本発明は、液体試料および流体試料から粒子を分離し濃縮するための方法、デバイスおよびシステムに関する。ある態様において、分離/濃縮は、連続的な遠心分離工程によって達成される。特に、本発明の一局面は、第1のバルブ(111)によって連結された第1のチャンバ(101)と第2のチャンバ(103)とを少なくとも含み、第1のバルブの操作によって、第1のチャンバから第2のチャンバへの物質移送が制御される分離/濃縮デバイスに関する。ある態様において、バルブ操作は、手動、半手動、または自動で行うことが可能である。本発明の別の局面は、シングルチャンバまたはマルチチャンバの分離/濃縮器デバイス、ならびに使用のための方法およびシステムに関する。本発明の別の局面は、半手動アクチュエーションデバイス、ならびに特注の遠心分離機に備えられた自動慣性アクチュエーションデバイスおよび機械式アクチュエーションデバイス等の、バルブ操作のためのデバイスに関する。

【特許請求の範囲】
【請求項１】
デバイスによって処理される第1の流体試料を受け入れるための上側の流入口と物質を放出するための下側の流出口とを含む第1のチャンバと；
上側の流入口を有する第2のチャンバと；
前記第1のチャンバの前記下側の流出口を前記第2のチャンバの前記上側の流入口に連結している第1のチャネルと；
前記第1のチャネルに沿って配置され、前記第1のチャンバ中の物質が前記第2のチャンバへ流入することを防止する封止を形成する第1のバルブと
を備える、流体試料から微粒子を遠心分離によって分離するためのデバイス。
【請求項２】
前記第1のバルブが、第1のバルブチャンバを含み、かつ第1の位置と第2の位置との間で動くように操作可能であり、
前記第1の位置では、前記第1のバルブチャンバが前記第1のチャンバに開放され、前記第1のチャンバの前記下側の流出口から放出された前記物質を受け入れ可能であり、前記第2の位置では、前記第1のバルブチャンバが前記第2のチャンバの前記上側の流入口に開放され、前記物質を前記第2のチャンバの前記上側の流入口に入れることが可能である、請求項1記載のデバイス。
【請求項３】
前記第1のバルブが第3の位置を含み、該第3の位置では、前記第1のチャンバの前記下側の流出口が閉鎖され、物質が遠心力を受けて前記第1のチャンバの前記下側の流出口に堆積する、請求項1記載のデバイス。
【請求項４】
前記第1のバルブが定量バルブである、請求項1記載のデバイス。
【請求項５】
前記第1のバルブが定量溝を含む、請求項4記載のデバイス。
【請求項６】
前記第2のチャンバが、物質を放出するための下側の流出口を有する、請求項1記載のデバイス。
【請求項７】
前記デバイスによって処理される流体試料を受け入れるための上側の流入口を含む第3のチャンバと；
前記第2のチャンバの前記下側の流出口を前記第3のチャンバの前記上側の流入口に連結している第2のチャネルと；
前記第2のチャネルに沿って配置され、前記第2のチャンバ中の物質が前記第2のチャンバへ流入することを防止する封止を形成する第2のバルブと
をさらに備える、請求項6記載のデバイス。
【請求項８】
前記第2のチャンバまたは前記第3のチャンバが、物質を収集するための収集ウェルであり、該収集ウェルが、該第2のチャンバまたは該第3のチャンバの前記流入口から前記流体試料を受け入れる、請求項1または7記載のデバイス。
【請求項９】
前記第2のチャンバまたは前記第3のチャンバがスライドガラスである、請求項8記載のデバイス。
【請求項１０】
前記スライドガラスが顕微鏡用スライドガラスである、請求項9記載のデバイス。
【請求項１１】
収集ウェルを含む前記第2のチャンバまたは前記第3のチャンバが、該第2のチャンバまたは該第3のチャンバ中の前記試料の分析のために前記デバイスから取り外し可能である、請求項8、9、または10のいずれか一項記載のデバイス。
【請求項１２】
前記第2のバルブが、第2のバルブチャンバを含み、かつ第1の位置と第2の位置との間で動くように操作可能であり、
前記第2のバルブの前記第1の位置では、前記第2のバルブチャンバが前記第2のチャンバに開放され、前記第2のチャンバの前記下側の流出口から放出された前記物質を受け入れ可能であり、前記第2のバルブの前記第2の位置では、前記第2のバルブチャンバが前記第3のチャンバの前記上側の流入口に開放され、前記物質を前記第3のチャンバの前記上側の流入口に入れることが可能である、請求項7記載のデバイス。
【請求項１３】
前記第2のバルブが第3の位置を含み、該第3の位置では、前記第2のチャンバの前記下側の流出口が閉鎖され、物質が遠心力を受けて前記第2のチャンバの前記下側の流出口に堆積する、請求項7記載のデバイス。
【請求項１４】
前記第2のバルブが定量バルブである、請求項7記載のデバイス。
【請求項１５】
前記第2のバルブが定量溝を含む、請求項14記載のデバイス。
【請求項１６】
前記第1のチャンバが、10ナノリットルから1リットルまでの範囲にある体積を有する、請求項1記載のデバイス。
【請求項１７】
前記第1のチャンバが、100マイクロリットルから10ミリリットルまでの範囲にある体積を有する、請求項1記載のデバイス。
【請求項１８】
前記第1のバルブに結合されたアクチュエータスリーブをさらに備えるデバイスであって、前記第1のチャネルおよび前記第1のバルブを囲むように構成された該スリーブアクチュエータが、前記第1のバルブに接触し、かつ前記スリーブアクチュエータが回動する際に前記第1のバルブを前記第1の位置から前記第2の位置へ動かすように適合された第1のカムを備える、請求項1記載のデバイス。
【請求項１９】
前記アクチュエータスリーブが、該アクチュエーションスリーブの過剰な回動を防止するように構成された少なくとも1つのストップタブをさらに備える、請求項18記載のデバイス。
【請求項２０】
前記アクチュエータが、前記第1のカムの反対に位置する第1のストップタブをさらに備える、請求項18記載のデバイス。
【請求項２１】
前記アクチュエータスリーブが、前記第1のチャネルの軸と交わる軸の周りを回動する、請求項18記載のデバイス。
【請求項２２】
前記第1のバルブおよび前記第2のバルブに結合されたアクチュエータスリーブをさらに備えるデバイスであって、該スリーブアクチュエータが、前記第1のチャネル、前記第1のバルブ、前記第2のチャネル、および前記第2のバルブを囲むように構成され、該スリーブアクチュエータが、第1のカムおよび第2のカムを含み、該第1のカムが、前記第1のバルブに接触し、かつ前記スリーブアクチュエータが第1の経路に沿って回動する際に前記第1のバルブを前記第1の位置から前記第2の位置へ動かすように適合され、該第2のカムが、前記第2のバルブに接触し、かつ前記スリーブアクチュエータが第2の経路に沿って回動する際に前記第2のバルブを前記第1の位置から前記第2の位置へ動かすように適合された、請求項7記載のデバイス。
【請求項２３】
前記第1のカムおよび前記第2のカムが逆方向に向いており、該第1のカムが、前記第1のバルブに接触し、かつ前記スリーブアクチュエータが一方向に回動する際に前記第1のバルブを前記第1の位置から前記第2の位置へ動かすように適合され、該第2のカムが、前記第2のバルブに接触し、かつ前記スリーブアクチュエータが反対方向に回動する際に前記第2のバルブを前記第1の位置から前記第2の位置へ動かすように適合された、請求項7記載のデバイス。
【請求項２４】
前記アクチュエータが、該アクチュエーションデバイスの過剰な回動を防止するように構成された少なくとも1つの内部ストップタブをさらに備える、請求項23記載のデバイス。
【請求項２５】
前記アクチュエータが、内部で前記第1のカムの反対に位置する第1の内部ストップタブをさらに備える、請求項124記載のデバイス。
【請求項２６】
前記アクチュエータスリーブが、前記第1のチャネルおよび前記第2のチャネルの軸と交わる軸の周りを回動する、請求項22記載のデバイス。
【請求項２７】
前記第1のバルブに結合されたアクチュエータをさらに備えるデバイスであって、該アクチュエータが、ピストンと前記デバイスに加えられた遠心力を受けてシャフトの周りを動くことが可能な慣性アームとを含み、該アームが、前記ピストンに力を加え、それにより、該ピストンを軸方向に変位させて前記第1のバルブを前記第1の位置から前記第2の位置へ動かすように適合された、請求項1記載のデバイス。
【請求項２８】
前記慣性アームを第1の位置に維持するように前記慣性アームに力を加えるバネをさらに備えるデバイスであって、前記遠心力が、前記慣性アームを第2の位置へ動かすように前記慣性アームに力を加え、前記遠心力が取り除かれると、前記慣性アームが前記第1の位置へ戻って前記ピストンに力を加え、それにより、該ピストンを軸方向に変位させて前記第1のバルブに接触させ、前記第1のバルブを前記第1の位置から前記第2の位置へ動かす、請求項27記載のデバイス。
【請求項２９】
前記第1のバルブおよび前記第2のバルブに結合されたアクチュエータをさらに備えるデバイスであって、該アクチュエータが、第1のピストンと、第2のピストンと、前記デバイスに加えられた遠心力を受けてシャフトの周りを動くことが可能な第1の慣性アームと、前記デバイスに加えられた遠心力を受けてシャフトの周りを動くことが可能な第2の慣性アームとを含み、該第1のアームが、前記第1のピストンに力を加え、それにより、前記第1のピストンを軸方向に変位させて前記第1のバルブを前記第1の位置から前記第2の位置へ動かすように適合され、該第2のアームが、前記第2のピストンに力を加え、それにより、前記第2のピストンを軸方向に変位させて前記第2のバルブに接触させ、前記第2のバルブを前記第1の位置から前記第2の位置へ動かすように適合された、請求項7記載のデバイス。
【請求項３０】
前記アクチュエータが、前記第1のピストンが軸方向に動き終わるまで、前記第2のピストンが軸方向に動くことを防止するインタロックをさらに含む、請求項29記載のデバイス。
【請求項３１】
前記流体試料が生体試料である、請求項1〜30のいずれか一項記載のデバイス。
【請求項３２】
前記流体試料が血液試料である、請求項1〜31のいずれか一項記載のデバイス。
【請求項３３】
前記第1のチャンバが細胞溶解緩衝液を含む、請求項1〜32のいずれか一項記載のデバイス。
【請求項３４】
前記細胞溶解緩衝液が血液細胞を溶解させる、請求項1〜33のいずれか一項記載のデバイス。
【請求項３５】
前記第2のチャンバまたは前記第3のチャンバのいずれかが、第2の流体試料または第3の流体試料を含む、請求項1〜34のいずれか一項記載のデバイス。
【請求項３６】
前記第1のバルブが手動で操作される、請求項1〜18のいずれか一項記載のデバイス。
【請求項３７】
前記第2のバルブが手動で操作される、請求項7〜18のいずれか一項記載のデバイス。
【請求項３８】
前記遠心分離が、固定角、スイングバケット、または特注の遠心分離機で行われる、請求項1〜37のいずれか一項記載のデバイス。
【請求項３９】
前記特注の遠心分離機が、前記第1のバルブに接触して前記第1のバルブを第1の位置から第2の位置へ動かすように前記第1のバルブに力を加える少なくとも1つの外部アームを備える機構を備える、請求項38記載のデバイス。
【請求項４０】
前記特注の遠心分離機が、前記第1のバルブに接触して前記第1のバルブを第1の位置から第2の位置へ動かすように前記第1のバルブに力を加える第1の外部アームを動かす第1の機構と；前記第2のバルブに接触して前記第2のバルブを第1の位置から第2の位置へ動かすように前記第2のバルブに力を加える第2の外部アームを動かす第2の機構とをさらに備える、請求項39記載のデバイス。
【請求項４１】
前記機構が空気シリンダである、請求項39または40記載のデバイス。
【請求項４２】
デバイスによって処理される第1の流体試料を受け入れるための上側の流入口と物質を放出するための下側の流出口とを含む第1のチャンバと；
前記第1のチャンバの前記下側の流出口を収集チャンバの前記上側の流入口に連結している第1のチャネルと；
前記第1のチャネルに沿って配置され、前記第1のチャンバ中の物質が前記収集チャンバへ流入することを防止する封止を形成する第1のバルブと
を備える、流体試料から微粒子を遠心分離によって分離するためのデバイス。
【請求項４３】
収集チャンバが、前記第1のチャンバの前記流出口から物質を受け入れるために前記デバイスに隣接して位置している、請求項42記載のデバイス。
【請求項４４】
前記収集チャンバが、前記物質を収集するための収集ウェルであり、該収集ウェルが、前記収集チャンバの前記上側の流入口から前記流体試料を受け入れる、請求項42記載のデバイス。
【請求項４５】
前記収集チャンバがスライドガラスである、請求項42記載のデバイス。
【請求項４６】
前記スライドガラスが顕微鏡用スライドガラスである、請求項45記載のデバイス。
【請求項４７】
前記収集チャンバが、前記収集チャンバの前記収集ウェル中の前記試料の分析のために前記デバイスから取り外し可能である、請求項42、43、44、45、または46のいずれか一項記載のデバイス。
【請求項４８】
マルチチャンバ分離デバイスの第1のチャンバに流体試料を入れる工程；
前記第1のチャンバ中の前記流体試料を遠心分離することにより、前記微粒子を前記流体試料から分離して前記第1のチャンバに堆積させる工程；
前記第1のチャンバ中に堆積した前記微粒子の少なくとも一部が第2のチャンバへ流れ込むようにバルブを操作する工程；および
前記第2のチャンバ中に堆積した前記微粒子を遠心分離することにより、前記微粒子を前記流体試料からさらに分離して前記第2のチャンバに堆積させる工程
を含む、流体試料から微粒子を分離する方法。
【請求項４９】
第1のチャネルによって第2のチャンバに連結された第1のチャンバを備えるデバイスであって、該第1のチャネルが、前記第1のチャンバと前記第2のチャンバとの間で物質が流入することを防止可能な第1のバルブを含む、デバイスを提供する工程；
微粒子を含む流体試料を前記第1のチャンバに導入する工程；
前記デバイスを所定の時間遠心分離することにより、前記微粒子を前記流体試料から分離して前記第1のチャンバの流出口付近に堆積させる工程；
前記分離した微粒子が前記第1のチャンバから前記第2のチャンバへ移動することが可能となるように第1のバルブを操作する工程；および
前記デバイスを所定の時間遠心分離することにより、前記微粒子を前記流体試料からさらに分離して第2のチャンバの底部またはその付近に堆積させる工程
を含む、流体試料から微粒子を分離する方法。
【請求項５０】
前記デバイスの前記第2のチャネルが、下側の流出口を備え、前記デバイスが、第2のチャネルによって前記第2のチャンバの前記流出口に連結された第3のチャンバをさらに備え、前記第2のチャネルが、前記第2のチャンバと前記第3のチャンバとの間で物質が流入することを防止可能な第2のバルブを含む、方法であって、
前記分離した微粒子が前記第2のチャンバから前記第3のチャンバへ移動することが可能となるように第2のバルブを操作する工程；および
前記デバイスを所定の時間遠心分離することにより、前記微粒子を前記流体試料をからさらに分離して第3のチャンバの底部またはその付近に堆積させる工程
をさらに含む、請求項49記載の方法。
【請求項５１】
前記流体試料が生体試料である、請求項48〜51のいずれか一項記載の方法。
【請求項５２】
前記流体試料が血液試料である、請求項48〜51のいずれか一項記載の方法。
【請求項５３】
前記第1のチャンバが細胞溶解緩衝液を含む、請求項48〜52のいずれか一項記載の方法。
【請求項５４】
前記細胞溶解緩衝液が血液細胞を溶解させる、請求項48〜53のいずれか一項記載の方法。
【請求項５５】
前記第2のチャンバまたは前記第3のチャンバのいずれかが、第2の流体試料または第3の流体試料を含む、請求項48〜54のいずれか一項記載の方法。
【請求項５６】
前記第1のバルブが手動で操作される、請求項48〜55のいずれか一項記載の方法。
【請求項５７】
前記第2のバルブが手動で操作される、請求項49〜55のいずれか一項記載の方法。
【請求項５８】
前記遠心分離が、固定角、スイングバケット、または特注の遠心分離機で行われる、請求項49〜57のいずれか一項記載の方法。
【請求項５９】
操作中、前記バルブが第1の位置から第2の位置へ動く、請求項49〜58のいずれか一項記載の方法。
【請求項６０】
バルブを第1の位置から第2の位置へ動かす前記操作が、該バルブに係合し、かつ該バルブを操作するように適合された作動機構を提供する工程を含む、請求項49〜59のいずれか一項記載の方法。
【請求項６１】
(i)デバイスによって処理される第1の流体試料を受け入れるための上側の流入口と物質を放出するための下側の流出口とを含む第1のチャンバと、
上側の流入口を有する第2のチャンバと、
前記第1のチャンバの前記下側の流出口を前記第2のチャンバの前記上側の流入口に連結している第1のチャネルと、
前記第1のチャネルに沿って配置され、前記第1のチャンバ中の物質が前記第2のチャンバへ流入することを防止する封止を形成する第1のバルブと
を備えるデバイス；および
(ii)遠心分離機
を含む、流体試料から微粒子を遠心分離によって分離し濃縮するシステム。
【請求項６２】
前記第2のチャンバが下側の流出口を備え、かつ
前記デバイスが、
該デバイスによって処理される流体試料を受け入れるための上側の流入口と物質を放出するための下側の流出口とを含む第3のチャンバと；
前記第2のチャンバの前記下側の流出口を前記第3のチャンバの前記上側の流入口に連結している第2のチャネルと；
前記第2のチャネルに沿って配置され、前記第2のチャンバ中の物質が前記第3のチャンバへ流入することを防止する封止を形成する第2のバルブと
をさらに備える、請求項61記載のシステム。
【請求項６３】
前記遠心分離機が、固定角、スイングバケット、または特注の遠心分離機である、請求項61記載のシステム。
【請求項６４】
前記特注の遠心分離機が、前記第1のバルブに接触して前記第1のバルブを第1の位置から第2の位置へ動かすように前記第1のバルブに力を加える少なくとも1つの外部アームを備える機構を備える、請求項63記載のシステム。
【請求項６５】
前記特注の遠心分離機が、前記第1のバルブに接触して前記第1のバルブを第1の位置から第2の位置へ動かすように前記第1のバルブに力を加える第1の外部アームを動かす第1の機構と；前記第2のバルブに接触して前記第2のバルブを第1の位置から第2の位置へ動かすように前記第2のバルブに力を加える第2の外部アームを動かす第2の機構とをさらに備える、請求項63記載のシステム。
【請求項６６】
前記第2のチャンバまたは前記第3のチャンバが、物質を収集するための収集ウェルであって、該収集ウェルが、該第2のチャンバまたは該第3のチャンバの前記流入口から前記流体試料を受け入れる、請求項61または62記載のシステム。
【請求項６７】
前記第2のチャンバまたは前記第3のチャンバがスライドガラスである、請求項61または62記載のシステム。
【請求項６８】
前記スライドガラスが顕微鏡用スライドガラスである、請求項67記載のシステム。
【請求項６９】
収集ウェルを含む前記第2のチャンバまたは前記第3のチャンバが、該第2のチャンバまたは該第3のチャンバ中の前記試料の分析のために前記デバイスから取り外し可能である、請求項61〜68のいずれか一項記載のシステム。

【図２】

【図３】

【図４Ａ】

【図４Ｂ】

【図４Ｃ】

【図４Ｄ】

【図４Ｅ】

【図５】

【図６】

【図７】

【図８】

【図９】

【図１０Ａ】

【図１０Ｂ】

【図１０Ｃ】

【図１０Ｄ】

【図１０Ｅ】

【図１１Ａ】

【図１１Ｂ】

【図１１Ｃ】

【図１１Ｄ】

【図１１Ｅ】

【図１１Ｆ】

【図１２】

【図１３】

【図１４Ａ】

【図１４Ｂ】

【図１４Ｃ】

【図１５】

【図１６Ａ】

【図１６Ｂ】

【図１６Ｃ】

【図１６Ｄ】

【図１６Ｅ】

【図１７Ａ】

【図１７Ｂ】

【図１７Ｃ】

【図１７Ｄ】

【図１８】

【図１９】

【図２０】

【図２１】

【図２２】

【図２３】

【図２４】

【図２５】

【図２６】

【図２７】

【図２８】

【図２９】

【図３０】

【公表番号】特表２０１２−５２５２５７（Ｐ２０１２−５２５２５７Ａ）
【公表日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５０８７８４（Ｐ２０１２−５０８７８４）
【出願日】平成２２年４月３０日（２０１０．４．３０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１０／０３３２１６
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／１２７２７８
【国際公開日】平成２２年１１月４日（２０１０．１１．４）
【出願人】（３０１０６９８５６）トラスティーズ　オブ　ボストン　ユニバーシティ (15)
【出願人】（５１１２６４２５０）フラウンホーファー　ユーエスエイ　インコーポレイテッド (1)
【Ｆターム（参考）】