ形式で実装されることができる。

いくつかの実施例では、第３のウェルが、第２のマイクロチャネルを介して第２のウェルと接続されることができる。本構成では、いったん磁石が、標的分子を伴うＭ－ＰＶＡ磁気ビーズを第２のウェルの中に移動させると、磁石は、次いで、第２のマイクロチャネルに向かって移動され、それによって、第２のウェルから第２のマイクロチャネルの中にＭ－ＰＶＡ磁気ビーズを引動し得る。第２のマイクロチャネルはまた、ＰＥＧを含むこともできる。磁石は、次いで、Ｍ－ＰＶＡ磁気ビーズが第３のウェルの中に引動されるように、第３のウェルに向かって移動され得る。本構成は、それを要求する用途のために、別の清浄段階を生物学的サンプルに提供する。

なおもさらに、第１のウェルおよび第２のウェルは、生物学的サンプルをなおもさらに清浄化するように機能するであろう、ＰＥＧ等のゲルを含み得ることが予想される。

いくつかの実施例では、生物学的サンプルの付加的清浄化は、第２のウェルから第１のウェルに向かってゲルの流動を生成することによって達成され得ることが考慮される。これは、ウェルの間のゲルの単純な流体体積差によって達成され得る。一実施例では、第２のウェルは、第１のウェル内に提供されるよりも大きい体積のゲルを提供され得る。本付加的体積は、第２のウェルからマイクロチャネルを通した第１のウェルの中へのゲルの流動が、第１のウェルから第２のウェルまでのＭ－ＰＶＡ磁気ビーズの移動中に起こるように、生物学的サンプルが第１のウェルの中に挿入された後に追加され得る。本流体の流動は、マイクロチャネルから出て第１のウェルの中に戻るように第１のウェルから逃散した任意の汚染物質を運搬するように機能するであろう。

いくつかの実施例では、本システムは、第１のウェルの中へのＭ－ＰＶＡ磁気ビーズの挿入のため、および第１のウェルからマイクロチャネルの中ならびに第２のウェルの中にＭ－ＰＶＡ磁気ビーズを引動するように機能する磁石の全自動移動のために、送達システムに結合されるモータを含んでもよい。同様に、本システムはさらに、第２のウェルからＭ－ＰＶＡ磁気ビーズを引き出すため、およびチャンバの中に挿入するために磁石に結合されるモータを含んでもよい。

いくつかの実施例では、Ｍ－ＰＶＡ磁気ビーズは、デオキシリボ核酸を引き付けるように調整される一方で、他の実施例では、Ｍ－ＰＶＡ磁気ビーズは、リボ核酸を引き付けるように調整される。

一実施例では、マイクロチャネルを介して相互に接続される第１のウェルおよび第２のウェルを提供するステップと、第１のウェル、第２のウェル、およびマイクロチャネル内に流体を提供するステップと、生物学的サンプルを第１のウェルの中に入れるステップとを含む、生物学的サンプルから汚染物質を除去するための方法が、提供される。本方法はさらに、磁気ビーズを第１のウェルの中に導入するステップと、生物学的サンプル内の標的分子を磁気ビーズに引き寄せるステップと、磁場を発生させる磁石を第１のウェルの近傍に導入するステップであって、磁場は、磁気ビーズと相互作用する、ステップとを含む。本方法はなおもさらに、マイクロチャネルに向かって磁石を移動させるステップであって、磁気ビーズは、磁気ビーズおよび標的分子がマイクロチャネルの中に引き込まれるように、磁石の移動とともに引き寄せられる、ステップと、マイクロチャネル内にゲルを提供するステップであって、ゲルは、汚染物質と相互作用する、ステップとを含む。本方法は、ゲルが汚染物質と相互作用するように、提供される。本方法は、最後に、第２のウェルに向かって磁石を移動させるステップであって、磁気ビーズおよび標的分子は、汚染物質がゲル内で維持されるにつれて、汚染物質が標的分子から分離され、磁気ビーズおよび標的分子が第２のウェルの中に引き込まれるように、磁石の移動とともに引き寄せられる、ステップを含む。

別の実施例では、流体を含有し、生物学的サンプルを受容するように適合される、第１のウェルと、流体を含有するように適合される、第２のウェルと、第１のウェルと第２のウェルとの間に延在する、マイクロチャネルと、マイクロチャネル内に位置するゲルとを含む、システムが、生物学的サンプルから汚染物質を除去するために提供される。本システムは、磁気ビーズが、第１のウェルの中に導入されるように適合され、磁気ビーズが、生物学的サンプル内の標的分子を引き付けるように調整されるように、提供される。本システムはさらに、第１のウェルの近傍に移動されるように適合される、磁石であって、磁場を発生させ、磁気ビーズと相互作用するように適合される、磁石を含む。本システムはさらに、磁石が、マイクロチャネルに向かって移動されるように提供され、磁気ビーズが、磁石の移動とともにマイクロチャネルの中に引き込まれ、ゲルが、磁気ビーズがゲルを通して移動するときに、汚染物質のうちの少なくともいくつかがゲル内で捕捉されるように、汚染物質と相互作用するように適合されるように、提供される。最後に、本システムは、磁石が第２のウェルに向かって移動し、磁気ビーズおよび標的分子が第２のウェルの中に引き込まれるように、提供される。

システムが、水平アクチュエータと、水平アクチュエータに結合される、トレイと、トレイに結合される、ウェルプレートと、ウェルプレートに結合される、マイクロ流体チップと、垂直アクチュエータと、垂直アクチュエータに結合される、ピペットと、ピペット内の流体の温度を制御するようにピペットに結合される、加熱器と、ピペット内の流体の移動を制御するようにピペットに結合される、ポンプと、トレイ、ウェルプレート、およびマイクロ流体チップの水平移動を制御するように水平アクチュエータに通信可能に結合され、ピペットの垂直移動を制御するように垂直アクチュエータに通信可能に結合され、ポンプを制御するようにポンプに通信可能に結合され、加熱器を制御するように加熱器に通信可能に結合される、コントローラとを含むものとして、要約され得る。

本システムはさらに、回転アクチュエータと、回転アクチュエータに結合される磁石とを含んでもよく、コントローラは、トレイの下の磁石の回転を制御するように回転アクチュエータに通信可能に結合される。ウェルプレートは、マイクロ流体チップの下に位置する複数の導電性リード線を含んでもよい。ピペットは、支持アームによって垂直配向で保持されるピペット先端を含んでもよく、ピペット先端と反対側のピペットの端部は、カートリッジ内で保持されてもよい。加熱器は、静止側壁と、ヒンジによって静止側壁に回転可能に結合されるヒンジ連結側壁とを含んでもよい。静止側壁は、第１の溝を含んでもよく、ヒンジ連結側壁は、第２の溝を含んでもよく、ピペットは、第１および第２の溝を通して静止側壁とヒンジ連結側壁との間に延在してもよい。静止側壁は、静止側壁の第１の側面の近傍の第１の場所においてピペットを挟締するように静止側壁からヒンジ連結側壁に向かって外向きに移動可能な第１のバーと、静止側壁の第１の側面と反対側の静止側壁の第２の側面の近傍の第２の場所においてピペットを挟締するように静止側壁からヒンジ連結側壁に向かって外向きに移動可能な第２のバーとを含んでもよい。

方法が、ウェルプレート内の第１のウェル内に生物学的サンプルを受容するステップと、ウェルプレート内の第２のウェル内に別の試薬を受容するステップと、ポンプを動作させ、ウェルプレートの第１のウェルからピペットの中に生物学的サンプルを引き込むステップと、アクチュエータを動作させ、ウェルプレートの第１のウェルからマイクロ流体チップの第１のウェルまでピペットを移動させるステップと、ポンプを動作させ、ピペットからマイクロ流体チップの第１のウェルの中に生物学的サンプルを放出するステップと、アクチュエータを動作させ、マイクロ流体チップの第１のウェルからマイクロ流体チップの第２のウェルまでピペットを移動させるステップと、ポンプを動作させ、マイクロ流体チップの第２のウェルからピペットの中に生物学的サンプルを引き込むステップと、アクチュエータを動作させ、マイクロ流体チップの第２のウェルからマイクロ流体チップの第２のウェルまでピペットを移動させるステップと、ポンプを動作させ、ウェルプレートの第２のウェルからピペットの中に他の試薬を引き込むステップと、加熱器を動作させ、ピペット内の生物学的サンプルおよび他の試薬を加熱するステップと、ポンプを動作させ、ピペットからウェルプレート内の第３のウェルの中に生物学的サンプルを放出するステップとを含むものとして、要約され得る。

生物学的サンプルは、ＤＮＡ、ＲＮＡ、ｍＲＮＡ、またはタンパク質を含んでもよい。汚染物質が、マイクロ流体チップ内で生物学的サンプルから除去されてもよい。ポリメラーゼ連鎖反応が、ピペット内で起こってもよい。
本発明は、例えば、以下を提供する。
（項目１）
生物学的サンプルから汚染物質を除去するための方法であって、
マイクロチャネルを介して相互に接続される第１のウェルおよび第２のウェルを提供するステップと、
前記第１のウェル、前記第２のウェル、および前記マイクロチャネル内に流体を提供するステップと、
前記生物学的サンプルを前記第１のウェルの中に入れるステップと、
磁気ビーズを前記第１のウェルの中に導入するステップと、
前記生物学的サンプル内の標的分子を前記磁気ビーズに引き寄せるステップと、
前記マイクロチャネルを横断して電場を印加するステップであって、前記電場は、前記汚染物質と相互作用する、ステップと、
磁場を発生させる磁石を前記第１のウェルの近傍に導入するステップであって、前記磁場は、前記磁気ビーズと相互作用する、ステップと、
前記マイクロチャネルに向かって前記磁石を移動させるステップであって、前記磁気ビーズは、前記磁気ビーズおよび前記標的分子が前記マイクロチャネルの中に引き込まれるように、前記磁石の移動とともに引き寄せられる、ステップと、
前記電場は、前記磁気ビーズおよび標的分子が前記マイクロチャネルを通して移動するにつれて、前記マイクロチャネル内で前記汚染物質のうちの少なくともいくつかを維持するように、前記汚染物質に作用する、ステップと、
前記第２のウェルに向かって前記磁石を移動させるステップであって、前記磁気ビーズおよび標的分子は、前記磁気ビーズおよび前記標的分子が前記第２のウェルの中に引き込まれるように、前記磁石の移動とともに引き寄せられる、ステップと
を含む、方法。
（項目２）
前記第２のウェルから前記磁気ビーズを引き出すステップと、
前記磁気ビーズを、流体を含むコンテナの中に挿入するステップと、
前記標的分子を前記コンテナ内の前記流体の中に放出するように機能する、前記磁気ビーズを離調するステップと、
前記コンテナから前記磁気ビーズを除去するステップと
をさらに含む、項目１に記載の方法。
（項目３）
前記生物学的サンプルは、血液を含む、項目１～２のいずれか１項に記載の方法。
（項目４）
前記標的分子は、核酸を含む、項目１～３のいずれか１項に記載の方法。
（項目５）
前記汚染物質は、負に荷電される、項目１～４のいずれか１項に記載の方法。
（項目６）
前記第１のウェルは、直径が約２ｍｍである、項目１～５のいずれか１項に記載の方法。
（項目７）
前記マイクロチャネルは、深度が５０～２００ｐｍに及び、長さが２～３ｃｍに及ぶ、項目１～６のいずれか１項に記載の方法。
（項目８）
前記マイクロチャネルは、深さが約１００ｐｍであり、長さが約２．５ｃｍである、項目１～７のいずれか１項に記載の方法。
（項目９）
前記マイクロチャネルは、前記マイクロチャネルの中に引き込まれる前記標的分子から任意の汚染物質をさらに分離するように機能する、緩衝剤を含む、項目１～８のいずれか１項に記載の方法。
（項目１０）
第３のウェルおよび第２のマイクロチャネルを提供するステップであって、前記第３のウェルは、前記第２のマイクロチャネルを介して前記第２のウェルに接続される、ステップと、
前記第２のマイクロチャネルに向かって前記磁石を移動させるステップであって、前記磁気ビーズおよび標的分子は、前記磁気ビーズおよび前記標的分子が前記第２のマイクロチャネルの中に引き込まれるように、前記磁石の移動とともに引き寄せられる、ステップと、
前記第３のウェルに向かって前記磁石を移動させるステップであって、前記磁気ビーズおよび標的分子は、前記磁気ビーズおよび前記標的分子が前記第３のウェルの中に引き込まれるように、前記磁石の移動とともに引き寄せられる、ステップと
をさらに含む、項目１および３～９のいずれか１項に記載の方法。
（項目１１）
前記流体の流動が、前記第２のウェルから前記第１のウェルに向かって前記マイクロチャネル内で生成されるように、前記第２のウェルと前記第１のウェルとの間の前記流体の体積差を生成するステップをさらに含む、項目１～１０のいずれか１項に記載の方法。
（項目１２）
前記磁石の移動は、自動化され、運動制御ハードウェアによって制御される、項目１～１１のいずれか１項に記載の方法。
（項目１３）
前記第１のウェル内に磁気攪拌器を提供するステップと、
前記第１のウェル内の前記生物学的サンプルを攪拌するステップと
をさらに含む、項目１～１２のいずれか１項に記載の方法。
（項目１４）
前記第１のウェルのための加熱器を提供するステップと、
前記第１のウェル内の前記生物学的サンプルを加熱するステップと
をさらに含む、項目１～１３のいずれか１項に記載の方法。
（項目１５）
温度センサと、コントローラとをさらに含み、前記コントローラは、前記温度センサから受信される温度信号に基づいて、前記加熱器を調節する、項目１４に記載の方法。
（項目１６）
前記加熱器は、電圧が印加され得る、抵抗金属コーティングである、項目１４～１５のいずれか１項に記載の方法。
（項目１７）
前記抵抗金属コーティングは、インジウムスズ酸化物である、項目１６に記載の方法。
（項目１８）
前記第１のウェル、前記第２のウェル、および前記マイクロチャネルは、チップ上に位置する、項目１～１７のいずれか１項に記載の方法。
（項目１９）
前記マイクロチャネルを横断して電場を印加するステップは、前記第１のウェル内に第１のプローブおよび前記第２のウェル内に第２のプローブを配置することを含み、前記第１のプローブおよび前記第２のプローブは、反対極性を有する、項目１～１８のいずれか１項に記載の方法。
（項目２０）
前記マイクロチャネルと連通する第３のウェルを提供するステップと、前記マイクロチャネルと連通する第４のウェルを提供するステップとをさらに含み、前記マイクロチャネルを横断して電場を印加するステップは、前記第３のウェル内に第１のプローブおよび前記第４のウェル内に第２のプローブを配置することを含み、前記第１のプローブおよび前記第２のプローブは、反対極性を有する、項目１～１８のいずれか１項に記載の方法。
（項目２１）
生物学的サンプルから汚染物質を除去するためのシステムであって、
流体を含有し、前記生物学的サンプルを受容するように適合される、第１のウェルと、
流体を含有するように適合される、第２のウェルと、
前記第１のウェルと前記第２のウェルとの間に延在するマイクロチャネルであって、磁気ビーズは、前記第１のウェルの中に導入されるように適合され、前記磁気ビーズは、前記生物学的サンプル内の標的分子を引き付けるように調整される、マイクロチャネルと、
電力源および前記電力源に結合される２つのプローブであって、前記２つのプローブは、前記マイクロチャネルを横断して電場を印加するように適合され、
電力が前記２つのプローブに印加されるときに、前記２つのプローブは、前記汚染物質が電場と相互作用するように、その間に電場を発生させるように適合される、電力源および２つのプローブと、
前記第１のウェルの近傍に移動されるように適合される、磁石であって、磁場を発生させ、前記磁気ビーズと相互作用するように適合される、磁石と
を含み、
前記磁石は、前記磁気ビーズが、前記磁石の移動とともに前記マイクロチャネルの中に引き込まれるように、前記マイクロチャネルに向かって前記磁石を移動させるように適合され、
前記電場は、前記汚染物質のうちの少なくともいくつかが前記マイクロチャネル内で維持されるように、前記汚染物質と相互作用するように適合され、
前記磁石は、前記磁気ビーズおよび標的分子が前記第２のウェルの中に引き込まれるように、前記第２のウェルに向かって移動するように適合される、システム。
（項目２２）
前記生物学的サンプルは、血液を含み、前記標的分子は、核酸を含む、項目２１に記載のシステム。
（項目２３）
前記汚染物質は、負に荷電される、項目２１～２２のいずれか１項に記載のシステム。
（項目２４）
前記第１のウェルは、直径が約２ｍｍである、項目２１～２３のいずれか１項に記載のシステム。
（項目２５）
前記マイクロチャネルは、深度が５０～２００ｐｍに及び、長さが２～３ｃｍに及ぶ、項目２１～２４のいずれか１項に記載のシステム。
（項目２６）
前記マイクロチャネルは、深さが約１００ｐｍであり、長さが約２．５ｃｍである、項目２１～２５のいずれか１項に記載のシステム。
（項目２７）
第３のウェルと、
第２のマイクロチャネルであって、前記第３のウェルは、前記第２のマイクロチャネルを介して前記第２のウェルに接続される、第２のマイクロチャネルと
をさらに含み、
前記磁石は、前記磁気ビーズおよび標的分子が前記第２のマイクロチャネルの中に引き込まれるように、前記第２のマイクロチャネルに向かって移動するように適合され、
前記磁石は、前記磁気ビーズおよび標的分子が前記第３のウェルの中に引き込まれるように、前記第３のウェルに向かって移動するように適合される、項目２１～２６のいずれか１項に記載のシステム。
（項目２８）
前記流体の流動が、前記第２のウェルから前記第１のウェルに向かって前記マイクロチャネル内で生成されるように、前記第２のウェルと前記第１のウェルとの間に生成される前記流体の体積差をさらに含む、項目２１～２７のいずれか１項に記載のシステム。
（項目２９）
前記電力源を制御するように適合されるコントローラをさらに含む、項目２１～２８のいずれか１項に記載のシステム。
（項目３０）
前記コントローラは、前記磁石の移動を制御するように適合される、項目２９に記載のシステム。
（項目３１）
前記第１のウェルの内容物を攪拌するように適合される、磁気攪拌器と、
前記磁気攪拌器を制御するように適合される、前記コントローラと
をさらに含む、項目２９～３０のいずれか１項に記載のシステム。
（項目３２）
前記第１のウェルを加熱するように適合される、加熱器と、
前記加熱器を制御するように適合される、前記コントローラと
をさらに含む、項目２９～３１のいずれか１項に記載のシステム。
（項目３３）
前記コントローラに結合され、温度信号を発生させるように適合される、温度センサをさらに含み、
前記コントローラは、前記温度センサから受信される前記温度信号に基づいて、前記加熱器を制御するように適合される、項目３２に記載のシステム。
（項目３４）
前記加熱器は、抵抗金属コーティングを含む、項目３２～３３のいずれか１項に記載のシステム。
（項目３５）
前記抵抗金属コーティングは、インジウムスズ酸化物を含む、項目３４に記載のシステム。
（項目３６）
前記第１のウェル、前記第２のウェル、および前記マイクロチャネルは、チップ上に位置する、項目２１～３５のいずれか１項に記載のシステム。
（項目３７）
前記２つのプローブのうちの第１のものは、前記第１のウェル内に配置され、前記２つのプローブのうちの第２のものは、前記第２のウェル内に配置され、前記第１のプローブおよび前記第２のプローブは、反対極性を有する、項目２１～３６のいずれか１項に記載のシステム。
（項目３８）
前記マイクロチャネルと連通する第３のウェルと、前記マイクロチャネルと連通する第４のウェルとをさらに含み、前記２つのプローブのうちの第１のものは、前記第３のウェル内に配置され、前記２つのプローブのうちの第２のものは、前記第４のウェル内に配置され、前記第１のプローブおよび前記第２のプローブは、反対極性を有する、項目２１～３６のいずれか１項に記載のシステム。
（項目３９）
生物学的サンプルから汚染物質を除去するための方法であって、
マイクロチャネルを介して相互に接続される第１のウェルおよび第２のウェルを提供するステップと、
前記第１のウェル、前記第２のウェル、および前記マイクロチャネル内に流体を提供するステップと、
前記生物学的サンプルを前記第１のウェルの中に入れるステップと、
磁気ビーズを前記第１のウェルの中に導入するステップと、
前記生物学的サンプル内の標的分子を前記磁気ビーズに引き寄せるステップと、
磁場を発生させる磁石を前記第１のウェルの近傍に導入するステップであって、前記磁場は、前記磁気ビーズと相互作用する、ステップと、
前記マイクロチャネルに向かって前記磁石を移動させるステップであって、前記磁気ビーズは、前記磁気ビーズおよび前記標的分子が前記マイクロチャネルの中に引き込まれるように、前記磁石の移動とともに引き寄せられる、ステップと、
前記マイクロチャネル内にゲルを提供するステップであって、前記ゲルは、前記汚染物質と相互作用する、ステップと、
前記第２のウェルに向かって前記磁石を移動させるステップであって、前記磁気ビーズおよび標的分子は、前記汚染物質が前記ゲル内で維持されるにつれて、前記汚染物質が前記標的分子から分離され、前記磁気ビーズおよび前記標的分子が前記第２のウェルの中に引き込まれるように、前記磁石の移動とともに引き寄せられる、ステップと
を含む、方法。
（項目４０）
前記ゲルは、ポリエーテル化合物を含む、項目３９に記載の方法。
（項目４１）
前記ポリエーテル化合物は、ポリエチエレングリコールを含む、項目４０に記載の方法。
（項目４２）
前記生物学的サンプルは、血液を含む、項目３９～４１のいずれか１項に記載の方法。
（項目４３）
前記標的分子は、核酸を含む、項目３９～４２のいずれか１項に記載の方法。
（項目４４）
前記汚染物質は、負に荷電される、項目３９～４３のいずれか１項に記載の方法。
（項目４５）
前記第１のウェルは、直径が約２ｍｍである、項目３９～４４のいずれか１項に記載の方法。
（項目４６）
前記マイクロチャネルは、深さが５０～２００ｐｍに及び、長さが２～３ｃｍに及ぶ、項目３９～４５のいずれか１項に記載の方法。
（項目４７）
前記マイクロチャネルは、深さが約１００ｐｍであり、長さが約２．５ｃｍである、項目３９～４６のいずれか１項に記載の方法。
（項目４８）
前記第２のウェルから前記磁気ビーズを引き出すステップと、
前記磁気ビーズを、流体を含むコンテナの中に挿入するステップと、
前記標的分子を前記コンテナ内の前記流体の中に放出するように機能する、前記磁気ビーズを離調するステップと、
前記コンテナから前記磁気ビーズを除去するステップと
をさらに含む、項目３９～４７のいずれか１項に記載の方法。
（項目４９）
第３のウェルおよび第２のマイクロチャネルを提供するステップであって、前記第３のウェルは、前記第２のマイクロチャネルを介して前記第２のウェルに接続される、ステップと、
前記第２のマイクロチャネル内にゲルを提供するステップと、
前記第２のマイクロチャネルに向かって前記磁石を移動させるステップであって、前記磁気ビーズおよび標的分子は、前記磁気ビーズおよび前記標的分子が前記第２のマイクロチャネルの中に引き込まれるように、前記磁石の移動とともに引き寄せられる、ステップと、
前記第３のウェルに向かって前記磁石を移動させるステップであって、前記磁気ビーズおよび標的分子は、前記磁気ビーズおよび前記標的分子が、前記第２のマイクロチャネル内の前記ゲルを通して、前記第３のウェルの中に引き込まれるように、前記磁石の移動とともに引き寄せられる、ステップと
をさらに含む、項目３９～４７のいずれか１項に記載の方法。
（項目５０）
前記第２のウェル内に前記ゲルを提供するステップをさらに含む、項目３９～４９のいずれか１項に記載の方法。
（項目５１）
前記第１のウェル内に前記ゲルを提供するステップをさらに含む、項目３９～５０のいずれか１項に記載の方法。
（項目５２）
前記ゲルの流動が、前記第２のウェルから前記第１のウェルに向かって前記マイクロチャネル内で生成されるように、前記第２のウェル内の前記ゲルおよび前記第１のウェル内の前記流体の体積差を生成するステップをさらに含む、項目３９～５１のいずれか１項に記載の方法。
（項目５３）
前記磁石の移動は、自動化され、運動制御ハードウェアによって制御される、項目３９～５２のいずれか１項に記載の方法。
（項目５４）
前記第１のウェル内に磁気攪拌器を提供するステップと、前記第１のウェル内の前記生物学的サンプルを攪拌するステップとをさらに含む、項目３９～５３のいずれか１項に記載の方法。
（項目５５）
前記第１のウェルのための加熱器を提供するステップと、
前記第１のウェル内の前記生物学的サンプルを加熱するステップと
をさらに含む、項目３９～５４のいずれか１項に記載の方法。
（項目５６）
温度センサと、コントローラとをさらに含み、前記コントローラは、前記温度センサから受信される温度信号に基づいて、前記加熱器を調節する、項目５５に記載の方法。
（項目５７）
前記加熱器は、電圧が印加され得る、抵抗金属コーティングである、項目５５～５６のいずれか１項に記載の方法。
（項目５８）
前記抵抗金属コーティングは、インジウムスズ酸化物である、項目５７に記載の方法。
（項目５９）
前記第１のウェル、前記第２のウェル、および前記マイクロチャネルは、チップ上に位置する、項目３９～５８のいずれか１項に記載の方法。
（項目６０）
生物学的サンプルから汚染物質を除去するためのシステムであって、
流体を含有し、前記生物学的サンプルを受容するように適合される、第１のウェルと、
流体を含有するように適合される、第２のウェルと、
前記第１のウェルと前記第２のウェルとの間に延在する、マイクロチャネルと、
前記マイクロチャネル内に位置するゲルであって、磁気ビーズは、前記第１のウェルの中に導入されるように適合され、前記磁気ビーズは、前記生物学的サンプル内の標的分子を引き付けるように調整される、ゲルと、
前記第１のウェルの近傍に移動されるように適合される、磁石であって、磁場を発生させ、前記磁気ビーズと相互作用するように適合される、磁石と
を含み、
前記磁石は、前記磁気ビーズが前記磁石の移動とともに前記マイクロチャネルの中に引き込まれるように、前記マイクロチャネルに向かって移動されるように提供され、
前記ゲルは、前記磁気ビーズが前記ゲルを通して移動するときに、前記汚染物質のうちの少なくともいくつかが前記ゲル内で捕捉されるように、前記汚染物質と相互作用するように適合され、
前記磁石は、前記磁気ビーズおよび標的分子が前記第２のウェルの中に引き込まれるように、前記第２のウェルに向かって移動するように適合される、システム。
（項目６１）
前記ゲルは、ポリエーテル化合物を含む、項目６０に記載のシステム。
（項目６２）
前記ポリエーテル化合物は、ポリエチエレングリコールを含む、項目６１に記載のシステム。
（項目６３）
前記汚染物質は、負に荷電される、項目６０～６２のいずれか１項に記載のシステム。
（項目６４）
前記生物学的サンプルは、血液を含み、前記標的分子は、核酸を含む、項目６０～６３のいずれか１項に記載のシステム。
（項目６５）
前記第１のウェルは、直径が約２ｍｍである、項目６０～６４のいずれか１項に記載のシステム。
（項目６６）
前記マイクロチャネルは、深さが５０～２００ｐｍに及び、長さが２～３ｃｍに及ぶ、項目６０～６５のいずれか１項に記載のシステム。
（項目６７）
前記マイクロチャネルは、深さが約１００ｐｍであり、長さが約２．５ｃｍである、項目６０～６６のいずれか１項に記載のシステム。
（項目６８）
第３のウェルと、
第２のマイクロチャネルであって、前記第３のウェルは、前記第２のマイクロチャネルを介して前記第２のウェルに接続され、前記ゲルを含む、第２のマイクロチャネルと
をさらに含み、
前記磁石は、前記磁気ビーズおよび標的分子が前記第２のマイクロチャネルの中に引き込まれ、前記汚染物質のうちの少なくともいくつかが前記第２のマイクロチャネル内で前記ゲルによって捕捉されるように、前記第２のマイクロチャネルに向かって移動するように適合され、
前記磁石は、前記磁気ビーズおよび標的分子が前記第３のウェルの中に引き込まれるように、前記第３のウェルに向かって移動するように適合される、項目６０～６７のいずれか１項に記載のシステム。
（項目６９）
前記第２のウェルは、前記ゲルと、前記ゲルの流動が、前記第２のウェルから前記第１のウェルに向かって前記マイクロチャネル内で生成されるように、前記第２のウェル内の前記ゲルの間に生成される前記第１のウェル内の前記流体の体積差とを含む、項目６０～６８のいずれか１項に記載のシステム。
（項目７０）
前記磁石の移動を制御するように適合されるコントローラをさらに含む、項目６０～６９のいずれか１項に記載のシステム。
（項目７１）
前記第１のウェルの内容物を攪拌するように適合される、磁気攪拌器と、
前記磁気攪拌器を制御するように適合される、前記コントローラと
をさらに含む、項目７０に記載のシステム。
（項目７２）
前記第１のウェルを加熱するように適合される、加熱器と、
前記加熱器を制御するように適合される、前記コントローラと
をさらに含む、項目７０～７１のいずれか１項に記載のシステム。
（項目７３）
前記コントローラに結合され、温度信号を発生させるように適合される、温度センサをさらに含み、
前記コントローラは、前記温度センサから受信される前記温度信号に基づいて、前記加熱器を制御するように適合される、項目７２に記載のシステム。
（項目７４）
前記加熱器は、抵抗金属コーティングを含む、項目７２～７３のいずれか１項に記載のシステム。
（項目７５）
前記抵抗金属コーティングは、インジウムスズ酸化物を含む、項目７４に記載のシステム。
（項目７６）
前記第１のウェル、前記第２のウェル、および前記マイクロチャネルは、チップ上に位置される、項目６０～７５のいずれか１項に記載のシステム。
（項目７７）
水平アクチュエータと、
前記水平アクチュエータに結合される、トレイと、
前記トレイに結合される、ウェルプレートと、
前記ウェルプレートに結合される、マイクロ流体チップと、
垂直アクチュエータと、
前記垂直アクチュエータに結合される、ピペットと、
前記ピペット内の流体の温度を制御するように前記ピペットに結合される、加熱器と、
前記ピペット内の流体の移動を制御するように前記ピペットに結合される、ポンプと、
前記トレイ、前記ウェルプレート、および前記マイクロ流体チップの水平移動を制御するように前記水平アクチュエータに通信可能に結合され、前記ピペットの垂直移動を制御するように前記垂直アクチュエータに通信可能に結合され、前記ポンプを制御するように前記ポンプに通信可能に結合され、前記加熱器を制御するように前記加熱器に通信可能に結合される、コントローラと
を含む、システム。
（項目７８）
回転アクチュエータと、
前記回転アクチュエータに結合される磁石と
をさらに含み、
前記コントローラは、前記トレイの下の前記磁石の回転を制御するように前記回転アクチュエータに通信可能に結合される、項目７７に記載のシステム。
（項目７９）
前記ウェルプレートは、前記マイクロ流体チップの下に位置する複数の導電性リード線を含む、項目７７～７８のいずれか１項に記載のシステム。
（項目８０）
前記ピペットは、支持アームによって垂直配向で保持されるピペット先端を含み、前記ピペット先端と反対側の前記ピペットの端部は、カートリッジ内で保持される、項目７７～７９のいずれか１項に記載のシステム。
（項目８１）
前記加熱器は、静止側壁と、ヒンジによって前記静止側壁に回転可能に結合されるヒンジ連結側壁とを含む、項目７７～８０のいずれか１項に記載のシステム。
（項目８２）
前記静止側壁は、第１の溝を含み、前記ヒンジ連結側壁は、第２の溝を含み、前記ピペットは、前記第１および第２の溝を通して前記静止側壁と前記ヒンジ連結側壁との間に延在する、項目８１に記載のシステム。
（項目８３）
前記静止側壁は、前記静止側壁の第１の側面の近傍の第１の場所において前記ピペットを挟締するように前記静止側壁から前記ヒンジ連結側壁に向かって外向きに移動可能な第１のバーと、前記静止側壁の第１の側面と反対側の前記静止側壁の第２の側面の近傍の第２の場所において前記ピペットを挟締するように前記静止側壁から前記ヒンジ連結側壁に向かって外向きに移動可能な第２のバーとを含む、項目８１～８２のいずれか１項に記載のシステム。
（項目８４）
ウェルプレート内の第１のウェル内に生物学的サンプルを受容するステップと、
前記ウェルプレート内の第２のウェル内に別の試薬を受容するステップと、
ポンプを動作させ、前記ウェルプレートの第１のウェルからピペットの中に前記生物学的サンプルを引き込むステップと、
アクチュエータを動作させ、前記ウェルプレートの第１のウェルからマイクロ流体チップの第１のウェルまで前記ピペットを移動させるステップと、
前記ポンプを動作させ、前記ピペットから前記マイクロ流体チップの第１のウェルの中に前記生物学的サンプルを放出するステップと、
前記アクチュエータを動作させ、前記マイクロ流体チップの第１のウェルから前記マイクロ流体チップの第２のウェルまで前記ピペットを移動させるステップと、
前記ポンプを動作させ、前記マイクロ流体チップの第２のウェルから前記ピペットの中に前記生物学的サンプルを引き込むステップと、
前記アクチュエータを動作させ、前記マイクロ流体チップの第２のウェルから前記ウェルプレートの第２のウェルまで前記ピペットを移動させるステップと、
前記ポンプを動作させ、前記ウェルプレートの第２のウェルから前記ピペットの中に前記他の試薬を引き込むステップと、
加熱器を動作させ、前記ピペット内の前記生物学的サンプルおよび前記他の試薬を加熱するステップと、
前記ポンプを動作させ、前記ピペットから前記ウェルプレート内の第３のウェルの中に前記生物学的サンプルを放出するステップと
を含む、方法。
（項目８５）
前記生物学的サンプルは、ＤＮＡを含む、項目８４に記載の方法。
（項目８６）
前記生物学的サンプルは、ＲＮＡを含む、項目８４に記載の方法。
（項目８７）
前記生物学的サンプルは、ｍＲＮＡを含む、項目８４に記載の方法。
（項目８８）
前記生物学的サンプルは、タンパク質を含む、項目８４に記載の方法。
（項目８９）
汚染物質が、前記マイクロ流体チップ内の前記生物学的サンプルから除去される、項目８４～８８のいずれか１項に記載の方法。
（項目９０）
ポリメラーゼ連鎖反応が、前記ピペット内で起こる、項目８４～８９のいずれか１項に記載の方法。
（項目９１）
前記マイクロウェルプレートの上面に形成される複数のマイクロウェルと、
前記マイクロウェルプレートの上面に形成される空洞であって、マイクロ流体チップを受容するように定寸される、空洞と
を含む、マイクロウェルプレート。
（項目９２）
前記空洞は、直四角柱を含む形状を有する、項目９１に記載のマイクロウェルプレート。
（項目９３）
前記空洞は、前記マイクロウェルプレートの縁まで延在し、それと一致する、項目９１～９２のいずれか１項に記載のマイクロウェルプレート。
（項目９４）
前記空洞内に位置される前記マイクロ流体チップをさらに含む、項目９１～９３のいずれか１項に記載のマイクロウェルプレート。
（項目９５）
前記空洞は、寸法の第１のセットを有し、前記マイクロ流体チップは、前記寸法の第１のセットに合致する寸法の第２のセットを有する、項目９４に記載のマイクロウェルプレート。
（項目９６）
前記空洞の底部境界を形成する前記マイクロウェルプレートの表面は、前記マイクロ流体チップの底面内のマイクロ流体チャネルに面し、前記マイクロ流体チャネルによって形成される経路の下側境界を形成する、項目９４～９５のいずれか１項に記載のマイクロウェルプレート。
（項目９７）
前記空洞の底部境界を形成する前記マイクロウェルプレートの表面に形成される複数のチャネルをさらに含む、項目９１～９５のいずれか１項に記載のマイクロウェルプレート。
（項目９８）
前記チャネルはそれぞれ、比較的に広い底端部分と、前記空洞の底部境界を形成する前記表面から前記比較的に広い底端部分まで延在する比較的に狭い上端部分とを含む、項目９７に記載のマイクロ流体プレート。
（項目９９）
前記チャネルのそれぞれの中に位置付けられ、それを通して延在する、個別の導電性リード線をさらに含む、項目９７～９８のいずれか１項に記載のマイクロ流体プレート。
（項目１００）
前記マイクロウェルプレートの対向端から水平に外向きに延在する、複数の突出部をさらに含む、項目９１～９９のいずれか１項に記載のマイクロウェルプレート。
（項目１０１）
マイクロピペットシステムであって、
第１のマイクロピペット先端と、第１のマイクロピペットの第１の長さに沿った前記第１のマイクロピペット先端と反対側の第１のマイクロピペットの第１の端部とを含む、第１のマイクロピペットと、
第２のマイクロピペット先端と、第２のマイクロピペットの第２の長さに沿った前記第２のマイクロピペット先端と反対側の第２のマイクロピペットの第２の端部とを含む、第２のマイクロピペットと、
垂直配向に前記第１および第２のマイクロピペット先端を伴って前記第１および第２のマイクロピペットを保持する、水平支持アームと
を含み、
前記水平支持アームは、中空であり、端部を有し、前記端部に開口部を有する、マイクロピペットシステム。
（項目１０２）
前記水平支持アームは、上面を有し、前記上面の中に下向きに延在する溝を含む、項目１０１に記載のマイクロピペットシステム。
（項目１０３）
外側フレームを含む、カートリッジをさらに含み、前記外側フレームは、流体コネクタの一部を有し、前記流体コネクタの一部は、第１の流体ポートと、第２の流体ポートとを含む、項目１０１～１０２のいずれか１項に記載のマイクロピペットシステム。
（項目１０４）
前記第１のマイクロピペットの第１の端部は、前記第１の流体ポートに結合され、前記第２のマイクロピペットの第２の端部は、前記第２の流体ポートに結合される、項目１０３に記載のマイクロピペットシステム。
（項目１０５）
前記カートリッジの外側フレームは、複数の開口部を含む、項目１０３～１０４のいずれか１項に記載のマイクロピペットシステム。

図１は、本技術の一実施例の説明図である。 図２は、精製されるべき生物学的サンプルを含む、図１による拡大図である。 図３は、標的分子を引き付けるように機能する磁気ビーズを伴う、図２による図である。 図４は、汚染物質を引き付けるように機能する電場を生物学的サンプルに印加する電極を伴う、図３による図である。 図４Ａは、図４に示されるものに類似するが、電極が図４に示されるものと異なるウェル内に配置される、図である。 図５は、汚染物質と相互作用する電場の説明図である。 図６は、ビーズを引き付けるように機能する、磁気ビーズの近傍に導入される磁石を伴う、図４による図である。 図７は、磁気ビーズがマイクロチャネルの中に移動される、図６による図である。 図８は、磁気ビーズがマイクロチャネルを通して第２のウェルの中に移動される、図７による図である。 図９は、図８による、精製された生物学的サンプルの図である。 図１０は、図１～８による、技術の動作のシーケンスを示すフロー図である。 図１１は、図１０による、付加的なさらなるステップを図示するフロー図である。 図１２は、図１１による、図である。 図１３は、コントローラ、攪拌器、加熱器、および温度センサを伴う、図３による図である。 図１４は、ビーズを引き付けるように機能する、磁気ビーズの近傍に導入される磁石を伴う、図１３による図である。 図１５は、磁気ビーズがマイクロチャネルの中に移動される、図１４による図である。 図１６は、磁気ビーズがマイクロチャネルを通して第２のウェルの中に移動される、図１５による図である。 図１７は、図１６による、精製された生物学的サンプルの図である。 図１８は、図１による、本技術の一実施例の説明図である。 図１９は、図１～３および１３～１７による、技術の動作のシーケンスを示すフロー図である。 図２０は、図１９による、付加的なさらなるステップを図示するフロー図である。 図２１は、図２０による方法を採用する、チップの図である。 図２２は、生物学的サンプルを処理するためのマイクロ流体システムの後面、上面、および左側面斜視図を図示する。 図２３は、図２２のマイクロ流体システムの正面、底面、および右側面斜視図を図示する。 図２４は、図２２のマイクロ流体システムの左側面図を図示する。 図２５は、図２２のマイクロ流体システムの右側面図を図示する。 図２６は、図２２のマイクロ流体システムの上面図を図示する。 図２７は、図２２のマイクロ流体システムの底面図を図示する。 図２８は、図２２のマイクロ流体システムの後面図を図示する。 図２９は、図２２のマイクロ流体システムの正面図を図示する。 図３０は、その筐体が除去された、図２２のマイクロ流体システムの正面、上面、および左側面斜視図を図示する。 図３１は、その筐体が除去された、図２２のマイクロ流体システムの正面、底面、および左側面斜視図を図示する。 図３２は、その筐体が除去された、図２２のマイクロ流体システムの正面、上面、および右側面斜視図を図示する。 図３３は、その筐体が除去された、図２２のマイクロ流体システムの後面、上面、および左側面斜視図を図示する。 図３４は、その筐体が除去された、図２２のマイクロ流体システムの後面、上面、および右側面斜視図を図示する。 図３５は、図２２のマイクロ流体システムのマイクロ流体プレートまたはチップの底面斜視図を図示する。 図３６は、図３５のマイクロ流体チップが除去された、図２２のマイクロ流体システムの一部の斜視図を図示する。 図３７は、図２２のマイクロ流体システムのマイクロウェルプレートの上面斜視図を図示する。 図３８は、図３５のマイクロ流体チップおよび図３７のマイクロウェルプレートが除去された、図２２のマイクロ流体システムの一部の斜視図を図示する。 図３９は、そのマイクロ流体チップ、マイクロウェルプレート、および伝導リード線が除去された、図２２のマイクロ流体システムの一部の斜視図を図示する。 図４０は、そのマイクロ流体チップ、マイクロウェルプレート、伝導リード線、およびトレイが除去された、図２２のマイクロ流体システムの斜視図を図示する。 図４１は、付加的構成要素が除去された、図４０に図示されるようなマイクロ流体システムの斜視図を図示する。 図４２は、図２２のマイクロ流体システムの垂直作動システムの一部の斜視図を図示する。 図４３は、図２２のマイクロ流体システムのマイクロピペットシステムの斜視図を図示する。 図４４は、そのヒンジ連結ドアが除去された、図２２のマイクロ流体システムのクレードルの斜視図を図示する。 図４５は、図２２のマイクロ流体システムのクレードルのヒンジ連結ドアの斜視図を図示する。 図４６は、図２２のマイクロ流体システムのシリンジポンプシステムを図示する。

詳細な説明
ここで、同様の参照番号が図の全体を通して対応する構造を指定する、図面を参照する。

本技術の実施形態は、磁気ビーズおよび電場を介してサンプルから生物学的物質を分離するためのシステムおよび方法を伴う。技術の実施形態は、概して、デオキシリボ核酸（ＤＮＡ）および／またはリボ核酸（ＲＮＡ）の形態の核酸を含む、血液等の複合サンプルと併用するために非常に適している。

図１は、核酸を精製するための磁気電気泳動分離用のシステム１００を図示する。本実施例は、第１のウェルまたはリザーバ１０４と、マイクロチャネル１０６と、第２のウェルまたはリザーバ１０８とを含む、マイクロ流体チップ１０２を利用する。第１および第２のウェル１０４、１０８は、正方形として図示されるが、それらは、円形または卵形等の事実上いかなる所望の形状も含み得ることが、当業者によって理解されるであろう。

一実施例では、約２ｍｍの直径を有する、第１のウェル１０４が、提供されてもよい。加えて、一実施例では、マイクロチャネル１０６は、長さが約２～３ｃｍであり、約１００ｐｍの深度を有し、幅が約５０～２００ｐｍであってもよい。

ここで、図２および３を参照すると、第１のウェル１０４は、標的分子１１０および汚染物質１１２の両方を含む、生物学的サンプルをその中に伴って図示される。生物学的サンプルは、血液を含み得、第１のウェル１０４は、生物学的サンプルが入れられる流体または緩衝剤を提供されることに留意されたい。

Ｍ－ＰＶＡ磁気ビーズ（図３）等の磁気ビーズ１１４が、次いで、第１のウェル１０４の中に導入される。磁気ビーズ１１４は、血液のような複合サンプルから核酸等の標的分子を収集するように共役される。図３に示されるように、標的分子１１０が、磁気ビーズ１１４に引き寄せられる一方で、汚染物質１１２は、引き寄せられない。本結果は、図示されるように、標的分子１１０を個々の磁気ビーズ１１４の周囲にクラスタ化させる。

いくつかの実施例では、生物学的サンプルは、例えば、磁気ビーズが、標的分子の適切な接着のためのサンプルの混合を確実にするように、生物学的サンプルの中に入れられるときに、緩やかに磁気的に攪拌されることができる。同様に、生物学的サンプルが局所的に加熱され得ることが考慮される。

図４および５は、コントローラ１１８ａによって制御される電気エネルギー源１１６ａの使用を含む、システム１００ａの実施例を図示する。コントローラ１１８ａは、所望に応じて電圧源１１６ａを制御するようにプログラムされる、任意のタイプのコンピュータであってもよい。

コントローラ１１８ａはまた、磁気攪拌器１１７ａおよび加熱器１１９ａを制御し得ることも考慮される。加熱器はまた、例えば、抵抗金属コーティングを含み得る。抵抗金属コーティングは、ウェルまたはリザーバを裏打ちする、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）であり得る。加熱器１１９ａは、ウェルの外側に示されているが、コーティングは、ウェルの内側または外側を裏打ちし得ることを理解されたい。同様に、コントローラ１１８ａは、直接制御を金属コーティングに提供し得る、または０～１２ボルト信号を加熱器に印加するように適合される中間コントローラが、提供され得る。さらに、温度センサ１２１ａが、フィードバック情報を与え、設定点で温度を維持するように提供され得ることを理解されたい。種々の部品および構成要素が、接続を示すように接続線を伴って図示されるが、これらは、図式的にすぎず、接続は、配線接続または無線接続を含み得ることを理解されたい。

また、図４には、正電荷を有するように構成される第１のプローブ１２０ａおよび負電荷を有するように構成される第２のプローブ１２２ａも含まれる。第１および第２のプローブ１２０ａ、１２２ａの間で生じられる電圧差の規模は、電力源に依存する。

図５に図示されるように、電場１２４ａが、第１および第２のプローブ１２０ａ、１２２ａの間で発生される。電場は、負に荷電される汚染物質１１２ａと相互作用する力線（鎖線として示される）を伴って図示される。電場１２４ａは、負に荷電される汚染物質１１２ａと比較的に強く相互作用するように発生されるが、本質的に磁気ビーズ１１４ａまたは標的分子１１０ａと相互作用しない。

図６は、第１のウェル１０４ａの近傍に導入される磁石１２６ａの導入を図示する。磁石１２６ａは、磁気ビーズ１１４ａを引き付けるように設計される。一実施例では、磁石１２６ａは、第１のウェル１０４ａの一方の端部に位置付けられ、磁気ビーズ１１４ａおよび関連付けられる標的分子１１０ａがマイクロチャネル１０６ａに向かって移動されるように、マイクロチャネル１０６ａに向かって第１のウェル１０４ａを横断するように移動されてもよい。しかしながら、電場１２４ａは、電場１２４ａとの相互作用に起因して定位置で負に荷電される汚染物質１１２ａを保持するように機能するであろうことが、当業者によって理解されるであろう。

図６に図示されるように、磁石１２６ａおよび磁気ビーズ１１４ａは、マイクロチャネル１０６ａに向かって移動されるが、汚染物質１１２ａの殆どは、第１のウェル１０４ａ内に残される。しかしながら、少数の汚染物質１１２ａが、マイクロチャネルに向かって標的分子１１０ａとともに引動され得ることに留意されたい。

さらに、磁石１２６ａの移動は、コントローラ１１８ａによって制御され得、ソフトウェアプログラムによる、全自動運動を含み得ることに留意されたい。移動は、単純に直線状であり得る、またはプログラムされ得る複雑な移動の任意の組み合わせであり得る。

図７は、磁気ビーズ１１４ａおよび標的分子１１０ａがそれに沿って引動される、マイクロチャネル１０６ａの中に移動する磁石１２６ａを図示する。マイクロチャネル１０６ａは、（例えば、ミリメートル／秒規模の）流体を通した磁気ビーズ１１４ａの比較的に高速の移動が、標的分子１１０ａとともに引動された任意の汚染物質１１２ａをマイクロチャネル内で排出させるであろうように、流体（例えば、緩衝剤）で充填されるであろう。これは、マイクロチャネルの反対端を通して第２のウェル１０８ａの中に移動する磁石１２６ａを示す、図８に図示される。

本時点で、標的分子１１０ａとともに引動されている場合がある汚染物質１１２ａのうちのいずれかは、マイクロチャネル１０６ａ内の流体内に残されている。

磁石１２６ａは、次いで、所望に応じて任意の運動または一連の移動で第２のウェル１０８ａの中に移動され、コントローラ１１８ａにプログラムされてもよい。磁気ビーズ１１４ａは、次いで、第２のウェル１０８ａ内の流体から除去され、別個のコンテナ１２８ａ（図９）の中に入れられてもよい。磁気ビーズ１１４ａは、次いで、標的分子１１０ａがもはや磁気ビーズ１１４ａに向かって引き寄せられず、これは、次いで、コンテナ１２８ａから除去され得るように、離調されることができる。

結果は、緩衝溶液と、汚染物質１１２ａを本質的に含まない標的分子１１０ａとを含む、コンテナ１２８ａである。本プロセスは、高価または高度に精巧な機器を必要とすることなく、単純であり、実施することが容易である。

ここで図４Ａを参照すると、その中に示されるシステムは、第１および第２のプローブ１２０ａ、１２２ａが、第１および第２のウェル１０４ａ、１０８ａ内に配置されるのではなく、第１および第２のプローブ１２０ａ、１２２ａが、マイクロチャネル１０６ａとも連通する別個の第３および第４のウェル１０５ａ、１０９ａ内に配置されることを除いて、図４に示されるシステムに実質的に類似し、それと同様に動作する。本構成を用いると、磁石１２６ａは、（上記に説明されるように）第１のウェル１０４ａから第２のウェル１０８ａに物質を引き寄せ、その中に配置されたプローブ１２０ａ、１２２ａを伴う、第３および第４のウェル１０５ａ、１０９ａの存在は、磁気ビーズ１１４ａが横断するマイクロチャネル１０６ａを横断して、電場１２４ａを発生させる。

このように、上記に議論されるものと同様に、マイクロチャネル１０６ａは、（例えば、ミリメートル／秒規模の）流体を通した磁気ビーズ１１４ａの比較的に高速の移動が、標的分子１１０ａとともに引動された任意の汚染物質１１２ａをマイクロチャネル１０６ａ内で排出させるであろうように、流体（例えば、緩衝剤）で充填されるであろう。したがって、先の実施例と同様に、マイクロチャネル１０６ａは、ビーズ運動を介した液体の相対運動および印加された電場を介した電力を提供し、サンプルを精製する。

ここで図１０を参照すると、プロセス２００ａのフロー図が、提供される。最初に、精製されるべき生物学的サンプルが、ラボオンチップを含み得るウェルの中に堆積される２０１ａ。次に、磁気ビーズが、第１のウェル内に含有される生物学的サンプルの中に導入される２０２ａ。前述で記述されたように、一実施例では、磁気ビーズは、標的分子を引き付けるように調整されるＭ－ＰＶＡ磁気ビーズであり得る。なおもさらに、標的分子は、核酸であり得る。磁気ビーズは、次いで、標的分子の誘引を可能にするように、ある時間周期（「インキュベーション」周期）にわたって生物学的サンプル内で維持される。一実施例では、時間周期は、例えば、１分未満であり得る。

インキュベーション周期はさらに、生物学的サンプルの混合または攪拌周期で補完され得、これはさらに、標的分子の結合を支援するであろう。一実施例では、磁気攪拌器が、例えば、ビーズ／分子相互作用率を増加させ、したがって、同じ結合効率に関して全体的時間を短縮するために、緩やかな混合のためにウェル／リザーバの内側で使用されることができる。

これらのプロセスステップの利益のうちの１つは、方法が高速分離のために大量のサンプルを一意に処理するように、標的分子の捕捉／結合がウェル／リザーバ内で起こることである。以前から公知の方法は、サンプルあたり複数の洗浄を採用しなければならない一方で、本方法の実施形態は、１分の時系列で１つのステップにおいて全ての余分な分子からビーズ結合分子を除去することができる。これは、スループット容量の増加を可能にする。

いったん選択された時間周期が経過すると、電場が、生物学的サンプルに印加されることができる２０４ａ。これは、電力源に結合されるリード線の適用によって遂行されることができる。電場の印加もまた、磁場を発生されるであろうことが、当業者によって理解されるであろう。生物学的サンプル内の汚染物質は、負に荷電され、電場内でこれらの汚染物質を「保持」または維持するように機能する、電場と相互作用するであろう。

汚染物質が電場内で保持されていると、磁石が、次いで、磁気ビーズに近接させられる２０６ａ。磁石は、磁石が第１のウェルの近傍で移動されると、磁気ビーズが磁石の移動とともに引き寄せられるであろうように、磁気ビーズを引き付けるように機能するであろう。磁石の移動は、全自動化され得、事前プログラムされた様式で移動することができる。

磁石は、次いで、第１のウェルに接続されるマイクロチャネルに向かって磁気ビーズを引き寄せるように、移動されてもよい２０８ａ。磁気ビーズがマイクロチャネルに向かって移動している間に、汚染物質が、第１のウェル内の流体内で定位置に保持されるように電場と相互作用しているように、電場が本時点で印加されるであろうことを理解されたい。これは、引き付けられた標的分子を伴う磁気ビーズが汚染物質の大部分から離れるように移動することを効果的に可能にする。

磁石は、次いで、磁気ビーズがマイクロチャネルの中に引き込まれ、それを通して移動するように、移動する２１０ａ。これは、例えば、ミリメートル／秒規模で、比較的に高速で行われることができる。マイクロチャネル内に流体（緩衝剤）があるため、流体を通した磁気ビーズの移動は、第１のウェルから標的分子とともに不注意に引動された、いずれの不要な汚染物質も排出するように機能するであろう。

磁石は、次いで、マイクロチャネルの反対端に位置される第２のウェルの中に磁気ビーズを引き込み続ける２１２ａ。結果は、標的分子のみがラボオンチップ上の第２のウェルの中に移動された、精製された生物学的サンプルである。

上記に説明されるプロセスの別の利益は、いずれの膜またはポンプの使用も要求することなく、高効率の分離を可能にすることである。これは、資源が限定された設定のために有利である。

本時点から、精製された生物学的サンプル（例えば、標的核酸）が、次いで、第２のウェルから除去され、コンテナの中に入れられることができ２１４ａ、その後、磁気ビーズは、標的分子が磁気ビーズから非結合状態になるように離調されることができる２１６ａ。最後に、磁気ビーズは、コンテナから除去され、破棄されることができる。

本時点で、精製された標的分子は、別個のコンテナ内に位置し、下流プロセスの準備ができている。第２のウェルから精製された生物学的サンプルを除去するステップは、随意であることに留意されたい。例えば、第１のウェルは、排出され得、第２のウェル内の精製されたサンプルは、チップ上の増幅／検出の準備ができた状態であり得る。代替として、精製された生物学的サンプルは、別個のコンテナ内のチップ外の増幅／検出の準備ができた状態であり得る。

図１１は、精製の向上が所望される場合に、いくつかの付加的プロセスステップを含む、代替実施例を示す。例えば、ステップ２１２ａでは、関連付けられる標的分子を伴う磁気ビーズを除去するのではなく、本システムは、第２のマイクロチャネルと、第３のウェルとを含み得ることが考慮される。本実施例では、磁石は、第２のマイクロチャネルに向かって移動され、第２のマイクロチャネル２２０ａを通して移動される２１８ａ。本移動は、第１のマイクロチャネルを通した移動に関連して議論されたように、比較的に高速で行われることができる。同様に、磁石の移動は、磁石が、事前プログラムされたソフトウェアプログラムに従って移動される、全自動化され得る。

磁気ビーズは、次いで、第２のマイクロチャネルの反対端に位置される第３のウェルの中に移動されることができ２２２ａ、磁気ビーズは、次いで、除去され、新しいコンテナの中に入れられることができる２２４ａ。前述で説明されたように、磁気ビーズは、次いで、離調され、除去されることができる２２６ａ。

他の実施例では、第２のウェル内で提供される流体は、体積が、任意の汚染物質または非結合分子を第１のウェルの中に運搬するように機能する、第２のウェルから第１のウェルまでの流体の流動を生成するようなものであり得る。第２のマイクロチャネルおよび第３のウェルを利用した実施例では、流体は、第３のウェル内で提供される体積が、第３のウェルから第２のウェルまで、および第２のウェルから第１のウェルまでの流動を生成するように、提供されることができる。マイクロチャネルを通した磁気ビーズの比較的に高速の移動と組み合わせられる、本流体の流動は、第１のウェルから不注意に引き出され得る、さらに多くの非結合分子を除去するように機能する。

他の実施例では、本方法はさらに、例えば、ＰＣＲ（ポリメラーゼ連鎖反応）等の熱駆動型プロセスを可能にするために、生物学的サンプルの局所加熱を提供し得る。これは、抵抗金属コーティングを含むインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）に０～１２ボルトを印加することによって、提供され得る。加熱は、チップの他の領域を過熱することなく、サンプルに関して局所的に温度を維持し得る。

種々の機能および方法が、一連のステップで説明および提示されたが、一連は、１つの有利な実施形態の例証として提供されたにすぎず、図示される具体的順序でこれらの機能を果たす必要はないことに留意されたい。さらに、これらのステップのうちのいずれかが、他のステップのうちのいずれかに対して移動される、および／または組み合わせられ得ることが考慮される。加えて、なおもさらに、用途に応じて、本明細書に説明される機能の全てまたは任意の部分を利用することが有利であり得ることが考慮される。

ここで図１２を参照すると、代替実施例が、核酸を精製するための磁気電気泳動分離用のラボオンチップに関して図示される。本実施例は、第１のウェルまたはリザーバ３０４ａと、第１のマイクロチャネル３０６ａと、第２のウェルまたはリザーバ３０８ａとを含む、マイクロ流体チップ３０２ａを利用する。第１のマイクロチャネル３０６ａは、第１のウェル３０４ａから第２のウェル３０８ａまで延在する。

加えて、本実施例は、第２のマイクロチャネル３１０ａおよび第３のウェルまたはリザーバ３１２ａを利用する。第２のマイクロチャネル３１０ａは、第２のウェル３０８ａから第３のウェル３１２ａまで延在する。前述で記述されたように、第１、第２、および第３のウェル３０４ａ、３０８ａ、３１２ａは、ここでは正方形として図示されるが、それらは、円形または卵形等の事実上いかなる所望の形状も含み得ることが、当業者によって理解されるであろう。

ポリエチエレングリコール（ＰＥＧ）、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）、またはポリオキシエチレン（ＰＯＥ）は、エチレンオキシドのオリゴマーまたはポリマーを指す。ＰＥＧの構造は、一般的にＨ－（０－ＣＨ２－ＣＨ２）ｎ－ＯＨとして表される。ＰＥＧは、液体であり、本明細書ではゲルと称される。異なる形態のＰＥＧもまた、重合プロセスに使用される開始剤に応じて利用可能である。１つの一般的な開始剤は、単官能メチルエーテルＰＥＧ、またはｍＰＥＧと短縮されるメトキシポリ（エチエレングリコール）である。低分子量ＰＥＧもまた、単分散と称される、より純粋なオリゴマーとして利用可能である。

図１３は、コントローラ１１８ｂを含む、システム１００ｂの実施例を図示する。コントローラ１１８ｂは、マイクロチップに関連して使用される機器を制御するようにプログラムされる、任意のタイプのコンピュータであってもよい。コントローラ１１８ｂは、磁気攪拌器１１７ｂおよび加熱器１１９ｂを制御し得ることが考慮される。加熱器は、例えば、抵抗金属コーティングを含み得る。抵抗金属コーティングは、ウェルまたはリザーバを裏打ちするインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）であり得る。加熱器１１９ｂがウェルの外側に示されているが、コーティングは、ウェルの内側または外側を裏打ちし得ることを理解されたい。同様に、コントローラ１１８ｂは、直接制御を金属コーティングに提供し得る、または０～１２ボルト信号を加熱器に印加するように適合される中間コントローラが、提供され得る。さらに、温度センサ１２１ｂが、フィードバック情報を与え、設定点で温度を維持するように提供され得ることを理解されたい。種々の部品および構成要素が、接続を示すように接続線を伴って図示されるが、これらは、図式的にすぎず、接続は、配線接続または無線接続を含み得ることを理解されたい。

図１４は、第１のウェル１０４ｂの近傍に導入される磁石１２６ｂの導入を図示する。磁石１２６ｂは、磁気ビーズ１１４ｂを引き付けるように設計される。一実施例では、磁石１２６ｂは、第１のウェル１０４ｂの一方の端部に位置付けられ、磁気ビーズ１１４ｂおよび関連付けられる標的分子１１０ｂがマイクロチャネル１０６ｂに向かって移動されるように、マイクロチャネル１０６ｂに向かって第１のウェル１０４ｂを横断するように移動されてもよい。

磁石１２６ｂおよび磁気ビーズ１１４ｂは、第１のウェル１０４ｂ内に汚染物質１１２ｂのうちのいくつかを残して、マイクロチャネル１０６ｂに向かって移動される。しかしながら、いくつかの汚染物質１１２ｂが、マイクロチャネルに向かって標的分子１１０ｂとともに引動され得ることに留意されたい。

さらに、磁石１２６ｂの移動は、コントローラ１１８ｂによって制御され得、ソフトウェアプログラムによる、全自動運動を含み得ることに留意されたい。移動は、単純に直線状であり得る、またはプログラムされ得る複雑な移動の任意の組み合わせであり得る。

図１５は、磁気ビーズ１１４ｂおよび標的分子１１０ｂがそれに沿って引動される、マイクロチャネル１０６ｂの中に移動する磁石１２６ｂを図示する。マイクロチャネル１０６ｂは、マイクロチャネル１０６ｂ内の鎖線として図示される、ゲル１０７ｂ（例えば、ＰＥＧ）で充填されるであろう。負に荷電される汚染物質１１２ｂは、磁気ビーズ１１４ｂおよび標的分子１１０ｂがマイクロチャネル１０６ｂを通して前進されるにつれて、汚染物質１１２ｂがゲル１０７ｂ内で定位置に保持されるように、ゲル１０７ｂと相互作用する。

一実施例では、ゲル１０７ｂを通した磁気ビーズ１１４ｂの移動は、比較的に高速であり（例えば、ミリメートル／秒規模）、これは、標的分子１１０ｂとともに引動された任意の汚染物質１１２ｂを、マイクロチャネル１０６ｂ内のゲル１０７ｂ内で排出させる。これは、マイクロチャネルの反対端を通して第２のウェル１０８ｂの中に移動する磁石１２６ｂを示す、図１６に図示される。

本時点で、標的分子１１０ｂとともに引動された汚染物質１１２ｂの少なくとも有意な部分が、マイクロチャネル１０６ｂ内のゲル１０７ｂ内に残されている。

磁石１２６ｂは、次いで、所望に応じて任意の運動または一連の移動で第２のウェル１０８ｂの中に移動され、コントローラ１１８ｂにプログラムされてもよい。磁気ビーズ１１４ｂは、次いで、第２のウェル１０８ｂ内の流体から除去され、別個のコンテナ１２８ｂ（図１７）の中に入れられてもよい。磁気ビーズ１１４ｂは、次いで、標的分子１１０ｂがもはや磁気ビーズ１１４ｂに向かって引き寄せられず、これは、次いで、コンテナ１２８ｂから除去され得るように、離調されることができる。

結果は、緩衝溶液と、汚染物質１１２ｂを本質的に含まない標的分子１１０ｂとを含む、コンテナ１２８ｂである。本プロセスは、高価または高度に精巧な機器を必要とすることなく、単純であり、実施することが容易である。

図１８は、全てゲル１０７ｂを含む、第１のウェル１０４ｂ、マイクロチャネル１０６ｂ、および第２のウェル１０８ｂを図示する。ゲル１０７ｂは、マイクロチャネルの中のみに設置され得ることに留意されたい。代替として、ゲル１０７ｂは、マイクロチャネル１０６ｂおよび第１のウェル１０４ｂの両方の中に入れられ得る。概念は、汚染物質がゲル１０７ｂによって保持され、磁気ビーズ１１４ｂが、標的分子１１０ｂとともに、汚染物質１１２ｂから離れるように移動され、それから分離されることを可能にするように、負に荷電される汚染物質１１２ｂがゲル１０７ｂと相互作用するであろうことである。

ここで図１９を参照すると、プロセス２００ｂのフロー図が、提供される。最初に、精製されるべき生物学的サンプルが、ラボオンチップを含み得るウェルの中に堆積される２０１ｂ。次に、磁気ビーズが、第１のウェル内に含有される生物学的サンプルの中に導入される２０２ｂ。前述で記述されたように、一実施例では、磁気ビーズは、標的分子を引き付けるように調整されるＭ－ＰＶＡ磁気ビーズであり得る。なおもさらに、標的分子は、核酸であり得る。磁気ビーズは、次いで、標的分子の誘引を可能にするように、ある時間周期（「インキュベーション」周期）にわたって生物学的サンプル内で維持される。一実施例では、時間周期は、例えば、１分未満であり得る。

インキュベーション周期はさらに、生物学的サンプルの混合または攪拌周期で補完され得、これはさらに、標的分子の結合を支援するであろう。一実施例では、磁気攪拌器が、緩やかな混合のためにウェル／リザーバの内側で使用されることができる。

これらのプロセスステップの利益のうちの１つは、方法が高速分離のために大量のサンプルを一意に処理するように、標的分子の捕捉／結合がウェル／リザーバ内で起こることである。

次のステップは、磁気ビーズに近接して磁石を設置することである２０６ｂ。磁石は、磁石が第１のウェルの近傍で移動されると、磁気ビーズが磁石の移動とともに引き寄せられるであろうように、磁気ビーズを引き付けるように機能するであろう。磁石の移動は、全自動化され得、事前プログラムされた様式で移動することができる。

磁石は、次いで、第１のウェルに接続されるマイクロチャネルに向かって磁気ビーズを引き寄せるように、移動されてもよい２０８ｂ。磁石は、磁気ビーズがマイクロチャネルの中に引き込まれるように移動する２１０ｂ。マイクロチャネルは、負に荷電される汚染物質と相互作用するように機能するであろう２１１ｂ、ＰＥＧ等のゲルで充填されることを理解されたい。本相互作用は、磁石が、マイクロチャネルに沿って、したがって、ゲルを通して磁気ビーズを引動し、負に荷電される汚染物質がマイクロチャネル内のゲル内で排出されることを意味する。これは、サンプルがマイクロチャネルを通して移動するにつれて、それを精製するように機能する。

さらに、マイクロチャネルを通した磁気ビーズの移動は、例えば、ミリメートル／秒規模等の比較的に高速で行われ得ることが考慮される。ゲルを通した磁気ビーズの移動は、負に荷電される汚染物質と相互作用するＰＥＧに起因するだけではなく、第１のウェルから標的分子とともに引動された汚染物質を排出することに役立つ流体抵抗にも起因して、不要な汚染物質を排出するように機能するであろう。

磁石は、次いで、マイクロチャネルの反対端に位置される第２のウェルの中に磁気ビーズを引き込み続ける２１２ｂ。結果は、標的分子のみがラボオンチップ上の第２のウェルの中に移動された、精製された生物学的サンプルである。

上記に説明されるプロセスの別の利益は、いずれの膜またはポンプの使用も要求することなく、高効率の分離を可能にすることである。これは、資源が限定された設定のために有利である。

本時点から、精製された生物学的サンプル（例えば、標的核酸）が、次いで、第２のウェルから除去され、コンテナの中に入れられることができ２１４ｂ、その後、磁気ビーズは、標的分子が磁気ビーズから非結合状態になるように離調されることができる２１６ｂ。最後に、磁気ビーズは、コンテナから除去され、破棄されることができる。

本時点で、精製された標的分子は、別個のコンテナ内に位置し、下流プロセスの準備ができている。第２のウェルから精製された生物学的サンプルを除去するステップは、随意であることに留意されたい。例えば、第１のウェルは、排出され得、第２のウェル内の精製されたサンプルは、チップ上の増幅／検出の準備ができた状態であり得る。代替として、精製された生物学的サンプルは、別個のコンテナ内のチップ外の増幅／検出の準備ができた状態であり得る。

図２０は、向上された精製が所望される場合の随意の付加的プロセスステップである。例えば、ステップ２１２ｂでは、関連付けられる標的分子を伴う磁気ビーズを除去するのではなく、本システムは、第２のマイクロチャネルと、第３のウェルとを含み得ることが考慮される。本実施例では、磁石は、第２のマイクロチャネルに向かって移動され２１８ｂ、第２のマイクロチャネルを通して移動される２２０ｂ。本移動は、第１のマイクロチャネルを通した移動に関連して議論されたように、比較的に高速で行われることができる。同様に、磁石の移動は、磁石が、事前プログラムされたソフトウェアプログラムに従って移動される、全自動化され得る。

磁気ビーズは、次いで、第２のマイクロチャネルの反対端に位置される第３のウェルの中に移動されることができ２２２ｂ、磁気ビーズは、次いで、除去され、新しいコンテナの中に入れられることができる２２４ｂ。前述で説明されたように、磁気ビーズは、次いで、離調され、除去される２２６ｂことができる。

他の実施例では、第２のウェル内で提供される流体は、図１８に関連して図示されるようにゲルを含み得る。一実施例では、体積が、任意の汚染物質または非結合分子を第１のウェルの中に運搬するようにさらに機能する、第２のウェルから第１のウェルまでのゲルの流動を生成するように、ゲルが提供されることができる。第２のマイクロチャネルおよび第３のウェルを利用する実施例（図２１）では、ゲルは、第３のウェル内で提供される体積が、第３のウェルから第２のウェルまで、および第２のウェルから第１のウェルまでの流体の流動を生成するように、提供されることができる。ゲルとの汚染物質の直接相互作用およびマイクロチャネルを通した磁気ビーズの比較的に高速の移動と組み合わせられる、本ゲルの流動は、第１のウェルから引き出され得る、さらに多くの非結合分子を除去するように機能する。

他の実施例では、本方法はさらに、生物学的サンプルの局所加熱を提供し得る。これは、例えば、抵抗金属コーティングを含むインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）に０～１２ボルトを印加することによって、提供され得る。加熱は、チップの他の領域を過熱することなく、サンプルに関して局所的に温度を維持し得る。

種々の機能および方法が、一連のステップで説明および提示されたが、一連は、１つの有利な実施形態の例証として提供されたにすぎず、図示される具体的順序でこれらの機能を果たす必要はないことに留意されたい。さらに、これらのステップのうちのいずれかが、他のステップのうちのいずれかに対して移動される、および／または組み合わせられ得ることが考慮される。加えて、なおもさらに、用途に応じて、本明細書に説明される機能の全てまたは任意の部分を利用することが有利であり得ることが考慮される。

ここで図２１を参照すると、実施例が、図２０による、さらなる随意の向上された精製プロセスを採用する、核酸の精製のためのラボオンチップに関して図示される。本実施例は、第１のウェルまたはリザーバ３０４ｂと、第１のマイクロチャネル３０６ｂと、第２のウェルまたはリザーバ３０８ｂとを含む、マイクロ流体チップ３０２ｂを利用する。第１のマイクロチャネル３０６ｂは、第１のウェル３０４ｂから第２のウェル３０８ｂまで延在する。

加えて、本実施例は、第２のマイクロチャネル３１０ｂおよび第３のウェルまたはリザーバ３１２ｂを利用する。第２のマイクロチャネル３１０ｂは、第２のウェル３０８ｂから第３のウェル３１２ｂまで延在する。前述で記述されたように、第１、第２、および第３のウェル３０４ｂ、３０８ｂ、３１２ｂは、ここでは正方形として図示されるが、それらは、円形または卵形等の事実上いかなる所望の形状も含み得ることが、当業者によって理解されるであろう。

ゲル３０７ｂが、第１のマイクロチャネル３０６ｂ内で最小限に提供される。しかしながら、ゲル３０７ｂはまた、随意に、第２のマイクロチャネル３１０ｂ内にあるものとして図示される。さらに、ゲルは、所望に応じて、第１、第２、または第３のウェル３０４ｂ、３０８ｂ、３１２ｂのうちのいずれかの中で提供され得ることを理解されたい。同様に、ゲル３０７ｂの体積および設置は、所望に応じて第１のウェル３０４ｂに向かった流速を生成するように選択されることができる。

図２２は、生物学的物質を処理するための、その筐体４０２を含む、マイクロ流体システム４００の後面、上面、および左側面斜視図を図示する。図２３は、筐体４０２の正面、底面、および右側面斜視図を図示する。図２４は、筐体４０２の左側面図を図示する。図２５は、筐体４０２の右側面図を図示する。図２６は、筐体４０２の上面図を図示する。図２７は、筐体４０２の底面図を図示する。図２８は、筐体４０２の後面図を図示する。図２９は、筐体４０２の正面図を図示する。

本明細書で使用されるように、「前部」、「前方」、「後部」、「後方」、「背後」、および他の類似用語等の用語は、マイクロ流体システム４００との関連で使用されるときに、視認者が典型的にはシステム４００と相互作用し、それを動作させることが予期される、システム４００の脇に位置する視認者に関して使用される。したがって、ある場合には、「前部」、「前方」、および他の類似用語が、そのような視認者の方向に位置している特徴を指す一方で、「後部」、「後方」、「背後」、および他の類似用語等の言葉は、反対方向に位置している特徴を指す。本明細書で使用されるように、「上部」、「底部」、「上側」、「下側」、「上方」、「下方」、「上」、および「下」等の比高の用語は、マイクロ流体システム４００との関連で使用されるときに、それらの通常の意味で、すなわち、重力が物体を下に引動するように、重力の方向に対して使用される。本明細書で使用されるように、「右」および「左」等の用語は、マイクロ流体システム４００との関連で使用されるときに、マイクロ流体システム４００の前部に向かって視認されるような場所を指す。

図２２～２９は、マイクロ流体システム４００の筐体４０２が、筐体４０２の底面全体を横断して跨架し、システム４００および筐体４０２の種々の他の構成要素が結合され得る、基部または基礎を提供する、底部分または底部プレート４０４を図示する。筐体４０２はまた、底部プレート４０４にしっかりと結合され、それと一体的に形成され得る、後部分４０６も含む。後部分４０６は、その中に形成された開口部を除いて筐体４０２の後面全体を横断し、かつ筐体４０２の上面、左側面、および右側面の後部分を横断して、跨架する。筐体４０２はまた、その中に形成された開口部を被覆するように後部分４０６に除去可能に配設および結合される、パネル４０８も含む。パネル４０８は、空気が筐体４０２の中および外に流動することを可能にするようにその中に形成されるスロット４１０と、通信および／または電力を運搬するため等のワイヤまたはケーブルが筐体４０２の中および外に延在することを可能にするようにその中に形成されるポート４１２とを含む。ある場合には、パネル４０８はまた、オペレータまたは技術者が、後部分４０６に形成される開口部を通して、点検または修理のため等に筐体４０２の内側の構成要素にアクセスすることを可能にするように、筐体４０２の他の部分から除去されてもよい。

筐体４０２はまた、前部分４１４が、筐体４０２を開放し、オペレータまたは技術者がマイクロ流体システム４００の内部構成要素と相互作用することを可能にするために、後部分４０６から離れるように回転され得るように、後部分４０６にヒンジ連結される等、回転可能に結合される、前部分４１４も含む。前部分４１４は、筐体４０２の前面全体を横断し、かつ筐体４０２の上面、左側面、および右側面の前部分を横断して、跨架する。前部分４１４の底端または縁は、底部プレート４０４の外縁に対して当接することができ、前部分４１４の後縁は、前部分４１４がその閉鎖位置にあるときに、後部分４０６の前縁に対して当接することができる。いくつかの実装では、前部分４１４は、前部分４１４が、筐体４０２の上面に沿って上向きに、システム４００の他の部分から離れて延在する水平軸を中心として回転し、筐体４０２の内側の残りの構成要素へのアクセスを提供し得るように、１つまたはそれを上回るヒンジによって等、後部分４０６の上部に回転可能に結合される。他の実装では、前部分４１４は、前部分４１４が、筐体４０２の左または右表面に沿って側方に外向きに、システム４００の他の部分から離れて垂直軸を中心として回転し、筐体４０２の内側の残りの構成要素へのアクセスを提供し得るように、１つまたはそれを上回るヒンジによって等、後部分４０６の左または右側面に回転可能に結合される。

筐体４０２はまた、オペレータまたは技術者がマイクロ流体システム４００と手動で相互作用することを可能にし得る、単一の外部物理的ボタン４１６も含む。いくつかの実装では、オペレータは、その前部分４１４を移動させることによって筐体４０２を開放することができ、生物学的サンプルおよび／または他の物質を筐体４０２の内側のウェルまたはマイクロウェルのセットに供給し、その前部分４１４を移動させることによって筐体４０２を閉鎖し、次いで、ボタン４１６を押下または押動し、マイクロ流体システム４００の動作およびその中の生物学的サンプルまたは他の物質の処理を開始することができる。いくつかの実装では、オペレータまたは技術者はまた、例えば、緊急または他の不測の状況もしくは事態が生じる場合において、ボタン４１６を押下し、処理の完了に先立ってマイクロ流体システム４００の動作を停止または中断してもよい。

図３０～３４は、その筐体４０２がその内部構成要素を図示するように除去された、マイクロ流体システム４００の種々の斜視図を図示する。図３０～３４に図示されるように、マイクロ流体システム４００は、内側で生物学的サンプルまたは他の物質が処理され得る、マイクロ流体チップまたはマイクロ流体プレート４１８を含む。マイクロ流体システム４００はまた、マイクロウェルプレート４２０がマイクロ流体チップ４１８を運搬し得るように、複数のマイクロウェルと、マイクロ流体チップ４１８を受容するための陥凹またはスロットもしくは空洞とを有する、マイクロウェルプレート４２０も含む。マイクロ流体システム４００はまた、マイクロウェルプレート４２０が固着または結合され得る、キャリッジまたはトレイ４２２も含む。マイクロ流体システム４００はまた、トレイ４２２が結合され得る、水平作動システム４２４も含む。動作時に、水平作動システム４２４は、水平方向に、トレイ４２２、およびそれとともにマイクロウェルプレート４２０ならびにマイクロ流体チップ４１８を、前後および左右に移動させることができる。

図３０～３４に図示されるように、マイクロ流体チップ４１８は、その上面から、チップ４１８の厚さを通して垂直に、その底面まで延在する、複数のウェル４１８ａを含む。図３５は、マイクロ流体チップ４１８の裏面または底面の斜視図を図示する。図３５に図示されるように、マイクロ流体チップ４１８は、複数のマイクロチャネル４１８ｂと、その底面に形成される他の特徴とを含む。マイクロチャネル４１８ｂおよび他の特徴は、ウェル４１８ａの間に延在する複数のチャンバおよび経路を形成するように、相互およびウェル４１８ａと相互接続される。システム４００が使用時であるとき、マイクロチャネル４１８ｂおよびチップ４１８の底面に形成される他の特徴は、本明細書に説明されるマイクロ流体システムの実施形態のうちのいずれかに従って等、ウェル４１８ａのうちの第１のものからウェル４１８ａのうちの第２のものまで等、経路に沿って流体、生物学的サンプル、または他の物質を指向することができる。

図３６は、マイクロ流体チップ４１８がマイクロウェルプレート４２０の付加的特徴を図示するように除去された、マイクロ流体システム４００の一部を図示する。例えば、図３６は、マイクロウェルプレート４２０が、その右側に空洞４２６を含み、その前端からその後端まで空洞４２６の底端を横断して水平に延在する、導電性トラックまたはリード線４２８のセットを含むことを図示する。図３７は、マイクロ流体システム４００の他の部分から単離されたマイクロウェルプレート４２０の後面斜視図を図示する。図３７に図示されるように、マイクロウェルプレート４２０は、その右側に空洞４２６と、その左側に複数のマイクロウェル４３０のアレイとを含む。

空洞４２６は、直四角柱を含む幾何学的形状を有し、マイクロ流体チップ４１８の対応する寸法に合致する、それと同一である、またはそれと同じである、垂直深度、水平長、および水平幅を含む、寸法を有する。図３７に図示されるように、空洞４２６の前端は、プレート４２０の前端に対して後方に設定され、空洞４２６の右端は、プレート４２０の右端に対して内向きに設定され、空洞４２６の後端は、プレート４２０の後端まで延在し、それと一致し、空洞４２６の左端は、プレートの右端からプレートの左端に向かってプレート４２０の幅を横断する距離の３分の１から２分の１の間に位置する。したがって、空洞は、その後端からその前端に向かってプレート４２０の中に延在する、スロットまたは拡大した溝を形成する。使用時に、マイクロ流体チップ４１８は、空洞４２６の底面が、チップ４１８の底面内のマイクロ流体チャネル４１８ｂに面し、チャンバの底部または下側境界、およびマイクロ流体チャネル４１８ｂによって形成される経路を画定または形成するように、空洞４２６内に位置されることができる。

図３７はまた、プレート４２０が空洞４２６の底端または底面に形成される複数のチャネル４３２を含むことも図示する。図示される実装では、プレート４２０は、４つのそのようなチャネル４３２を含む。チャネル４３２はそれぞれ、空洞４２６の床面または底面から、より大きくより広い底端部分までプレート４２０の中に下向きに延在する、比較的に狭い上端部分を含む。図示される実装では、チャネル４３２のそれぞれの上端部分は、断面が長方形であり、チャネル４３２のそれぞれの底端部分は、断面が正方形であるが、代替実装では、特徴は、異なる形状を有し得る。チャネル４３２はそれぞれ、プレート４２０の前端に近接し、そこから後方に設定される場所から、プレート４２０の後端まで、プレート４２０を通して前から後に水平に延在する。

複数のマイクロウェル４３０のアレイは、任意の好適な数の個々のマイクロウェル４３０を含んでもよい。図示される実装では、マイクロウェル４３０のアレイは、前から後に延在する等しく離間された１４行、およびプレート４２０を横断して側面から側面に延在する等しく離間された８列に配列される、１１２個のマイクロウェル４３０を含む。図３７に図示されるように、マイクロウェル４３０のアレイの前端は、プレート４２０の前端に対して後方に設定され、マイクロウェル４３０のアレイの左端は、プレート４２０の左端に対して内向きに設定され、マイクロウェル４３０のアレイの後端は、プレート４２０の後端に対して前方に設定され、マイクロウェル４３０のアレイの左端は、プレート４２０の左端からプレート４２０の右端に向かってプレート４２０の幅を横断する距離の３分の２から２分の１の間に位置する。

図３７はまた、プレート４２０が、それぞれ、プレート４２０の前および後端から水平に前方および後方に延在する、複数のアームまたはノブもしくは突出部４３４を含むことも図示する。図示される実装では、プレート４２０は、プレート４２０の後端から後方に延在する２つの突出部４３４と、プレート４２０の前端から前方に延在する２つの突出部４３４とを含む。

図３８は、マイクロ流体チップ４１８およびマイクロウェルプレート４２０が、トレイ４２２および導電性リード線４２８の付加的特徴を図示するように除去された、マイクロ流体システム４００の一部を図示する。例えば、図３８は、トレイ４２２が、側面から側面および左右に延在し、水平作動システム４２４に結合される第１の垂直脚部分４４０ａと、第１の垂直脚部分４４０ａに対して直角で配列される第２の水平脚部分４４０ｂとを有する、角ブラケット４４０を含むことを図示する。トレイ４２２はまた、ブラケット４４０の水平脚部分４４０ｂの前端の上面に結合される前レール４３６と、ブラケット４４０の水平脚部分４４０ｂの後端の上面に結合される後レール４３８とを含む。前および後レール４３６、４３８は、平行であり、ブラケット４４０の上面に沿って側面から側面および左右に延在する。

図３８に図示されるように、前および後レール４３６、４３８はそれぞれ、プレート４２０の突出部と噛合し、プレート４２０を前および後レール４３６ならびに４３８の間のブラケット４４０の上面に係止または固着するように構成される、複数の陥凹または溝４４２を含む。例えば、後レール４３８は、その前面から部分的にレール４３８の中に後方に延在する、２つの溝４４２を含む。図示される実装では、後レール４３８内の溝４４２はまた、それぞれ、その上端からその底端まで、次いで、レール４３８の底端に沿って左から右に、レール４３８の中に、およびそれを通して下に延在する。別の実施例として、前レール４３６は、その後面から部分的にレール４３６の中に前方に延在する、２つの溝４４２を含む。図示される実装では、前レール４３６内の溝４４２はまた、それぞれ、その上端からその底端まで、次いで、レール４３６の底端に沿って左から右に、レール４３６の中に、およびそれを通して下に延在する。

プレート４２０をトレイ４２２に固着するために、プレート４２０は、その突出部４３４が溝４４２と整合されるように、トレイ４２２にわたって位置される。プレート４２０は、次いで、プレート４２０の底面がトレイ４２２のブラケット４４０の水平脚４４０ｂの上面上に静置するまで、突出部４３４が溝４４２を通して下に進行するにつれて、前および後レール４３６、４３８の間でトレイ４２２上の定位置まで下降されることができる。プレート４２０は、次いで、突出部４３４が溝４４２を通して右に進行し、それによって、プレート４２０をトレイ４２２に固着するように、右に移動される。

図３８はまた、プレート４２０およびチップ４１８がトレイ４２２に固着されるときの導電性トラックまたはリード線４２８の場所も図示する。伝導性リード線４２８はそれぞれ、リード線４２８の上端から、そのより大きくより広い底端部分まで、下向きに延在する、比較的に狭い上端部分を含む。伝導性リード線４２８のそれぞれの上端部分は、断面が長方形であり、チャネル４３２の上端部分のサイズおよび形状に対応するサイズおよび形状を有し、伝導性リード線４２８のそれぞれの底端部分は、断面が正方形であり、チャネル４３２の底端部分のサイズおよび形状に対応するサイズおよび形状を有する。したがって、各伝導性リード線４２８は、チャネル４３２のうちの個別のものの内側に、密着して等、位置されることができる。伝導性リード線４２８はそれぞれ、前レール４３６の後端に近接し、そこから後方に設定される場所から、後レール４３８の前端まで、前および後レール４３６ならびに４３８の間で前から後に水平に延在する。使用時に、伝導性リード線４２８は、典型的には、プレート４２０が存在することなく図３８に図示される位置に位置しないが、伝導性リード線４２８は、明確性および例証の目的のためにプレート４２０が除去された、図３８のそのような位置に図示される。

図３９は、マイクロ流体チップ４１８、マイクロウェルプレート４２０、および伝導リード線４２８が、トレイ４２２の付加的特徴を図示するように除去された、マイクロ流体システム４００の一部を図示する。例えば、図３９は、トレイ４２２が、それぞれ、後レール４３８内に搭載され、後レール４３８内のばねによって等、後レール４３８から前方に付勢される、伝導性ボールを含み得る、導電性端子４４４のセットを含むことを図示する。端子４４４は、制御システムが伝導性リード線４２８のそれぞれに供給される電圧および／または電流を制御し得るように、マイクロ流体システム４００を動作するように構成される制御システムに電気的に結合されることができる。

図３６および３７に図示されるように、伝導性リード線４２８は、プレート４２０を通して延在し、プレート４２０内の空洞４２６に暴露される。したがって、伝導性リード線４２８はまた、ウェル４１８ａのうちの１つまたはそれを上回るものおよび／またはマイクロ流体チップ４１８のマイクロチャネル４１８ｂのうちの１つまたはそれを上回るものに暴露されてもよい。制御システムは、したがって、本明細書に説明されるマイクロ流体システムの実施形態のうちのいずれかに従って等、マイクロ流体チップ４１８内の流体、生物学的サンプル、および／または他の物質の処理を制御するため等に、伝導性リード線４２８に供給される電圧ならびに／もしくは電流を制御するように構成されることができる。

図３９はまた、マイクロ流体システム４００が、電気モータ、サーボモータ、または電力から等のトルクを発生させ得る任意の他の好適なアクチュエータ、ならびに角ブラケット４４８および磁石４５０を含み得る、第１のアクチュエータ４４６を含む、回転作動システムを含むことも図示する。第１のアクチュエータ４４６は、例えば、トレイ４２２の下方、プレート４２０がトレイ４２２に固着されるときにプレート４２０の下方、およびチップ４１８がプレート４２０内の空洞４２６内に位置付けられ、プレート４２０がトレイ４２２に固着されるときにチップ４１８の下方の場所において、筐体４０２の底部プレート４０４の上面にしっかりと固着されてもよい。

第１のアクチュエータ４４６の出力または駆動型ロッドは、第１のアーム４４８ａと、その第１のアーム４４８ａ等の第１のアーム４４８ａと垂直な第２のアーム４４８ｂとを含む、角ブラケット４４８にしっかりと結合される。第１のアクチュエータ４４６は、第１のアーム４４８ａがアクチュエータ４４６の出力の右に延在する、図３９に示される第１の位置から、第１のアーム４４８ａがアクチュエータ４４６の出力から上向きに延在する、第２の位置まで、第１のアーム４４８ａがアクチュエータ４４６の出力の左に延在する、第３の位置まで、再び戻って前から後に延在する、またはそのような進行の範囲のあるより小さい部分を通して延在する、水平軸を中心として回転するように、第１のアーム４４８ａを回転させる、トルクを発生させることができる。

角ブラケット４４８の第２のアーム４４８ｂは、後方に延在するように、直角で第１のアーム４４８ａに固着されることができる。したがって、第１のアーム４４８が上向きに延在するとき、第２のアーム４４８ｂは、アクチュエータ４４６の直接上方に後方に、かつトレイ４２２の下で前から後に水平に、プレート４２０がトレイ４２２に固着されるときにプレート４２０の下に、チップ４１８がプレート４２０内の空洞４２６内に位置付けられ、プレート４２０がトレイ４２２に固着されるときにチップ４１８の下に延在する。磁石４５０は、角ブラケット４４８がアクチュエータ４４６から上向きに延在するときに、磁石４５０が第２のアーム４４８ｂの上方にあり、トレイ４２２に隣接するように、角ブラケット４４８の第２のアーム４４８ｂに固着される。

回転作動システムおよびその第１のアクチュエータ４４６は、プレート４２０およびチップ４１８がトレイ４２２に固着されるときに、制御システムが、アクチュエータ４４６、トレイ４２２、プレート４２０、およびチップ４１８に対して磁石４５０の回転を制御し得るように、第１のアクチュエータ４４６を動作させるように構成され得る、制御システムに電気的または別様に通信可能に結合されることができる。したがって、制御システムは、本明細書に説明されるマイクロ流体システムの実施形態のうちのいずれかに従って等、マイクロ流体チップ４１８内の流体、生物学的サンプル、および／または他の物質の処理を制御するため等に、磁石４５０の移動および磁石４５０によって発生される磁場を制御するように構成されることができる。

図４０は、マイクロ流体チップ４１８、マイクロウェルプレート４２０、伝導リード線４２８、およびトレイ４２２が、水平作動システム４２４を含む他の構成要素をより詳細に図示するように除去された、マイクロ流体システム４００の斜視図を図示する。図４０に図示されるように、水平作動システム４２４は、電気モータ、サーボモータ、または電力から等のトルクを発生させ得る任意の他の好適な第２のアクチュエータ４５２を含む。水平作動システム４２４はまた、第２のアクチュエータ４５２にしっかりと固着および結合され、側面から側面およびアクチュエータ４５２から右に延在する、伸長ガイドレール４５４も含む。第２のアクチュエータ４５２およびガイドレール４５４は、例えば、トレイ４２２の下方の場所において筐体４０２の底部プレート４０４の上面にしっかりと固着されてもよい。

水平作動システム４２４はまた、第２のアクチュエータ４５２の出力または駆動型ロッドに結合される、ねじ山付きロッド４５６も含む。第２のアクチュエータ４５２は、第２のアクチュエータ４５２から右に向かってトレイ４２２下に側面から側面に延在する水平軸である、その独自の中心長手軸を中心としてねじ山付きロッド４５６を回転させる、トルクを発生させることができる。水平作動システム４２４はまた、進行ブロック４５８がガイドレール４５４の長さに沿って左右に直線状に進行し得るように、ガイドレール４５４に固着され、その上に搭載される、進行ブロック４５８も含む。例えば、進行ブロック４５８は、そのアンダーカット部分を伴って等、１つまたはそれを上回る溝を含んでもよく、ガイドレール４５４は、隆起が進行ブロック４５８をガイドレール４５４に固着するために溝内に位置付けられ得るように、溝のものに対応する形状を有する、１つまたはそれを上回る隆起を含んでもよい。別の実施例として、ガイドレール４５４は、そのアンダーカット部分を伴って等、１つまたはそれを上回る溝を含んでもよく、進行ブロック４５８は、隆起が進行ブロック４５８をガイドレール４５４に固着するために溝内に位置付けられ得るように、溝のものに対応する形状を有する、１つまたはそれを上回る隆起を含んでもよい。

図４０に図示されるように、ねじ山付きロッド４５６は、進行ブロック４５８を通して延在する導管を通して延在する。いくつかの実装では、進行ブロック４５８を通して延在する導管は、ねじ山付きロッド４５６のねじ山に対応する導管のねじ山を伴ってねじ山付きであり、導管のねじ山は、ねじ山付きロッド４５６のねじ山と係合および相互係止されてもよい。したがって、これらのねじ山の係合およびガイドレール４５４との進行ブロック４５８の係合に起因して、アクチュエータ４５２がトルクを発生させ、ねじ山付きロッド４５６の回転を誘発するとき、ねじ山付きロッド４５６の回転は、側面から側面にガイドレール４５４の長さに沿って進行ブロック４５８の直線状移動を誘発する。時計回りまたは反時計回り等の第１の方向にねじ山付きロッド４５６を旋回させることによって、ねじ山付きロッド４５６は、右または左等の第１の方向に進行ブロック４５８を進行させることができる。時計回りまたは反時計回り等の第１の方向と反対の第２の方向にねじ山付きロッド４５６を旋回させることによって、ねじ山付きロッド４５６は、右または左等の第１の方向と反対の第２の方向に進行ブロック４５８を進行させることができる。

図３９および４０に図示されるように、トレイ４２２は、接着剤またはねじもしくはボルト４６０等の複数の機械的締結具によって等、進行ブロック４５８にしっかりと結合および固着されることができる。したがって、進行ブロック４５８の移動は、トレイ４２２、したがって、マイクロウェルプレート４２０およびマイクロ流体チップ４１８の対応または合致する移動を誘発することができる。したがって、アクチュエータ４５２は、システム４００内で側面から側面および左右にマイクロウェルプレート４２０およびマイクロ流体チップ４１８を移動させるために、本明細書に説明されるように使用されることができる。水平作動システム４２４およびその第２のアクチュエータ４５２は、プレート４２０およびチップ４１８がトレイ４２２に固着されるときに、制御システムが、マイクロウェルプレート４２０およびマイクロ流体チップ４１８の水平および側面から側面の移動を制御し得るように、第２のアクチュエータ４５２を動作させるように構成され得る、制御システムに電気的または別様に通信可能に結合されることができる。

図４１は、回転作動システムおよび水平作動システム４２４を含む、付加的構成要素が、他の構成要素をより明確に図示するように除去された、図４０に図示されるようなマイクロ流体システム４００の斜視図を図示する。図４１に図示されるように、マイクロ流体システム４００は、垂直作動システム４６２と、マイクロピペットシステム４６４と、マイクロピペットシステム４６４の一部を封入するクレードル４６６と、マイクロピペットシステム４６４の動作の少なくとも一部を制御するように構成されるポンプシステム４６８とを含む。図４１に図示されるように、垂直作動システム４６２は、電気モータ、サーボモータ、または電力から等のトルクを発生させ得る任意の他の好適な第３アクチュエータ４７０を含む。垂直作動システム４６２はまた、第２のアクチュエータ４７０にしっかりと固着および結合され、上下およびアクチュエータ４７０から上向きに延在する、伸長ガイドレール４７２も含む。第２のアクチュエータ４７０は、例えば、水平作動システム４２４の背後の場所において筐体４０２の底部プレート４０４の上面にしっかりと固着されてもよい。

垂直作動システム４６２はまた、第３のアクチュエータ４７０の出力または駆動型ロッドに結合される、ねじ山付きロッド４７４も含む。第３のアクチュエータ４７０は、第３のアクチュエータ４７０から上向きに上下に延在する垂直軸である、その独自の中心長手軸を中心としてねじ山付きロッド４７４を回転させる、トルクを発生させることができる。垂直作動システム４６２はまた、進行ブロック４７６がガイドレール４７２の長さに沿って上下に直線状に進行し得るように、ガイドレール４７２に固着され、その上に搭載される、進行ブロック４７６も含む。例えば、進行ブロック４７６は、そのアンダーカット部分を伴って等、１つまたはそれを上回る溝を含んでもよく、ガイドレール４７２は、隆起が進行ブロック４７６をガイドレール４７２に固着するために溝内に位置付けられ得るように、溝のものに対応する形状を有する、１つまたはそれを上回る隆起を含んでもよい。別の実施例として、ガイドレール４７２は、そのアンダーカット部分を伴って等、１つまたはそれを上回る溝を含んでもよく、進行ブロック４７６は、隆起が進行ブロック４７６をガイドレール４７２に固着するために溝内に位置付けられ得るように、溝のものに対応する形状を有する、１つまたはそれを上回る隆起を含んでもよい。

図４１に図示されるように、ねじ山付きロッド４７４は、進行ブロック４７６を通して延在する導管を通して延在する。いくつかの実装では、進行ブロック４７６を通して延在する導管は、ねじ山付きロッド４７４のねじ山に対応する導管のねじ山を伴ってねじ山付きであり、導管のねじ山は、ねじ山付きロッド４７４のねじ山と係合および相互係止されてもよい。したがって、これらのねじ山の係合およびガイドレール４７２との進行ブロック４７６の係合に起因して、アクチュエータ４７０がトルクを発生させ、ねじ山付きロッド４７４の回転を誘発するとき、ねじ山付きロッド４７４の回転は、上下にガイドレール４７２の長さに沿って進行ブロック４７６の直線状移動を誘発する。時計回りまたは反時計回り等の第１の方向にねじ山付きロッド４７４を旋回させることによって、ねじ山付きロッド４７４は、上または下等の第１の方向に進行ブロック４７６を進行させることができる。時計回りまたは反時計回り等の第１の方向と反対の第２の方向にねじ山付きロッド４７４を旋回させることによって、ねじ山付きロッド４７４は、上または下等の第１の方向と反対の第２の方向に進行ブロック４７６を進行させることができる。

図４２は、より明確にするためにシステム４００の他の構成要素が除去された、垂直作動システム４６２の構成要素を図示する。図４２に図示されるように、進行ブロック４７６は、ガイドレール４７２およびねじ山付きロッド４７４に結合される本体と、本体から前方に延在するバーまたはアーム４７８とを含む。図４２に図示されるように、進行ブロック４７６はまた、アーム４７８の上端面に回転可能に結合されるラッチ４８０も含む。ラッチ４８０は、その第１の後端に拡大したパドル４８０ａと、その第２の前端に歯４８０ｂとを含む。ラッチ４８０は、パドル４８０ａがアーム４７８の上端面から離れるように回転するように、および歯４８０ｂがアーム４７８の上端面に向かって回転するように回転するために、ばねによって等、付勢されることができる。動作時に、オペレータまたは技術者は、パドル４８０ａを下向きに押下し、付勢を克服し、アーム４７８の上端面に向かってパドル４８０ａを回転させ、アーム４７８の上端面から離れるように歯４８０ｂを回転させることができる。

図４３は、より明確にするためにシステム４００の他の構成要素が除去された、マイクロピペットシステム４６４を図示する。図４３に図示されるように、マイクロピペットシステム４６４は、それぞれ、個別のマイクロピペット導管４８２ｂに結合される個別のマイクロピペット先端４８２ａを含む、複数の個々のマイクロピペット４８２を含む。図４３に図示されるように、マイクロピペットシステム４６４はまた、そのマイクロピペット先端４８２ａ等のマイクロピペット４８２がそれぞれ、それを通して延在する、水平に延在する支持バーまたはアーム４８４も含む。支持アーム４８４は、垂直配向でマイクロピペット先端４８２ａを維持することができ、側面から側面に延在する等しく離間された８行と、支持アーム４８４を横断して前から後に延在する等しく離間された２列とを有する、アレイまたはグリッド内でマイクロピペット先端４８２ａを保持することができる。

図４３に図示されるように、支持アーム４８４は、中空であり、その後端に開口部４８６を有する。開口部４８６は、アーム４７８が、開口部４８６の中に、および中空支持アーム４８４の中への開口部４８６を通して挿入され得るようなサイズおよび寸法を有する。支持アーム４８４はまた、開口部４８６の上方のその後端に、支持アーム４８４の上端面の中に下向きに延在する陥凹、くぼみ、または小さい溝４８８も含む。したがって、垂直作動システム４６２上にマイクロピペットシステム４６４を配設するために、オペレータまたは技術者は、ラッチ４８０のパドル４８０ａを押下し、中空支持アーム４８４の中への開口部４８６の中にアーム４７８を挿入し、次いで、パドル４８０ａを解放し、ラッチ４８０の歯４８０ｂが溝４８８の中に移動し、その内側に据え付けられることを可能にし、それによって、マイクロピペットシステム４６４の支持アーム４８４を垂直作動システム４６２のアーム４７８に固着および係止することができる。

したがって、進行ブロック４７６の移動は、支持アーム４８４、したがって、マイクロピペット先端４８２ａの対応または合致する移動を誘発することができる。したがって、アクチュエータ４７０は、システム４００内で上下にマイクロピペット先端４８２ａを移動させるために、本明細書に説明されるように使用されることができる。図３０～３４に図示されるように、マイクロピペットシステム４６４は、マイクロピペット先端４８２ａが、トレイ４２２の直接上方に、および／またはマイクロ流体チップ４１８内のウェル４１８ａもしくはマイクロウェルプレート４３０内のウェル４３０のアレイの直接上方に位置されるように、システム４００内に配設されることができる。垂直作動システム４６２およびそのアクチュエータ４７０は、マイクロピペットシステム４６４がシステム４００内に配設され、支持アーム４８４がアーム４７８に結合されるときに、制御システムが、マイクロピペット先端４８２ａの垂直移動を制御し得るように、アクチュエータ４７０を動作させるように構成され得る、制御システムに電気的または別様に通信可能に結合されることができる。

図４３はまた、マイクロピペットシステム４６４が、全体的な正方形または長方形を有し得る、外側フレーム４９２を含む、カートリッジ４９０を含むことも図示する。図４３に図示されるように、外側フレーム４９２は、流体コネクタ４９４のオス型部分、ならびに別の構成要素の突出部またはノブが、カートリッジ４９０をそれに固着するように、それを通して挿入され得る、複数の開口部４９６を含む。個別のマイクロピペット先端４８２ａと反対側のマイクロピペット導管４８２ｂのそれぞれの端部は、カートリッジ４９０の中に、かつそれを通して延在し、流体コネクタ４９４のオス型部分の個別のポートにおいて終端する。

図４１および４４に図示されるように、「加熱アセンブリ」とも称され得る、クレードル４６６は、クレードル４６６の種々の他の構成要素が支持され得る、アームまたは支柱もしくはスタンド４９８を含む。クレードル４６６のスタンド４９８は、実施例として、トレイ４２２の背後、プレート４２０の背後、および／またはチップ４１８の背後を含む、水平作動システム４２４の背後の場所において等、水平作動システム４２４のガイドレール４５４の後端面にしっかりと固着されてもよい。また、図４１および４４に図示されるように、スタンド４９８は、接着剤またはねじもしくはボルト５００等の複数の機械的締結具によって等、ガイドレール４５４にしっかりと結合および固着されることができる。

図４１および４４に図示されるように、クレードル４６６は、上向きおよび前から後に延在する、静止プレートまたは側壁５０２と、側壁５０２の底端に位置し、側壁５０２の右に向かって延在し、それに面する、ヒンジの構成要素５０４とを含む。クレードル４６６はまた、チャネル５０８のそれぞれが、半円形の断面形状を有する、それを通して水平および前から後に延在する、１６個の個々の溝またはチャネル５０８を含む、熱伝達ブロック５０６も含む。クレードル４６６はまた、側壁５０２の右向きの表面から出て右に延在し、側壁５０２の右向きの表面を通してそれらの独自の個別の中心長手軸に沿って垂直および上下に延在する、一対のバー５１０も含む。

また、図４１および４４に図示されるように、クレードル４６６は、バー５１０に結合され、側壁５０２に対して側面から側面および左右に、かつ側壁５０２の右向きの表面の中または外に移動するように、バー５１０を作動させるように構成される、複数のソレノイドアクチュエータ５１２を含む。また、図４１および４４に図示されるように、クレードル４６６は、熱伝達ブロック５０６から離れるように左向きに面するタインまたは歯を伴うヒートシンク５１４を含む。クレードル４６６はまた、熱伝達ブロック５０６と統合される、ヒートシンク５１４と統合される、または熱伝達ブロック５０６とヒートシンク５１４との間に位置付けられ得る、１つまたはそれを上回る加熱システムを含んでもよい。いくつかの実装では、加熱システムは、ソリッドステートヒートポンプまたは熱電ヒートポンプ等のヒートポンプ、ペルチェデバイス、ペルチェ加熱器、もしくはペルチェ熱ポンプを含んでもよい。熱伝達ブロック５０６は、銅または他の高熱伝導性材料から作製されてもよい。

図４１および４５は、クレードル４６６のヒンジ連結ドアまたはヒンジ連結側壁５１６の斜視図を図示する。図４１および４５に図示されるように、ヒンジ連結側壁５１６は、上向きおよび前から後に延在し、側壁５１６の底端に位置し、側壁５１６の左に向かって延在し、それに面する、ヒンジの構成要素５１８を含む。構成要素５１８は、ヒンジ連結側壁５１６が、ヒンジの構成要素５０４および５１８を通して前から後に延在する水平軸を中心として、左に、かつ静止側壁５０２に向かって内向きに、または右に、かつ静止側壁５０２から離れるように外向きに回転し得るように、完全なヒンジを形成するために構成要素５０４と結合されることができる。ヒンジ連結側壁５１６はまた、チャネル５２０のそれぞれが、半円形の断面形状を有する、それを通して水平および前から後に延在する、１６個の個々の溝またはチャネル５２０も含む。

また、図４５に図示されるように、ヒンジ連結側壁５１６は、ノブ５２２が、カートリッジ４９０をヒンジ連結側壁５１６に固着するために開口部４９６の中に挿入され得るように、開口部４９６のものに対応する形状を有する、複数の突出部またはノブもしくはペグ５２２を含む。また、図４５に図示されるように、ヒンジ連結側壁５１６は、それぞれ、流体コネクタ４９４のオス型部分のポートのうちの個別のものに流体的に結合され得る、複数のポートを提供する、流体コネクタ５２４のメス型部分を含む。図４１に図示されるように、マイクロピペットシステム４６４は、カートリッジ４９０が、クレードル４６６内に、かつ静止側壁５０２とヒンジ連結側壁５１６との間に位置されるように、システム４００内に配設されることができる。

図４６は、より明確にするためにシステム４００の他の構成要素が除去された、ポンプシステム４６８を図示する。ポンプシステム４６８は、油圧または空気圧ポンプシステムであってもよく、「空気処理システム」とも称され得る。図４６に図示されるように、ポンプシステム４６８は、ポンプシステム４６８の他の構成要素が結合され得る、静止フレーム５２６を含む。フレーム５２６は、例えば、水平作動システム４２４の背後の場所において筐体４０２の底部プレート４０４の上面にしっかりと固着されてもよい。図４６に図示されるように、ポンプシステム４６８はまた、電気モータ、サーボモータ、または電力から等のトルクを発生させ得る任意の他の好適な第４のアクチュエータ５２８も含む。ポンプシステム４６８はまた、第４のアクチュエータ５２８の出力または駆動型ロッドに結合される、ねじ山付きロッド５３０も含む。第４のアクチュエータ５２８は、第４のアクチュエータ５２８から上下および上向きに延在する垂直軸である、その独自の中心長手軸を中心としてねじ山付きロッド５３０を回転させる、トルクを発生させることができる。

ポンプシステム４６８はまた、進行ブロック５３２がフレーム５２６の部分に沿って上下に直線状に進行し得るように、フレーム５２６に固着され、その上に搭載される、進行ブロックまたはプレート５３２も含む。例えば、進行プレート５３２は、その中に１つまたはそれを上回る孔もしくは開口部を含んでもよく、フレーム５２６は、カラムが進行プレート５３２をフレーム５２６に固着するために開口部内に位置付けられ得るように、開口部のものに対応する断面形状を有する、１つまたはそれを上回る支柱もしくはカラムを含んでもよい。ねじ山付きロッド５３０は、進行プレート５３２を通して延在する導管または開口部を通して延在する。いくつかの実装では、進行プレート５３２を通して延在する導管は、ねじ山付きロッド５３０のねじ山に対応する導管のねじ山を伴ってねじ山付きであり、導管のねじ山は、ねじ山付きロッド５３０のねじ山と係合および相互係止されてもよい。

したがって、これらのねじ山の係合およびフレーム５２６との進行プレート５３２の係合に起因して、アクチュエータ５２８がトルクを発生させ、ねじ山付きロッド５３０の回転を誘発するとき、ねじ山付きロッド５３０の回転は、フレーム５２６のカラムの高さに沿って上下に、進行プレート５３２の直線状移動を誘発する。時計回りまたは反時計回り等の第１の方向にねじ山付きロッド５３０を旋回させることによって、ねじ山付きロッド５３０は、上または下等の第１の方向に進行プレート５３２を進行させることができる。時計回りまたは反時計回り等の第１の方向と反対の第２の方向にねじ山付きロッド５３０を旋回させることによって、ねじ山付きロッド５３０は、上または下等の第１の方向と反対の第２の方向に進行プレート５３２を進行させることができる。

図４６に図示されるように、ポンプシステム４６８はまた、それぞれ、個別のポンプバレル５３４ａと、個別のポンプバレル５３４ａの中に延在する個別のポンププランジャ５３４ｂとを含む、複数の（例えば、８つの）シリンジポンプ５３４も含む。したがって、ポンプシステム４６８はまた、「８つのチャネルシリンジポンプ」とも称されることができる。ポンププランジャ５３４ｂはそれぞれ、上向きの進行プレート５３２の移動が、ポンププランジャを上向きに引動し、個別のポンプバレル５３４ａから外にポンププランジャ５３４ｂを後退させるように、および下向きの進行プレート５３２の移動が、ポンププランジャを下向きに押動し、個別のポンプバレル５３４ａの中にポンププランジャ５３４ｂを延在させるように、進行プレート５３２に結合される。図４６はまた、ポンプシステム４６８が、シリンジポンプ５３４毎に個別の対の導管５３６を含み、各対の導管５３６の入口が、双方向切替弁によって等、シリンジポンプ５３４のうちの個別のものの出口に流体的に結合され、導管５３６のそれぞれの出口が、流体コネクタ５２４のメス型部分のポートのうちの個別のものに流体的に結合されることも図示する。

マイクロ流体システム４００を動作させるために、オペレータまたは技術者は、システム４００に接近し、筐体４０２の他の部分から離れるように筐体４０２の前部分４１４を回転させることによって、筐体４０２を開放することができる。技術者は、次いで、マイクロウェルプレート４２０内の空洞４２６の中にマイクロ流体チップ４１８を位置付けることによって、次いで、下向きに、次いで、溝４４２に沿って、かつそれを通して水平に突出部４３４を摺動させることによって、マイクロウェルプレート４２０をトレイ４２２に固着することによって、マイクロ流体チップ４１８およびマイクロウェルプレート４２０ｂを配設することができる。技術者は、次いで、行われるべき処理に依存するが、生物学的サンプルおよびＰＣＲ試薬等のおよび他の物質を、マイクロウェルプレート４２０のマイクロウェル４３０のアレイの中に、および／またはマイクロ流体チップ４１８のウェル４１８ａの中に装填することができる。いくつかの実装では、これらの物質は、ｑＰＣＲ、ゲル電気泳動、または本明細書に説明される他の処理技法のうちのいずれかを促進するための物質を含むことができる。いくつかの具体的実装では、これらの物質は、ＲＮＡポリメラーゼまたはＤＮＡポリメラーゼを含むことができ、「ＴＡＱポリメラーゼ」とも称され得る、ＰＣＲで使用される好熱性生物の種々のＤＮＡポリメラーゼのうちのいずれかを含んでもよい。

技術者は、次いで、マイクロピペットシステム４６４を配設することができる。マイクロピペットシステム４６４を配設するステップは、静止側壁５０２から離れるように外向きにクレードル４６６のヒンジ連結側壁５１６を回転させ、次いで、カートリッジ４９０内の開口部４９６の中に側壁５０２のノブ５２２を挿入することによって、およびその流体ポートを含む、流体コネクタ５２４のメス型部分内に、その流体ポートを含む、流体コネクタ４９４のオス型部分を固着することによって、カートリッジ４９０をヒンジ連結側壁５１６に固着するステップと、次いで、静止側壁５０２に向かって内向きにクレードル４６６のヒンジ連結側壁５１６を回転させ、マイクロピペット導管４８２ｂが、熱伝達ブロック５０６の溝５０８とヒンジ連結側壁５１６の溝５２０との間で支えられるように、静止側壁５０２とヒンジ連結側壁５１６との間でカートリッジを固着するステップとを含むことができる。マイクロピペットシステム４６４を配設するステップはまた、ラッチ４８０のパドル４８０ａを押下するステップと、中空支持アーム４８４の中への開口部４８６の中にアーム４７８を挿入するステップと、次いで、パドル４８０ａを解放し、ラッチ４８０の歯４８０ｂが、溝４８８の中に移動し、その内側に据え付けられることを可能にし、それによって、マイクロピペットシステム４６４の支持アーム４８４を垂直作動システム４６２のアーム４７８に固着および係止するステップとを含むこともできる。

いったんこれらのアクションが完了すると、技術者は、筐体４０２の他の部分に向かって筐体４０２の前部分４１４を回転させることによって、システム４００を閉鎖することができる。技術者は、次いで、正確に、および一度だけ等、ボタン４１６を押下または押動し、マイクロ流体システム４００の動作およびその中の生物学的サンプルまたは他の物質の処理を開始することができる。いくつかの実装では、オペレータまたは技術者はまた、例えば、緊急または他の不測の状況もしくは事態が生じる場合において、ボタン４１６を押下し、処理の完了に先立ってマイクロ流体システム４００の動作を停止または中断してもよい。

いったん技術者がボタン４１６を押下し、マイクロ流体システム４００の動作を開始すると、マイクロ流体システム４００は、その中の構成要素の移動および動作を自動的に制御し、規定された方法で物質を処理することができる。例えば、いくつかの実装では、システム４００は、水平作動システム４２４を使用し、マイクロピペット先端４８２ａが、所望の物質を含有するマイクロウェルプレート４２０内のマイクロウェル４３０の直接上方に位置するまで、トレイ４２２を水平に移動させることができる。システム４００は、次いで、垂直作動システム４６２を使用し、マイクロウェルプレート４２０内のマイクロウェル４３０の所望の物質内に位置するまで、マイクロピペット先端４８２ａを下向きに移動させることができる。システム４００は、次いで、第４のアクチュエータ５２８を使用して、シリンジポンプ５３４を駆動し、マイクロピペット導管４８２ｂの中に所望の物質を引き上げることができる。一般に、このような第４のアクチュエータ５２８の動作は、一斉に８つのシリンジポンプ５３４のそれぞれを駆動する。

システム４００は、次いで、垂直作動システム４６２を使用し、マイクロウェルプレート４２０の上方に位置するまで、マイクロピペット先端４８２ａを上向きに移動させることができる。システム４００は、次いで、水平作動システム４２４を使用し、マイクロピペット先端４８２ａが、物質の処理が開始するものである、マイクロ流体チップ４１８内のウェル４１８ａの直接上方に位置するまで、トレイ４２２を水平に移動させることができる。システム４００は、次いで、垂直作動システム４６２を使用し、マイクロ流体チップ４１８の所望のウェル４１８ａ内に位置するまで、マイクロピペット先端４８２ａを下向きに移動させることができる。システム４００は、次いで、第４のアクチュエータ５２８を使用して、シリンジポンプ５３４を駆動し、マイクロピペット導管４８２ｂからウェル４１８ａの中に物質を放出することができる。本プロセスは、マイクロウェルプレート４２０のマイクロウェル４３０からマイクロ流体チップ４１８内のウェル４１８ａの中に所望と同じ数の物質を移動させるように繰り返されることができる。

いったん物質がこのようにウェル４１８ａに供給されると、物質は、本明細書の他の場所でのそのような処理の説明に従って等、そのような物質から汚染物質を分離または除去するため等に、マイクロ流体チップ４１８内で種々の処理ステップを受けることができる。そのような処理中に、導電性リード線４２８は、電場を生成するように通電されることができる、および／または磁石４５０は、処理されている物質と相互作用し、それによって、マイクロ流体チップ４１８内のそれらの挙動に影響を及ぼし、マイクロ流体チップ４１８内のこれらの物質の処理を支援する、磁場を提供するように移動されることができる。いったんそのような処理が完了すると、十分な物質が、ＰＣＲ処理で使用するため等のさらなる処理のために利用可能であることを確認するように、品質管理チェックが、実施されてもよい。そのような品質管理チェックは、システム４００の内側または外側で行われ得る。

システム４００は、次いで、水平作動システム４２４を使用し、マイクロピペット先端４８２ａが、所望の物質を含有するマイクロ流体チップ４１８内のウェル４１８ａの直接上方に位置するまで、トレイ４２２を水平に移動させることができる。システム４００は、次いで、垂直作動システム４６２を使用し、マイクロ流体チップ４１８のウェル４１８ａの所望の物質内に位置するまで、マイクロピペット先端４８２ａを下向きに移動させることができる。システム４００は、次いで、第４のアクチュエータ５２８を使用して、シリンジポンプ５３４を駆動し、マイクロピペット導管４８２ｂの中に所望の物質を引き上げることができる。

システム４００は、次いで、垂直作動システム４６２を使用し、マイクロウェルプレート４２０の上方に位置するまで、マイクロピペット先端４８２ａを上向きに移動させることができる。システム４００は、次いで、水平作動システム４２４を使用し、マイクロピペット先端４８２ａが、ＰＣＲ試薬等の付加的な所望の物質が位置する、マイクロウェルプレート４２０内のマイクロウェル４３０の直接上方に位置するまで、トレイ４２２を水平に移動させることができる。システム４００は、次いで、垂直作動システム４６２を使用し、マイクロウェルプレート４２０の所望のマイクロウェル４３０内に位置するまで、マイクロピペット先端４８２ａを下向きに移動させることができる。システム４００は、次いで、第４のアクチュエータ５２８を使用して、シリンジポンプ５３４を駆動し、所望の物質が導管４８２ｂの内側で相互と混合され、カートリッジ４９０の内側の導管４８２ｂの部分内に位置するまで等、ＰＣＲ試薬等の所望の物質をマイクロピペット導管４８２ｂの中に引き込むことができる。

いったん所望の物質がカートリッジ４９０の内側のマイクロピペット導管４８２ｂの部分内に位置すると、ソレノイドアクチュエータは、バー５１０が、２つの場所でマイクロピペット導管４８２ｂのそれぞれを挟締し、いずれの物質もカートリッジ４９０の内側に位置するマイクロピペット導管４８２ｂの部分から逃散しないように防止するまで、側壁５０２の右向きの表面から出て右に、かつヒンジ連結側壁５１６に向かってバー５１０を移動させるために、使用されることができる。クレードル４６６内の加熱器は、次いで、カートリッジ４９０の内側の導管４８２ｂの部分内に保持される物質を加熱し、その中で化学反応または他の処理ステップを促進するために、使用されることができる。ある場合には、これは、加熱器を使用し、導管４８２ｂへの一定の熱流を発生させるステップを含む一方で、他の場合では、これは、加熱器を循環させ、循環熱流を導管４８２ｂに提供するステップを含む。いくつかの実装では、導管４８２ｂは、熱を伝導し、物質をより効果的に加熱するように、熱伝導性プラスチックから作製される。

実施例として、熱は、カートリッジ４９０の内側の導管４８２ｂの部分内で起こるＰＣＲ反応を促進することができる。いったん本処理が完了すると、クレードル４６６内の加熱器は、カートリッジ４９０の内側の導管４８２ｂの部分内で保持される物質を加熱することを止めるようにオフにされることができ、ソレノイドアクチュエータは、バー５１０がもはやマイクロピペット導管４８２ｂを挟締しなくなるまで、側壁５０２の右向きの表面の中へ右に、かつヒンジ連結側壁５１６から離れるようにバー５１０を移動させるために、使用されることができる。いったんそのような処理が完了すると、ＰＣＲ処理等の処理が成功した、またはある性能標準を満たしたことを確認するように、品質管理チェックが、実施されてもよい。そのような品質管理チェックは、システム４００の内側または外側で行われ得る。

システム４００は、次いで、水平作動システム４２４を使用し、マイクロピペット先端４８２ａが、マイクロ流体プレート４２０内のウェル４３０の直接上方に位置するまで、トレイ４２２を水平に移動させることができる。システム４００は、次いで、垂直作動システム４６２を使用し、マイクロウェルプレート４３０内の所望のウェル４３０内に位置するまで、マイクロピペット先端４８２ａを下向きに移動させることができる。システム４００は、次いで、第４のアクチュエータ５２８を使用して、シリンジポンプ５３４を駆動し、マイクロピペット導管４８２ｂからウェル４３０の中に物質を放出することができる。

いったんそのような処理が完了すると、技術者は、筐体４０２の他の部分から離れるように筐体４０２の前部分４１４を回転させることによって、筐体を開放することができる。技術者は、次いで、マイクロピペットシステム４６４を除去することができる。マイクロピペットシステム４６４を除去するステップは、静止側壁５０２から離れるように外向きにクレードル４６６のヒンジ連結側壁５１６を回転するステップと、次いで、カートリッジ４９０内の開口部４９６から外に側壁５０２のノブ５２２を移動させることによって、およびその流体ポートを含む、流体コネクタ５２４のメス型部分から、その流体ポートを含む、流体コネクタ４９４のオス型部分を除去することによって、ヒンジ連結側壁５１６からカートリッジ４９０を除去するステップとを含むことができる。マイクロピペットシステム４６４を除去するステップはまた、ラッチ４８０のパドル４８０ａを押下するステップと、開口部４８６および中空支持アーム４８４からアーム４７８を除去するステップと、次いで、パドル４８０ａを解放するステップとを含むこともできる。

技術者はまた、水平に、次いで、溝４４２に沿って、かつそれを通して上向きに、突出部４３４を摺動させることによって、トレイ４２２からマイクロ流体チップ４１８およびマイクロウェルプレート４２０を除去することができる。技術者は、次いで、マイクロウェルプレート４２０内のウェル４３０から処理された物質を除去することができる。いったんこれらの物質が除去され、他の場所に貯蔵されると、マイクロピペットシステム４６４、マイクロウェルプレート４２０、およびマイクロ流体チップ４１８は、廃棄物として破棄されることができる。後続の処理は、新しいマイクロピペットシステム４６４、新しいマイクロウェルプレート４２０、および新しいマイクロ流体チップ４１８を使用することができる。いくつかの実装では、本明細書に説明されるシステム４００のマイクロ流体チップ４１８、マイクロウェルプレート４２０、および／または任意の他の構成要素は、具体的構成要素を識別し、そのような構成要素のより大きい集合内のそれらの場所を追跡することを支援するためのＲＦＩＤチップまたはタグを含んでもよい。

本明細書に説明される処理は、マイクロウェルプレート４３０からマイクロ流体チップ４１８まで、次いで、マイクロ流体チップ４１８からクレードル４６６まで、次いで、クレードル４６６からマイクロウェルプレート４３０に戻るように、物質を移動させることによって進む。そのような処理は、生物学的サンプルおよびＤＮＡ、ＲＮＡ、ｍＲＮＡ、または種々のアミノ酸ベースのタンパク質を含む種々のタンパク質等のその所望の成分から、汚染物質を除去し、次いで、生物学的サンプルにＰＣＲを実施する役割を果たすことができる。しかしながら、代替実装では、処理は、所望の処理によって要求されるアクションに応じて、任意の回数で任意の構成要素から任意の他の構成要素まで物質を移動させることによって、進むことができる。代替実装の一実施例では、本明細書に説明される処理は、マイクロウェルプレート４３０からクレードル４６６まで、次いで、クレードル４６６からマイクロ流体チップ４１８まで、次いで、マイクロ流体チップ４１８からマイクロウェルプレート４２０に戻るように、物質を移動させることによって進んでもよい。そのような処理は、生物学的サンプルおよびＤＮＡ、ＲＮＡ、ｍＲＮＡ、または種々のアミノ酸ベースのタンパク質を含む種々のタンパク質等のその所望の成分にＰＣＲを実施し、次いで、生物学的サンプルから汚染物質を除去する役割を果たすことができる。

２０１８年１月２４日に出願された米国特許出願第１５／８７９，１４１号、２０１８年１月３０日に出願された米国特許出願第６２／６２３，７１２号、および２０１８年１１月７日に出願された米国特許出願第６２／７５７，０７４号は、それらの全体として参照することによって本明細書に組み込まれる。上記に説明される種々の実施形態は、さらなる実施形態を提供するように、組み合わせられることができる。これらおよび他の変更は、上記に詳述される説明を踏まえて、実施形態に行われることができる。一般に、以下の請求項では、使用される用語は、請求項を本明細書および請求項に開示される具体的実施形態に限定するように解釈されるべきではなく、そのような請求項に与えられる均等物の全範囲とともに、全ての可能性として考えられる実施形態を含むように解釈されるべきである。故に、請求項は、本開示によって限定されない。

Claims (14)

1. 生物学的サンプルから１つまたは複数の汚染物質を除去するための方法であって、前記方法は、
   マイクロチャネルを介して相互に接続される第１のウェルおよび第２のウェルを提供することであって、前記マイクロチャネルは、前記第１のウェルから前記第２のウェルまで一方向に延在する、ことと、
   前記マイクロチャネルと連通する第３のウェルおよび第４のウェルを提供することであって、第１のプローブが前記第３のウェル上に配置され、第２のプローブが前記第４のウェル上に配置される、ことと、
   前記生物学的サンプルを前記第１のウェルの中に入れることと、
   磁気ビーズを前記第１のウェルの中に導入し、前記生物学的サンプル内の標的分子を引き寄せることと、
   前記第１のプローブおよび前記第２のプローブによって、前記第１のウェルから前記第２のウェルまで延在する前記一方向に交差する方向に前記マイクロチャネルを横断して電場を発生させることであって、前記電場は、前記１つまたは複数の汚染物質のうちの少なくともいくつかと相互作用するように適合される、ことと、
   磁場を発生させる磁石を前記第１のウェルの近傍に導入することであって、前記磁場は、前記磁気ビーズと相互作用する、ことと、
   前記磁石を移動させることによって、前記マイクロチャネルを通して前記第２のウェルに前記磁気ビーズを移動させることと
   を含み、
   前記電場は、前記磁気ビーズおよび引き寄せられた標的分子が前記マイクロチャネルを通して前記第２のウェルに移動するにつれて、前記マイクロチャネル内で前記１つまたは複数の汚染物質のうちの少なくともいくつかを維持するように、前記１つまたは複数の汚染物質のうちの少なくともいくつかに作用する、方法。
2. 前記第２のウェルから前記磁気ビーズを引き出すことと、
   前記磁気ビーズを、流体を含むコンテナの中に挿入することと、
   前記磁気ビーズから前記標的分子を解放することと、
   前記コンテナから前記磁気ビーズを除去することと
   をさらに含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記マイクロチャネル内に緩衝剤を提供することをさらに含み、前記緩衝剤は、前記マイクロチャネル内の前記標的分子から前記１つまたは複数の汚染物質のうちの少なくともいくつかを分離する、請求項１に記載の方法。
4. 第２のマイクロチャネルを提供することであって、前記第３のウェルは、前記第２のマイクロチャネルを介して前記第２のウェルに接続される、ことと、
   前記磁石を使用して、前記第２のマイクロチャネルを通して前記第３のウェルに前記磁気ビーズおよび標的分子を移動させることと
   をさらに含む、請求項１に記載の方法。
5. 前記第１のウェル、前記第２のウェル、および前記マイクロチャネル内に流体を提供することと、
   前記流体の流動が、前記第２のウェルから前記第１のウェルに向かって前記マイクロチャネル内で生成されるように、前記第２のウェルと前記第１のウェルとの間の前記流体の体積差を生成することと
   をさらに含む、請求項１に記載の方法。
6. 前記第１のウェル内の前記生物学的サンプルを攪拌することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
7. 前記第１のウェル内の前記生物学的サンプルを加熱することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
8. 前記第１のプローブおよび前記第２のプローブは、反対極性を有する、請求項１に記載の方法。
9. 生物学的サンプルから１つまたは複数の汚染物質を除去するためのシステムであって、前記システムは、
   前記生物学的サンプルから標的分子を引き寄せるように調整される磁気ビーズと、
   前記生物学的サンプルおよび前記磁気ビーズを含有するように適合される第１のウェルと、
   前記生物学的サンプルおよび前記磁気ビーズを含有するように適合される第２のウェルと、
   前記第１のウェルから前記第２のウェルまで一方向に延在するマイクロチャネルと、
   前記マイクロチャネルと連通する第３のウェルと、
   前記第３のウェル内に配置される第１のプローブと、
   前記マイクロチャネルと連通する第４のウェルと、
   前記第４のウェル内に配置される第２のプローブと、
   前記第１のウェルの近傍に移動させられるように適合される磁石であって、前記磁石は、磁場を発生させ、前記磁気ビーズと相互作用するように適合され、前記磁石は、前記第１のウェルから前記マイクロチャネルを介して前記第２のウェルに前記磁気ビーズを移動させることがさらに可能である、磁石と、
   電力源と
   を含み、
   前記第１のプローブおよび前記第２のプローブは、前記電力源に結合され、前記第１のプローブおよび前記第２のプローブは、前記電力源が電力を提供するとき、前記第１のウェルから前記第２のウェルまで延在する前記一方向に交差する方向に前記マイクロチャネルを横断して電場を発生させるように適合され、その結果、前記電場は、前記磁気ビーズおよび引き寄せられた標的分子が前記第１のウェルから前記第２のウェルに移動するにつれて、前記マイクロチャネル内で前記１つまたは複数の汚染物質のうちの少なくともいくつかを維持するように、前記１つまたは複数の汚染物質のうちの少なくともいくつかと相互作用する、システム。
10. 第２のマイクロチャネルであって、前記第３のウェルは、前記第２のマイクロチャネルを介して前記第２のウェルに接続される、第２のマイクロチャネル
    をさらに含み、
    前記磁石は、前記第２のウェルから前記第２のマイクロチャネルに沿って前記第３のウェルに移動し、前記磁気ビーズおよび標的分子を前記第２のウェルから前記第３のウェルに移動させるように適合される、請求項９に記載のシステム。
11. 前記第１のウェル、前記第２のウェル、および前記マイクロチャネル内の流体と、
    前記第２のウェルと前記第１のウェルとの間の前記流体の体積差であって、前記流体の体積差は、前記第２のウェルから前記第１のウェルに向かって前記マイクロチャネル内で前記流体の流動を提供するように適合される、流体の体積差と
    をさらに含む、請求項９に記載のシステム。
12. 前記第１のウェルの内容物を攪拌するように適合される磁気攪拌器をさらに含む、請求項９に記載のシステム。
13. 前記第１のウェルを加熱するように適合される加熱器をさらに含む、請求項９に記載のシステム。
14. 前記第１のプローブおよび前記第２のプローブは、反対極性を有する、請求項９に記載のシステム。

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