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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-02-21
(54)【発明の名称】磁気分離
(51)【国際特許分類】
B03C 1/00 20060101AFI20240214BHJP
C12M 1/26 20060101ALI20240214BHJP
B03C 1/01 20060101ALI20240214BHJP
B03C 1/28 20060101ALI20240214BHJP
B03C 1/23 20060101ALI20240214BHJP
C12M 1/42 20060101ALI20240214BHJP
【ＦＩ】
B03C1/00 A
C12M1/26
B03C1/01
B03C1/00 H
B03C1/28 107
B03C1/23
C12M1/42
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023547544
(86)(22)【出願日】2022-01-28
(85)【翻訳文提出日】2023-08-25
(86)【国際出願番号】 US2022014447
(87)【国際公開番号】W WO2022169695
(87)【国際公開日】2022-08-11
(31)【優先権主張番号】63/145,806
(32)【優先日】2021-02-04
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】523295305
【氏名又は名称】フェロロジックス，インク．
【氏名又は名称原語表記】ＦＥＲＲＯＬＯＧＩＸ， ＩＮＣ．
【住所又は居所原語表記】２３３２８ Ｂａｒｆｉｅｌｄ Ｄｒｉｖｅ Ｖａｌｅｎｃｉａ， Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ ９１３５４，Ｔｈｅ Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ
(74)【代理人】
【識別番号】110004185
【氏名又は名称】インフォート弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】マレー コールマン
(72)【発明者】
【氏名】ティーマン ティム
【テーマコード（参考）】
4B029
【Ｆターム（参考）】
4B029AA09
4B029AA27
4B029BB11
4B029BB12
4B029CC01
4B029DG08
4B029GB05
4B029HA05
(57)【要約】
磁気ラチェットによって粒子又は細胞を分離するためのシステムは、基板（９４）上に間隔をあけて配置された磁気バー（１２０）のベクトルを有する。システムは、酸化鉄含有量に基づいて磁性物体を分離及び濃縮するために使用され得る。細胞の場合、磁気ビーズに結合したタンパク質又は分子の表面発現に基づいて、異なる表現型が分離され得る。磁界発生器（４４）は、溶液（６５）内の非磁性粒子又は細胞から磁性粒子又は細胞を分離するように作用する循環磁界を生成する。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板と、前記基板上に間隔をあけて配置された複数の強磁性要素と、
前記強磁性要素の上に配備され、磁性体を受け入れるように構成された支持面と、
前記支持面に隣接して配備された磁界発生器と
を含む、磁性体の磁気分離のためのシステム。
【請求項2】
前記磁界発生器は、完全放射状ハルバッハ配列に配列された複数の永久磁石を有する回転ホイールを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項3】
前記強磁性要素は、ＮｉｘＦｅｙ，ＮｉｘＭｏｙＦｅｚ，ＣｕｘＭｎｙＡｌｚ，ＣｕｘＭｎｙＩｎｚ，ＣｕｘＭｎｙＳｎｚ，ＮｉｘＭｎｙＡｌｚ，ＮｉｘＭｎｙＩｎｚ，ＮｉｘＭｎｙＳｎｚ，ＮｉｘＭｎｙＳｂｚ，ＣｏｘＭｎｙＡｌｚ，ＣｏｘＭｎｙＳｉｚ，ＣｏｘＭｎｙＧａｚ，ＣｏｘＭｎｙＧｅｚ，ＰｄｘＭｎｙＡｌｚ，ＰｄｘＭｎｙＩｎｚ，ＰｄｘＭｎｙＳｎｚ，ＰｄｘＭｎｙＳｂｚ，ＦｅｘＮｉｙＣｏｚ，ＣｕｘＮｉｙＦｅｚ，及び／又はＦｅｖＮｉｗＡＬｘＣｏｙＣｕｚ等の軟磁性合金の間隔をあけて配置されたバーを含む、請求項１又は２に記載のシステム。
【請求項4】
前記基板及び回転磁界は重力に対して非ゼロの角度配向を有し、前記強磁性要素間の前記間隔は前記基板上の高さが上がるにつれて増加する、請求項１又は２に記載のシステム。
【請求項5】
隣接する強磁性要素間の前記間隔は、強磁性要素のベクトルに沿った方向に増加する、請求項１又は２に記載のシステム。
【請求項6】
増加したピッチは線形であり、約１０μｍ～約１００μｍの範囲内である、請求項５に記載のシステム。
【請求項7】
前記支持面の上に配備され、前記強磁性要素の上に配備されたチャネルにつながる入力ウェルを含む上部を更に含む、請求項１又は２に記載のシステム。
【請求項8】
前記支持面の上に配備され、前記強磁性要素の上に配備されたチャンバにつながる入力チャネル又はチューブを含む上部を更に含む、請求項１又は２に記載のシステム。
【請求項9】
前記支持面は、強磁性要素ピッチゾーン上に配列された複数の抽出ゲートを有し、前記抽出ゲートは、磁性体又は非磁性体を複数の範囲で分離するように動作可能である、請求項６に記載のシステム。
【請求項10】
前記支持面は、特定の強磁性ピッチ範囲内で前記抽出ゲートによって閉じ込められた磁性体又は非磁性体を抽出するための複数の抽出ポートを含む、請求項９に記載のシステム。
【請求項11】
前記基板は、重力に対して非ゼロの角度で配向される、請求項１又は２に記載のシステム。
【請求項12】
前記強磁性要素は、前記基板上に一列に配備されたバーを含み、複数のピッチゾーンを形成する、請求項１又は２に記載のシステム。
【請求項13】
前記基板は複数の抽出ポートを含み、抽出ゲートは各抽出ポートに関連付けられる、請求項１又は２に記載のシステム。
【請求項14】
前記強磁性要素は、ＮｉｘＦｅｙ，ＮｉｘＭｏｙＦｅｚ，ＣｕｘＭｎｙＡｌｚ，ＣｕｘＭｎｙＩｎｚ，ＣｕｘＭｎｙＳｎｚ，ＮｉｘＭｎｙＡｌｚ，ＮｉｘＭｎｙＩｎｚ，ＮｉｘＭｎｙＳｎｚ，ＮｉｘＭｎｙＳｂｚ，ＣｏｘＭｎｙＡｌｚ，ＣｏｘＭｎｙＳｉｚ，ＣｏｘＭｎｙＧａｚ，ＣｏｘＭｎｙＧｅｚ，ＰｄｘＭｎｙＡｌｚ，ＰｄｘＭｎｙＩｎｚ，ＰｄｘＭｎｙＳｎｚ，ＰｄｘＭｎｙＳｂｚ，ＦｅｘＮｉｙＣｏｚ，ＣｕｘＮｉｙＦｅｚ，及び／又はＦｅｖＮｉｗＡＬｘＣｏｙＣｕｚ等の軟磁性合金の間隔をあけて配置されたバーを含む、請求項１又は２に記載のシステム。
【請求項15】
前記基板はガラスを含み、前記強磁性要素は前記ガラス上の金属層のバーであって、前記基板の長さに対して垂直である前記バーを含む、請求項１又は２に記載のシステム。
【請求項16】
基板と、前記基板上に一列に間隔をあけて配置された複数の強磁性要素と、
強磁性要素のベクトル上に配備され、粒子又は細胞を受け入れるように構成された支持面と、
前記支持面に磁界を提供する磁界発生器であって、完全放射状ハルバッハ配列に配列された複数の永久磁石を有する回転ホイールを含む前記磁界発生器と、
重力に対して非ゼロの角度配向を有する磁性基板及び回転磁界と
を含む、磁性粒子又は細胞の磁気分離のためのシステム。
【請求項17】
前記強磁性要素間の前記間隔は、前記基板の下端から前記基板の上端に向かって増加する、請求項１６に記載のシステム。
【請求項18】
基板と、前記基板上に一列に間隔をあけて配置された複数の強磁性要素と、
強磁性要素のベクトル上に配備され、磁性体を受け入れるように構成された支持面と、
前記支持面に隣接して配備された磁界発生器であって、ハイブリッド電磁石及び希土類磁性平面界発生器を含む前記磁界発生器と
を含む、磁性体の磁気分離のためのシステム。
【請求項19】
基板と、前記基板上に一列に間隔をあけて配置された複数の強磁性要素と、
強磁性要素のベクトル上に配備された支持面と、
前記支持面に隣接して配備された磁界発生器であって、連続的線形ハルバッハ配列に配列された希土類磁石のコンベヤベルトを含む前記磁界発生器と
を含む、磁性体の磁気分離のためのシステム。
【請求項20】
平坦なガラス部品と、前記ガラス部品上の複数の磁気バーと
を含み、
隣接する磁気バー間の間隔は、磁気バーのベクトルに沿った方向に増加する、
磁気分離での使用のための基板。
【請求項21】
前記磁気バーは２つ以上のピッチゾーンにグループ化され、前記バーの前記間隔は、連続するピッチゾーン内で線形に増加する、請求項２０に記載の基板。
【請求項22】
前記バーは、前記ガラス上に金属層を含み、前記バーは、前記基板の長さに対して垂直である、請求項２０又は２１に記載の基板。
【請求項23】
バーの前記間隔は約１０μｍ～約１００μｍの範囲内である、請求項２０又は２１に記載の基板。
【請求項24】
少なくとも１つの液体入口部を有するハウジングと、基板上に間隔をあけて配置された複数の強磁気バーを有する前記基板と、
強磁性要素の上に配備された支持面と、
前記ハウジング内の少なくとも１つの抽出ポートと
を含む、磁気分離のためのカートリッジ。
【請求項25】
特定のピッチ範囲で異なる磁化を有する磁性体を分離するように位置づけられた２つの抽出ポートを有する、請求項２４に記載のカートリッジ。
【請求項26】
前記バーはガラス上に金属層を含み、前記バーは、前記基板の長さに対して垂直である、請求項２４又は２５に記載のカートリッジ。
【請求項27】
細胞を磁性にするために、前記細胞が溶液中にある間に磁性材料を前記細胞上又は前記細胞内に提供することと、前記磁性細胞を含む前記溶液を、基板を有するカートリッジ中に装填することと、
前記基板上の間隔をあけて配置された複数の磁気バーを横切って上向きに前記溶液を移動させることと、
前記磁性細胞に磁界を印加すること
を含む、細胞を分離するための方法。
【請求項28】
前記磁気バーは、前記基板の第１の部分から前記基板の第２の部分に向かって徐々に増加するピッチゾーンを提供するように間隔をあけて配置される、請求項２７に記載の方法。
【請求項29】
酸化鉄含有量に基づいて前記細胞を分離することを更に含む、請求項２７又は２８に記載の方法。
【請求項30】
前記磁性要素は２つ以上のピッチゾーンにグループ化される、請求項２７又は２８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
発明の分野は、細胞及びその他の微粒子を分離するための強磁性の方法及び装置である。
【背景技術】
【0002】
多くの医療試験及び研究分野では、溶液から細胞を分離する必要がある。磁気ラチェットは、この目的に使用される１つの技術である。磁気ラチェットは、磁気ビーズを特定の種類の細胞、生物学的因子、又は分析物に結合又は組み込むことによって動作し、これによりそれらを磁性体にする。磁気分離力は磁性体にその後印可され得、磁性体を溶液から分離可能にする。一般的に、磁気ビーズは、例えば、５ミクロンから最低約５０～１００ｎｍまでの範囲のミクロンスケール又はナノスケールのビーズである。磁気ラチェットは過去に様々な程度の成功を収めてきたが、改良された磁気ラチェットの方法及び装置を実現するには工学的な課題が残っている。
【発明の概要】
【0003】
磁性体の磁気分離のためのシステムは、基板上に一列に間隔をあけて配置された複数の強磁性要素を含む。支持面は強磁性要素のベクトル上に位置づけられ、粒子又は細胞を受け入れるように構成される。磁界発生器は支持面に隣接して位置づけられ、完全放射状ハルバッハ配列に配列された複数の永久磁石を有する回転ホイールを含み得る。磁性基板及び回転磁界は、重力に対して非ゼロの角度配向を有し得る。強磁性要素間のピッチ又は間隔は、基板上の高さが上がるにつれて増加し得る。
【0004】
細胞を分離するための方法は、細胞を磁性にするために、細胞が溶液中にある間に磁性材料を細胞上又は細胞中に提供することを含む。磁性体を含む溶液は基板中に装填される。溶液は、間隔をあけて配置された複数の磁性要素を横切って上向きに（ｕｐｈｉｌｌ）移動させられる。磁性要素は、基板の第１の部分から基板の第２の部分に向かって徐々に増加するピッチゾーンを提供するように間隔をあけて配置され得る。
【図面の簡単な説明】
【0005】
図面において、同じ要素番号は各図において同じ要素を指し示す。
【0006】
【図1】磁気ラチェット装置の斜視図である。
【図3】流体ポンプ動作を実施するためにカートリッジと接続するピペットの正面図である。
【図4A】容器から溶液を引き込むカートリッジの正面図である。
【図7】代替の実施形態のカートリッジの斜視図である。
【図10】別の代替の実施形態のカートリッジの斜視図である。
【図12】別の代替の実施形態のカートリッジの斜視図である。
【図18A】任意のカートリッジで使用され得る磁気バーの配置の概略図である。
【図18B】任意のカートリッジで使用され得る磁気バーの配置の概略図である。
【図20】代替の磁気ラチェット装置の斜視図である。
【図22】磁気ラチェットを実施するための代替のカートリッジの斜視図である。
【図24】磁気ラチェットを実施するための別の代替のカートリッジの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0007】
図１及び図２は、従来の設計に比べて利点を有する新規の磁気ラチェット装置の一例を示す。装置又は器具３０は、カートリッジレセプタクル３６を有し、ハウジング３２の前面にディスプレイ３４を含み得る。カートリッジレセプタクル３６内のカートリッジスロット３８は、図３～図１３に示すカートリッジ６０の内の１つ等のカートリッジ６０を受け入れるように適合されている。ハウジング３２は、装置３０の向きを、例えば、図１に示した垂直又は直立位置から水平位置まで、また垂直と水平との間の任意の傾斜角を調整可能にする傾斜プラットフォーム４０上に支持され得る。図２に示すように、装置３０は、磁性体又は細胞を分離するために使用される磁界を創出するための磁界発生器４４を含む。磁界発生器は、モータ５０によって回転させられる磁気ホイール４６を有する磁気ホイールアセンブリであり得る。磁気ホイール４６は、完全放射状ハルバッハ配列に配列された複数の永久磁石を有し得る。磁界発生器４４は、代わりに、ハイブリッド電磁石及び希土類磁性平面界発生器でもあり得る。回転数センサ４８とモータ５０用のコントローラとは、制御回路５２に電気的に接続される。
【0008】
使用時、磁性体を含む溶液は、図３に示すように、随意にピペット５８を使用して、カートリッジ６０内の基板９４中に導入される。ここで使用するとき、磁性体とは、磁界の影響を受けて動き得るという意味で、磁性である又は磁性にされた細胞又は粒子を意味する。或いは、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、溶液は、カートリッジ６０の下端の入口部６４中に引き込まれ得る。図５Ａ及び５Ｂに示すように、溶液は入口部６４からカートリッジ６０の抽出領域まで上昇する。図５Ｃは、装置３０のカートリッジスロット３８に取り付けられたカートリッジ６０を示す。
【0009】
図５Ａ～図６Ｂを参照すると、磁性細胞又は粒子と非磁性細胞又は粒子との両方がカートリッジの底部チャンバ中に引き込まれる。ピペット又はポンプは試料全体をカートリッジ中に引き込む。磁界発生器２２は、液体試料内の磁性体を、強磁気バー又は微細構造体を有する基板の表面上に引き寄せる磁界を創出する。非磁性体はカートリッジの底部チャンバの溶液中に残るであろう。磁界発生器４４が振動磁界を生み出すと、磁性体は基板を垂直に上方に移動し、抽出チャンバ又は領域７０に捕捉される。非磁性粒子はカートリッジの底部チャンバに残る。
【0010】
図４Ｃに示すように、カートリッジ６０は、カートリッジ本体６３内に強磁性チップ６５を保持するカートリッジ本体６３にねじ止めされ得るバッキングプレート６１を含み得る。強磁性チップ６５は、ガスケット又は接着スペーサ６７上に設置され得る。ピペット又はポンプインターフェースフィッティング７９は、カートリッジ本体６３の上部に設けられる。プランジャ又はリードスクリュー７７は、抽出ポートを開閉するために使用され得る。
【0011】
図６Ａ及び図６Ｂに示すように、磁性体を含む抽出領域又はチャンバ７０をカートリッジ６０内の残りの溶液６５から閉鎖又は密封するために、抽出ゲート又はロック７２は、所定の位置にその後移動させられる。抽出ゲート７２は、例えば、カートリッジ６０の外側にあるノブ７６を引く又は押すことによって手で操作でき、ガスケットにカートリッジ内のチャネルを閉鎖させる。磁性体６７は、抽出ポート７４を介してカートリッジ６０からその後抽出され得る。抽出ゲート７２の使用は、精製された細胞集団の維持において利点を提供する。抽出ゲートの代替の形式も使用され得る。例えば、制御回路５２によって電気的に動作する抽出ゲートが使用され得る。或いは、磁気バリアが随意に使用され得る。
【0012】
カートリッジ内に残る非磁性体を含む溶液は廃棄され、カートリッジは洗浄され得、再利用され得る。或いは、カートリッジは、使い捨て用に設計され得、磁性体が抽出された後に廃棄され得る。使い捨ては、潜在的に無菌システムを提供し得る。抽出ポート７４は、以下に説明するように、カートリッジの磁気バー又は要素の列又は行の端にないことが好ましい。
【0013】
図７～図９を参照すると、代替のカートリッジ８０では、シップ（ｓｉｐ）チップ８２及び抽出チップ８４がカートリッジの底部に設けられる。カートリッジ８０は、抽出された磁性体の純度を最大にするように示した垂直の向きに使用される。シップチップ８２は、溶液試料を装填チャンバ８６中に引き込む。磁性体は、上に説明したように、磁界を介して分離される。分離後、抽出ゲート７２は閉鎖され、磁性体６７が抽出チップ８４を通じてカートリッジから引き出される。
【0014】
図１０は、以下で論じるように、特定のピッチ範囲で異なる磁化を有する細胞を分離するように位置づけられた入力ウェル７３、２つの抽出ゲート７２、及び２つの抽出ポート７４を有する別の代替のカートリッジ９０を示す。これにより、カートリッジ９０が複数の細胞集団を分離可能にする。例えば、第１の抽出ゲート及び第１の抽出ポートは、カートリッジのピッチ１２～３０で抽出するように位置づけられ得る一方で、第２の抽出ゲート及び第２の抽出ポートは、カートリッジのピッチ３２～５０で抽出するように位置づけられ得る。
【0015】
図１１Ａ及び図１１Ｂは、傾斜した角度ＡＡで動作するカートリッジ９０を示す。テスト結果は、基板が傾斜した角度の場合の磁性体の分離が、（磁性基板が水平の場合の）角度０度に比べて改善されることを示している。角度ＡＡは０°～９０°の範囲であり得るが、テスト結果は、３０、４５、６０、又は７５～９０°のより高い範囲が適切に機能することを示す。正の角度ＡＡは純度と収率との両方を向上させる。短期間（１０分間）の細胞懸濁液では重力がこれほど大きな役割を果たすとは予想されなかったため、これは驚くべき結果である。
【0016】
【0017】
図１４～図１７は、磁界発生器４４によって生成され得る磁気波形を示す。図１４の連続正弦波磁界は、１０～１２００ガウスの振幅、１～５０Ｈｚの周波数、連続磁化、及び０～９０°の接線と法線との間の位相シフトを有し得る。（磁性基板９４に平行な）接線磁界と（磁性基板に垂直又は直角な）法線磁界とは異なる振幅を有し得る。図１４はまた、完全ハルバッハ配列のコンベヤベルト１０２として提供される磁界発生器４４の実施形態を示す。磁界発生器４４はまた、完全放射状ハルバッハ配列１０６又は多極電磁コイルアセンブリ１０４として提供され得る。これらの３つの種類の磁界発生器４４の各々は、図１４の磁界を発生するために使用され得る。テスト結果は、磁性体の分離が部分ハルバッハ配列ではなく完全ハルバッハ配列を有する装置３０を使用して改善されることを示唆する。完全ハルバッハ配列を使用することは、磁束密度の強度を２００％増加させ得、スループットを増加させる。
【0018】
【0019】
図１４に示すように、上部１３２は、溶液チャネル１３４を提供する磁性要素１２０の上部の支持面１３０の上に間隔をあけて配置される。支持面１３０は、基板上の薄い（例えば、１ミクロンの）コンフォーマルコーティングであり得る。投入チャネル又はチューブ１４０は、溶液を基板９４中に投入するために、上部と支持面との間のチャンバに通じる上部１３２の上に設けられ得る。
【0020】
【0021】
カートリッジ６０の各々は、図１８Ａに示すように、磁性要素又はバー１２０のベクトルを有する磁性基板９４を有する。隣接する磁気バー１２０間のピッチ間隔又はギャップ１５０は、改善された一次元磁気ラチェットを提供するように、基板の下端から高端まで徐々に増加し得る。各ギャップ１５０は、図１８Ａの矢印で指し示したベクトル方向において、前のギャップよりも約２μｍ～約１０μｍ広くてもよい。典型的な基板ピッチ（バーの中心間の距離）は、基板内の位置に応じて、１０μｍ～１００μｍの範囲であり得る。しかしながら、ピッチ増分レベルも変化し得る。これらは２つの別個のパラメータである。通常１０～１００μｍの範囲の“要素ピッチ”と、通常２μｍ～１０μｍの範囲の“ピッチ増分”である。一例として、基板は２０個のピッチゾーン又は間隔をあけて配置された磁気バーのグループを有し、各ピッチゾーンは、例えば、２ｍｍのスパンである。第１のピッチゾーンでは、磁気バーは１０ミクロンのピッチで間をあけて配置される。隣接する又は隣の第２の又は次のピッチゾーンは、１２ミクロンのピッチで間隔をあけて配置された磁気バーを有し、第３のピッチゾーンは、１４ミクロンのピッチで間隔をあけて配置された磁気バーを有する等々であり、各ピッチゾーンのピッチは、２ミクロンずつ、最大５０μｍの終了ピッチまで徐々に増加する。別の例では、第１のピッチゾーンは１０μｍの開始ピッチを有し、第２のピッチゾーンは２０ミクロンのピッチを有する等々であり、最大１００μｍの最終ピッチ（すなわち、１０、２０、３０、４０・・・１００ミクロンのピッチ）である。
【0022】
ピッチ間隔の例を図１９Ａ及び図１９Ｂに示す。基板は、ピッチゾーン１６０及び１６２に概念的に分割され得る。磁気バーは、ＮｉｘＦｅｙ，ＮｉｘＭｏｙＦｅｚ，ＣｕｘＭｎｙＡｌｚ，ＣｕｘＭｎｙＩｎｚ，ＣｕｘＭｎｙＳｎｚ，ＮｉｘＭｎｙＡｌｚ，ＮｉｘＭｎｙＩｎｚ，ＮｉｘＭｎｙＳｎｚ，ＮｉｘＭｎｙＳｂｚ，ＣｏｘＭｎｙＡｌｚ，ＣｏｘＭｎｙＳｉｚ，ＣｏｘＭｎｙＧａｚ，ＣｏｘＭｎｙＧｅｚ，ＰｄｘＭｎｙＡｌｚ，ＰｄｘＭｎｙＩｎｚ，ＰｄｘＭｎｙＳｎｚ，ＰｄｘＭｎｙＳｂｚ，ＦｅｘＮｉｙＣｏｚ，ＣｕｘＮｉｙＦｅｚ，及び／又はＦｅｖＮｉｗＡＬｘＣｏｙＣｕｚ等の軟磁性合金からなり得る。
【0023】
図１８Ｂに示すような列及び行内のピラーのマトリックスではなく、バー１２０の単一ベクトルを有する磁性基板９４を有するカートリッジ６０を使用することは、改善された結果をもたらす。図１８Ａのバー１２０の単一ベクトルは、驚くべきことに、図１８Ｂのアレイ／マトリックスで観察される細胞の詰まりを軽減又は回避する。図１８Ｂのピラー設計は、面内磁界バイアスに対してより敏感である。このことは、細胞を輸送させ得、互いに衝突させるので最終的には凝集させ得る。細胞凝集体は磁気ラチェット輸送挙動が大きく異なるため、細胞凝集体は磁気分離の品質を歪め得る。例えば、（磁気ビーズが殆どない）低いシグナルを有する細胞が（磁気ビーズが多い）高いシグナルを有するセルと凝縮する場合、凝集体は、対象細胞の純度が低下し得る高いピラーピッチに移動するであろう。
【0024】
その他のアスペクト比（“パンケーキ”又は“極”）では効果的な分離に必要な種類の界が生成されないため、小さな機構（５～２０ミクロン）対する１：１の高さ：幅が重要である。各磁気バー１２０は、磁界発生器４４からの外部から印加された磁界を増幅するので、磁気バーの密度が高くなると、基板１平方センチメートルあたりの磁気エネルギー密度は増加する。平方センチメートルあたりの磁気エネルギーが高くなると、磁性要素の充填率が低い場合と比較して、細胞が基板上でより速く輸送され得るため、より高いスループットを生む。同様の概念が導電率にも当てはまる。シリコンウェーハへのドーピングと同様に、磁気充填量を増やすことにより、印加される磁界をより大きく増幅可能にする。
【0025】
ビーズのサイズではなく鉄含有量に基づいて磁気ビーズを選択することによって、分離結果が向上し得る。分離は、外部表面マーカー抗原に結合した磁気ビーズを有する細胞に限定されず、鉄含有ビーズを内部に取り込む異なる能力を有する生細胞集団によっても可能である。上記の説明は主に細胞に言及しているが、説明した装置及び方法はその他の種類の粒子の使用にも同様に適用される。
【0026】
図２０～図２２は、代替のカートリッジ１８０から液体を移動させるための、蠕動ポンプ等のポンプ１７０を有する代替の装置１６８を示す。ポンプチューブ１７２は、ポンプ入口部１９２を図２２に示したカートリッジ１８０上のバルブ１８６に接続する。ポンプ１７０の出口部は、排出又は廃棄容器につながる廃棄チューブ１７４に接続される。図２２を参照すると、カートリッジ１８０は、図４Ａ～図４Ｃに示したカートリッジに関して上に説明したように、カートリッジ本体に取り付けられたバッキングプレートと、ガスケット又は接着スペーサ上の強磁性チップとを備えて構築され得る。カートリッジ１８０は試料リザーバ１８２を有し、これはシリンジ本体として提供され得る。カートリッジは、抽出ロックゲートバルブ１８４、細胞洗浄ポート１８８、細胞抽出ポート１９０、及び廃棄出口ポート１９２を含む。
【0027】
図２３Ａ～図２３Ｄを参照すると、使用中、カートリッジ１８０は緩衝液で満たされる。図２２に示すようにバルブ１８６が第１の位置にある場合、図２３Ａに示すように、ポンプ１７０は緩衝液をリザーバ１８２からカートリッジ中に引き込む。次に、バルブ１８６は第２の位置に移動させられ、試料をカートリッジ１８０中に引き込むためにポンプが作動させられる。図２３Ｂ及び図２３Ｃに示すように、磁性細胞が捕捉され、磁気ラチェットが上に説明したように実施される。抽出された細胞又は粒子が隔離されて抽出ロック１８４がその後閉鎖され、図２３Ｄに示すように、それらは細胞抽出ポート１９０を介してカートリッジ１８０から溶出される。
【0028】
図２１は、分析器１６８を制御するためのユーザインターフェースを有するタブレット又は類似のデバイス２３０を示す。デバイス２３０は、ケーブル２３２又は無線接続を介して分析器１６８に接続される。デバイスはまた、分析器の動作パラメータ及び状態も表示し得る。一実施形態では、デバイス２３０は、分析器１６８の状態、及びカートリッジの内外に移動した液体の体積を表示し得る。分離ステップの継続時間等のその他のデータも表示され得る。分析器１６８は、例えば、カートリッジを満たすステップ、試料を注入するステップ、試料を分離するステップ、及びカートリッジ又はリザーバから液体を吸引するステップのためのタッチアイコンを含み得るデバイス２３０のタッチスクリーンを介して制御され得る。カートリッジのポンプ及びバルブの動作は、分析器１６８の自動動作を提供するために、アクチュエータ又はモータを介して自動化され得る。
【0029】
図２４は、カートリッジ本体２０１にねじ止めされたカートリッジ本体バッキングプレート２０３を有し、カートリッジ２００内に強磁性チップ２０５を保持する別の代替のカートリッジ２００を示す。試料リザーバ２０２がカートリッジ本体２０１内に形成される。第１及び第２の可撓性ゲートバルブ２０４Ａ及び２０４Ｂは、試料注入部及び試料リザーバを提供する。バッファポート２０６、流体ポンプポート２０８、及び細胞除去ポート２１０は、カートリッジの内外への液体の移動のための流体接続を提供する。カートリッジ２００は、上に説明したように、また図２５Ａ～図２５Ｄに示すように使用され得る。
【0030】
基板は、ガラス上に金属層を塗布し、フォトリソグラフィーを使用して磁気バーパターンをエッチングし、その後金属メッキすることによって製造され得る。ここで使用するとき、細胞への言及は、その他の微視的な粒子又は物体も含む。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図6A】
【図6B】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11A】
【図11B】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18A】
【図18B】
【図19A】
【図19B】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23A】
【図23B】
【図23C】
【図23D】
【図24】
【図25A】
【図25B】
【図25C】
【図25D】
【国際調査報告】