濃縮されたミクロビーズを形成するためのフローフォーカシング方法及びシステム、並びにそのシステムに形成されたミクロビーズ
濃縮されたミクロビーズ集団を形成するための方法及びシステムにおいて、ポリマー溶液及び／又は懸濁液は、媒体に溶解及び／又は分散したポリマーを含む。ポリマー溶液及び／又は懸濁液を集束するように、集束流体のストリームとポリマー溶液及び／又は懸濁液のストリームとが流体プールの方へ、かつ相互の交差点内へ流れる。ポリマー溶液及び／又は懸濁液のストリームが、流体プール内でミクロビーズを形成する。流体プール内のミクロビーズを濃縮するように、流体プール内から集束流体の一部を取り出す。システムはフローフォーカシング装置と液体含有セルを含む。フローフォーカシング装置はポリマーノズルと集束ノズルを含む。セルは流体プールを含み、かつ出口ポートを有し、このポートを介して流体プールから集束流体を取り出す。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（発明の分野）
本発明は、一般的にミクロビーズを形成するための方法及びシステム、より詳細には、濃縮されたミクロビーズを形成するためのフローフォーカシング(flow focusing)方法及びシステム並びにさらにそのシステムに形成されたミクロビーズに関する。
【背景技術】
【０００２】
（発明の背景）
ミクロビーズ（例えば、ポリマーミクロビーズ等）の大規模製造は種々のパラメーターの制御を斟酌することが好ましいだろう。いくつかのこれらのパラメーターとして、とりわけ、（ｉ）ビーズ径、（ii）単分散度、（iii）ビーズ面の形態と機能性、及び／又は（iv）生産速度（すなわち、高処理を可能にするように）の制御が挙げられる。
ナノ粒子（例えば量子ドット（ＱＤ））をポリマーミクロビーズに結合する作用は（例えば、診断用途に使うため）、さらなる製造課題をもたらすことがあり、及び／又は高品質で均一かつ安定なポリマービーズの必要性を高めうる。ポリマーミクロビーズに対するこれら及び他の使用の可能性は、ポリマーミクロビーズを形成するための大規模方法及びシステムの相当な必要性を生じさせうる。
フローフォーカシング手法を利用する、ポリマーミクロビーズ（又は「ミクロスフェア」と呼ばれることもある）の既知の製造プロセスがある。この点で発行された米国特許第6,116,516号（Ganan-Calvo）が実例となる。しかし、これまでに、とりわけ一工程法において、ナノ粒子（例えば、特に、ＱＤ及び／又は磁性ナノ粒子）を組み入れたポリマーミクロビーズを製造するために該フローフォーカシング手法をどうやって適応させうるかは当業者に容易には分からなかったであろう。すなわち、既知プロセスは、該ポリマーミクロビーズの大規模生産と関連して使うために容易には適応できなかっただろう。
【０００３】
従って、ポリマーミクロビーズの大規模製造のための新規な方法とシステムが要望されている。
従来技術のフローフォーカシング手法は、おそらく一つにはプロセス中で相当な体積の「廃」液を使用することが理由で、大量（例えば、数グラムの集団質量を有するミクロビーズの量）のミクロビーズの製造にはやや不適であったであろう。以前に相当量の液体が使用されていたのは集束液体の実質的な流速に原因があった可能性が大きい。この問題、すなわち、ポリマーミクロビーズを形成するためのフローフォーカシング手法によって従来用いられてきた大量の液体に対処すること、に効果的に取り組んでこの問題を独創的に解決することが望ましいだろう。このことがミクロビーズの現在の生産速度を厳しく制限している可能性があるからである。使用する集束流体の量を最小限にし、及び／若しくは低減しうるか、並びに／又は生成する集束流体の量をさらにうまく制御できる方法とシステムが要望されている。
従来技術のミクロビーズ製造方法から起こる可能性のある重大な関心事は、そうして製造されたミクロビーズの濃度が一般的に低かったことであろう。おそらく部分的に従来技術で必要な集束液体の体積のため、ミクロビーズは典型的に生成物溶液中に比較的低い濃度でしか存在できない（例えば、<0.02wt%）。従って、多くのミクロビーズ応用では、多かれ少なかれ広範な基礎に基づき、ミクロビーズを使用可能な濃度まで引き上げるために追加工程（例えば、１回以上の遠心分離）を使用したであろう。その点で、より高い濃度でミクロビーズを形成又は製造するための方法とシステムが要望されているだろう。好ましくは、該方法又はシステムは何らかの追加の濃縮工程を行う如何なる必要性をも最小限にし、低減し、又は完全に排除するであろう。
【発明の概要】
【０００４】
従って、本発明の１つの好ましい実施形態の目的は、ミクロビーズを形成するための方法及び／又はシステムを提供することである。
本発明の１つの好ましい実施形態の目的は、ポリマーミクロビーズを形成するための方法及び／又はシステムを提供することである。
本発明の１つの好ましい実施形態の目的は、ミクロビーズの大規模及び／又は高処理製造のための方法及び／又はシステムを提供することである。
本発明の１つの好ましい実施形態の目的は、（ｉ）ビーズ径、（ii）単分散度、（iii）ビーズ面の形態と機能性、及び／又は（iv）生産速度の高い制御が得られる、ミクロビーズを形成するための方法及び／又はシステムを提供することである。
本発明の１つの好ましい実施形態の目的は、ＱＤなどのナノ粒子と結合するミクロビーズの大規模製造のための方法及び／又はシステムを提供することである。
本発明の１つの好ましい実施形態の目的は、高品質、均一及び／又は安定なミクロビーズの大規模製造のための方法及び／又はシステムを提供することである。
本発明の１つの好ましい実施形態の目的は、高度に縮小した体積のミクロビーズの大規模製造のための方法及び／又はシステムを提供することである。
本発明の１つの好ましい実施形態の目的は、ミクロビーズの大規模製造のための方法及び／又はシステムであって、ミクロビーズを濃縮するためのその後の遠心分離工程のいずれの必要性をも低減し、最小限にし、及び／又は排除する方法及び／又はシステムを提供することである。
本発明の１つの好ましい実施形態の目的は、ミクロビーズの大規フローフォーカシング製造のための方法及び／又はシステムであって、使用する集束流体の量を低減し、及び／又は最小限にし、並びに／或いは生成される集束流体の量をよりうまく制御できる方法及び／又はシステムを提供することである。
本発明の１つの好ましい実施形態の目的は、ミクロビーズの大規模フローフォーカシング製造のための方法及び／又はシステムであって、使用する集束流体の少なくとも一部を再利用させるのに適応している方法及び／又はシステムを提供することである。
本発明の目的は、従来技術に付随する上記欠点の１つ以上を除去又は軽減すること、及び／又は本発明の上記目的の１つ以上を達成することである。
【０００５】
本発明により、１以上の濃縮されたミクロビーズ集団を形成する方法を開示する。本方法は、工程（ａ）、（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）を含む。工程（ａ）において、ポリマー溶液及び／又は懸濁液の被集束(focused)ストリームを流体プールの方へ流す。前記ポリマー溶液及び／又は懸濁液は、媒体に溶解及び／又は分散したポリマーを含む。工程（ｂ）において、集束流体の集束ストリームを流体プールの方へ、かつ前記被集束ストリームとの交差点内へ流す。工程（ｃ）において、流体プール内でミクロビーズを形成するように、集束ストリームと被集束ストリームを相互に交差点から流す。工程（ｄ）において、流体プール内のミクロビーズを濃縮するように、ある体積の集束流体を流体プールから流す。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、好ましくは工程（ｄ）において、好ましくは実質的に一定の液体レベルで維持するように流体プールを制御することができるが、必ずしもその必要はない。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、前記実質的に一定の液体レベルは、好ましくは工程（ａ）の被集束ストリーム、工程（ｂ）の集束ストリーム、及び／又は工程（ｄ）の集束流体のそれぞれの流速のバランスを取ることによって維持することができるが、必ずしもその必要はない。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、好ましくは工程（ｄ）において、前記体積の集束流体は好ましくは１つ以上のフィルターを通して流すことができるが、必ずしもその必要はない。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、好ましくは工程（ｄ）において、フィルターは、好ましくはミクロビーズを好ましくは流体プール内で保持することができるが、必ずしもその必要はない。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、好ましくは工程（ｄ）において、フィルターは、好ましくは実質的に単分散のミクロビーズのセットを好ましくは流体プール内で保持することができるが、必ずしもその必要はない。
【０００６】
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、好ましくは工程（ｄ）において、フィルターは、好ましくはミクロビーズをミクロビーズの１つ以上のコレクションに分割することができるが、必ずしもその必要はない。各コレクションは、好ましくはそれぞれ単分散のミクロビーズのセットを含むが、必ずしもその必要はない。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、好ましくは工程（ａ）及び（ｂ）の少なくとも１つを好ましくはフローフォーカシング機構部の内部チャンバー内で行うことができるが、必ずしもその必要はない。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、工程（ａ）及び（ｂ）を好ましくは両方ともフローフォーカシング機構部の内部チャンバー内で行うことができるが、必ずしもその必要はない。フローフォーカシング機構部の出口部分は、好ましくは流体プールの液体レベルより下に位置してよいが、必ずしもその必要はない。好ましくは工程（ｃ）において、集束ストリームと被集束ストリームは、好ましくはフローフォーカシング機構部の出口部分から流出しうるが、必ずしもその必要はない。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、好ましくは工程（ｂ）において、被集束ストリームを好ましくは集束ストリームによって集束することができるが、必ずしもその必要はない。好ましくは工程（ｃ）において、集束ストリームと被集束ストリームは、好ましくは出口部分から単流ストリームとして流出してよいが、必ずしもその必要はない。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、好ましくは工程（ｃ）において、集束ストリームは、好ましくは被集束ストリームを、好ましくは単流ストリーム内で実質的に取り囲んでよいが、必ずしもその必要はない。
【０００７】
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、本方法は好ましくは、流体プールを密封液体含有セル内に提供する予備工程を、好ましくは工程（ａ）の前に、含んでよいが、必ずしもその必要はない。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、好ましくは工程（ａ）〜工程（ｃ）の少なくとも１つは、好ましくは液体含有セル内で行ってよいが、必ずしもその必要はない。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、好ましくは予備工程において、前記液体含有セルは、好ましくはある体積のガスを好ましくは所定圧力でさらに含有してよいが、必ずしもその必要はない。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、好ましくは予備工程において、ガス圧力源が、好ましくはガスを好ましくは入口弁を介して、かつ好ましくは密封液体含有セル内で加圧してよいが、必ずしもその必要はない。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、本方法は好ましくは、好ましくは予備工程の後に、好ましくは圧力安全弁を介して、かつ好ましくは圧力が密封液体含有セルの所定の最大安全圧力を超えたとき、ガス又は流体プールの一部を解放する工程（ｃ．１）をも含むことができるが、必ずしもその必要はない。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、前記ガスは、好ましくは不活性ガスを含んでよいが、必ずしもその必要はない。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、予備工程におけるガスの圧力を好ましくは、工程（ａ）における被集束ストリーム及び／又は工程（ｂ）における集束ストリームのそれぞれの流速とバランスを取って予め決めて、流体プールを実質的に一定液体レベルで維持することができるが、必ずしもその必要はない。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、本方法は好ましくは、好ましくは工程（ｂ）の後に、撹拌下で流体プールを維持する工程（ｂ．１）をも含むことができるが、必ずしもその必要はない。ミクロビーズを好ましくは工程（ｃ）で結束させることができるが、必ずしもその必要はない。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、好ましくは工程（ｂ．１）において、撹拌棒が、好ましくは撹拌下で流体プールを維持することができるが、必ずしもその必要はない。撹拌棒は、好ましくは電気撹拌棒又は磁気撹拌棒を含んでよいが、必ずしもその必要はない。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、本方法は好ましくは、好ましくは工程（ｄ）の後に、工程（ｄ．１）をも含むことができるが、必ずしもその必要はない。この工程において、実質的に結束したミクロビーズを流体プールから回収することができるが、必ずしもその必要はない。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、本方法は好ましくは、好ましくは工程（ｄ）における流体プールから、好ましくは工程（ｂ）における被集束ストリームとの交差点に流入する集束ストリームの少なくとも一部として流れる集束流体の体積の少なくとも一部を再利用させる工程（ｅ）をも含むことができるが、必ずしもその必要はない。
【０００８】
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、好ましくは工程（ａ）において、媒体は好ましくは有機溶媒を含んでよいが、必ずしもその必要はない。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、好ましくは工程（ａ）において、ポリマーは好ましくは実質的に疎水性であってよいが、必ずしもその必要はない。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、好ましくは工程（ａ）において、ポリマーは好ましくはポリスチレン粉末及び／又はその誘導体を含んでよいが、必ずしもその必要はない。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、好ましくは工程（ｂ）において、集束流体は好ましくは水を含んでよいが、必ずしもその必要はない。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、好ましくは工程（ａ）において、ポリマー溶液及び／又は懸濁液は、好ましくは媒体に溶解及び／又は分散した粒子をも含んでよいが、必ずしもその必要はない。好ましくは工程（ｃ）において、各ミクロビーズは好ましくは同定可能な粒子のセットと結合していてよいが、必ずしもその必要はない。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、好ましくは工程（ａ）において、粒子は好ましくはフルオロフォアを含んでよいが、必ずしもその必要はない。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、好ましくは工程（ａ）において、粒子は好ましくはナノ粒子を含んでよいが、必ずしもその必要はない。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、好ましくは工程（ａ）において、粒子は好ましくは量子ドットを含んでよいが、必ずしもその必要はない。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、好ましくは工程（ａ）において、粒子は好ましくは量子ドット及び／又は磁性ナノ粒子の組合せを含んでよいが、必ずしもその必要はない。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、好ましくは工程（ａ）において、ポリマー溶液及び／又は懸濁液は好ましくは約0.04質量-質量比（４wt%）の濃度を有しうる、必ずしもその必要はない。
【０００９】
本発明により、上記方法のいずれか１つの方法によって形成されたミクロビーズをも開示する。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、ミクロビーズは好ましくはその表面に１つ以上の官能基を含んでよいが、必ずしもその必要はない。官能基を好ましくは生体認識分子と動作可能に結合するように適応させうるが、必ずしもその必要はない。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、好ましくは生体認識分子と動作可能に結合しているミクロビーズは好ましくは多重診断試験で、かつ好ましくは１種以上の疾患の検出のため、好ましくはプローブとして使うために適応させうるが、必ずしもその必要はない。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、疾患は好ましくはマラリア、ＨＩＶ、Ｂ型肝炎、Ｃ型肝炎、デングウイルス、及び／又は鳥インフルエンザ（Ｈ５Ｎ１）を包含するが、必ずしもその必要はない。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、好ましくは生体認識分子と動作可能に結合しているミクロビーズは好ましくは多重診断試験で、かつ好ましくは１種以上の遺伝子発現因子の検出のため、好ましくはプローブとして使うために適応させうるが、必ずしもその必要はない。
【００１０】
本発明により、１以上の濃縮されたミクロビーズ集団を形成するためのシステムをさらに開示する。このシステムは、流体プールと、集束流体と、媒体に溶解及び／又は分散したポリマーを含むポリマー溶液及び／又は懸濁液とを含む。このシステムは、フローフォーカシング装置をも含む。前記フローフォーカシング装置はポリマーノズルと集束ノズルを含む。前記ポリマーノズルは、ポリマー溶液及び／又は懸濁液の被集束ストリームを操作可能に送達する。前記集束ノズルは、集束溶液の集束ストリームを操作可能に送達する。フローフォーカシング装置は、被集束ストリームと集束ストリームを相互の交差点内へ操作可能に送達する。フローフォーカシング装置は、流体プール内でミクロビーズを形成するように、集束ストリームと被集束ストリームを操作可能に流体プール内へ流す。本システムは、出口ポートを画定する形をした液体含有セルをも含む。前記液体含有セルは操作可能に流体プールを含む。前記液体含有セルは、流体プール中のミクロビーズを濃縮するようにある量の集束流体を出口ポートを介して操作可能に流体プールから外に送達する。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、（ｉ）ポリマーノズルを通る被集束ストリーム、（ii）集束ノズルを通る集束ストリーム、及び／又は（iii）出口ポートを通る集束流体の操作可能な流速は、それぞれ、好ましくは相互の依存関係で、かつ好ましくは実質的に一定の液体レベルで流体プールを維持するように、予め決められる。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、液体含有セルは好ましくは１つ以上のフィルターを好ましくは出口ポート上に含んでよいが、必ずしもその必要はない。前記体積の集束流体は好ましくはフィルターを通して、好ましくは流体プールから外へ操作可能に送達されうるが、必ずしもその必要はない。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、フィルターは好ましくは操作可能にミクロビーズを好ましくは流体プール内で保持しうるが、必ずしもその必要はない。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、フィルターは好ましくは実質的に単分散のミクロビーズのセットを好ましくは流体プール内で保持しうるが、必ずしもその必要はない。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、フィルターは好ましくは操作可能にミクロビーズをミクロビーズの１つ以上のコレクションに分割することができるが、必ずしもその必要はない。各コレクションは好ましくはそれぞれ単分散の粒子のセットを含みうるが、必ずしもその必要はない。
【００１１】
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、フローフォーカシング装置は好ましくはフローフォーカシング機構部をも含んでよいが、必ずしもその必要はない。前記フローフォーカシング機構部は好ましくは内部チャンバーと出口部分を画定しうるが、必ずしもその必要はない。被集束ストリームと集束ストリームを好ましくは操作可能にチャンバー内の相互の交差点へ送達することができるが、必ずしもその必要はない。集束ストリームと被集束ストリームは好ましくは操作可能にフローフォーカシング機構部の出口部分から流出しうるが、必ずしもその必要はない。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、フローフォーカシング機構部の出口部分は好ましくは流体プールの液体レベルの下に操作可能に位置しうるが、必ずしもその必要はない。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、被集束ストリームは好ましくは集束流体によって操作可能に集束されうるが、必ずしもその必要はない。集束ストリームと被集束ストリームは好ましくは操作可能に出口部分から単流ストリームとして流出しうるが、必ずしもその必要はない。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、集束ストリームは好ましくは単流ストリーム内で被集束ストリームを実質的に取り囲みうるが、必ずしもその必要はない。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、液体含有セルは好ましくは外部環境に対して操作可能に密封されうるが、必ずしもその必要はない。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、フローフォーカシング装置は好ましくは操作可能に被集束ストリームと集束ストリームを液体含有セル内で相互の交差点内へ送達しうるが、必ずしもその必要はない。
【００１２】
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、本システムは好ましくは、好ましくは所定圧力で、かつ好ましくは操作可能に液体含有セル内に含まれる、ある体積のガスをも含んでよいが、必ずしもその必要はない。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、本システムは好ましくはガス圧力源をも含んでよいが、必ずしもその必要はない。前記液体含有セルは好ましくは入口弁を画定する形をしていてよいが、必ずしもその必要はない。前記ガス圧力源は好ましくは操作可能にガスを好ましくは入口弁を介して、かつ好ましくは液体含有セル内で加圧しうるが、必ずしもその必要はない。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、前記液体含有セルは好ましくは圧力安全弁を画定する形をしていてよいが、必ずしもその必要はない。前記圧力安全弁は好ましくは操作可能にガス及び／又は流体プールの一部を、好ましくは圧力が密封液体含有セルの所定の最大安全圧力を超えたときに解放することができるが、必ずしもその必要はない。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、好ましくは液体含有セルの出口ポートの上に、及び／又は液体含有セルの出口ポートとの操作可能な流体関係で圧力安全弁を設けてよいが、必ずしもその必要はない。圧力安全弁は好ましくは流体プールの一部を、好ましくは圧力が所定の最大安全圧力を超えたときに操作可能に解放することができるが、必ずしもその必要はない。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、前記ガスは好ましくは不活性ガスを含んでよいが、必ずしもその必要はない。
【００１３】
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、好ましくは（ｉ）ガスの圧力、並びに／或いは（ii）ポリマーノズルを通る被集束ストリーム及び／又は（ii）集束ノズルを通る集束ストリームの操作可能な速度を、好ましくは相互の依存関係で、かつ好ましくは実質的に一定の液体レベルで流体プールを維持するように、予め決めることができる。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、液体含有セルは好ましくは撹拌棒をさらに含んでよいが、必ずしもその必要はない。前記撹拌棒は好ましくは操作可能に流体プールを撹拌下で維持することができるが、必ずしもその必要はない。前記流体プールは好ましくは操作可能にミクロビーズを結束させることができるが、必ずしもその必要はない。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、撹拌棒は好ましくは電気撹拌棒及び／又は磁気撹拌棒を含んでよいが、必ずしもその必要はない。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、液体含有セルは好ましくは密閉オリフィスを画定する形をしていてよいが、必ずしもその必要はない。密閉オリフィスは、好ましくは流体プールからオリフィスを介して、実質的に結束したミクロビーズを回収するように、選択的に開くことができるが、必ずしもその必要はない。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、本システムは好ましくは、集束流体の体積の少なくとも一部を流体プールから外へ、好ましくは出口ポートを介して、かつ好ましくは集束ノズルによって操作可能に送達される集束ストリームの少なくとも一部として、操作可能に再循環するように、出口ポートと集束ノズルとの間で流体連絡している導管をも含むことができるが、必ずしもその必要はない。
【００１４】
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、前記媒体は好ましくは有機溶媒を含んでよいが、必ずしもその必要はない。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、前記有機溶媒は好ましくはクロロホルム及び／又はジクロロメタンを含んでよいが、必ずしもその必要はない。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、前記ポリマーは好ましくは実質的に疎水性であってよいが、必ずしもその必要はない。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、前記ポリマーは好ましくはポリスチレン粉末及び／又はその誘導体を含んでよいが、必ずしもその必要はない。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、集束流体は好ましくは水を含んでよいが、必ずしもその必要はない。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、ポリマー溶液及び／又は懸濁液は好ましくは媒体に溶解及び／又は分散した粒子を含んでよいが、必ずしもその必要はない。各ミクロビーズは好ましくは同定可能な粒子のセットと結合しうるが、必ずしもその必要はない。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、前記粒子は好ましくはフルオロフォアを含んでよいが、必ずしもその必要はない。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、前記粒子は好ましくはナノ粒子を含んでよいが、必ずしもその必要はない。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、前記ナノ粒子は好ましくは半導体ナノ粒子、磁性ナノ粒子、金属導体ナノ粒子、金属酸化物ナノ粒子、及び／又は蛍光ナノ粒子を含んでよいが、必ずしもその必要はない。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、前記粒子は好ましくは量子ドット含んでよいが、必ずしもその必要はない。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、前記粒子は好ましくは量子ドット及び／又は磁性ナノ粒子の組合せを含んでよいが、必ずしもその必要はない。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、ポリマー溶液及び／又は懸濁液は好ましくは約0.04質量-質量比（４wt%）の濃度を有しうるが、必ずしもその必要はない。
【００１５】
本発明により、１以上の濃縮されたミクロビーズ集団を形成するためのさらに別のシステムを開示する。このシステムは流体プール、集束流体、並びに／或いはポリマー溶液及び／又は懸濁液と共に使用するためのものである。ポリマー溶液及び／又は懸濁液は、媒体に溶解及び／又は分散したポリマーを含む。本システムはフローフォーカシング装置を含む。前記フローフォーカシング装置はポリマーノズルと集束ノズルを含む。前記ポリマーノズルはポリマー溶液及び／又は懸濁液の被集束ストリームを操作可能に送達する。前記集束ノズルは集束溶液の集束ストリームを操作可能に送達する。前記フローフォーカシング装置は被集束ストリームと集束ストリームを相互の交差点内へ操作可能に送達する。前記フローフォーカシング装置は、流体プール内でミクロビーズを形成するように、集束ストリームと被集束ストリームを流体プール内へ操作可能に流す。本システムは出口ポートを画定する形をした液体含有セルをも含む。液体含有セルは流体プールを操作可能に含み、かつ流体プール内のミクロビーズを濃縮するように、出口ポートを介して、ある体積の集束流体を流体プールから操作可能に送達する。
【００１６】
別の言い方をすれば、本発明は、ポリマーミクロスフェアの製造方法を包含すると言える。この発明の方法は、以下の工程：（ａ）集束流体を方向づけて集束ノズルを通して集束ストリームを生じさせる工程；（ｂ）ポリマー溶液及び／又は懸濁液（又は「非集束流体」）を方向づけてポリマーノズルを通して被集束ストリームを生じさせる工程；（ｃ）集束ストリームと被集束ストリームを液体含有セル内、好ましくは該セルの液体レベルより下で（必ずしもその必要はないが）交差させてミクロスフェアを形成する工程を含む。セル内の液体の体積を調整することによって、好ましくはセル内のミクロスフェアの濃度を制御しうるが、必ずしもその必要はない。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、前記被集束流体は好ましくはポリマー溶液及び／又は懸濁液を含むが、必ずしもその必要はない。前記集束流体は好ましくは水を含むが、必ずしもその必要はない。
【００１７】
１つの好ましい実施形態の特徴によれば、本発明は、ポリマーミクロスフェアを製造するためのシステムにも拡張する。このシステムは液体含有セルとノズルアセンブリーを含む。前記ノズルアセンブリーは好ましくはセル内に位置しうる。前記ノズルアセンブリーは好ましくは集束ストリームを生成する集束ノズルと、被集束流体のストリームを生成するポリマーノズル（又は「被集束ノズル」）を含みうる。これらのノズルは好ましくは被集束流体からミクロスフェアを形成するように、集束ストリームが被集束流体のストリームと交差するように操作可能である。
【００１８】
本発明の他の利点、特徴及び／又は特性、並びに本方法とシステムの関連要素の操作方法及び／又は機能、並びに／或いは製造の工程、部品及び／又は経済の組合せは、添付図面を参照して以下の詳細な説明及び添付の特許請求の範囲を考慮すると、より明白になるであろう。添付図面について以下に簡単に説明する。
【００１９】
本発明のシステム及び方法の構造、組織、使用、及び操作方法について、そのさらなる目的及び利点と共に、本発明のシステム及び方法の特性であると考えられる新規な特徴が、例として本発明の現在好ましい実施形態を説明する以下の図面からより良く分かるであろう。しかし、図面は例示及び説明だけの目的のためであり、本発明の制限の定義として意図していないものと明白に解釈される。添付図面は以下のとおりである。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の好ましい実施形態により濃縮されたミクロビーズ集団を形成するためのシステムの正面図である。
【図２】図１に示すシステムの分解組立図である。
【図３】図１のシステムのフローフォーカシング装置の断面正面図であり、仮想輪郭線内に領域３Ａを示す。
【図３Ａ】図３の領域３Ａの拡大図である。
【図４】本発明の好ましい実施形態の抱合結合型ミクロビーズの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
ここで図１〜４を参照すると、本明細書で示す本発明のシステム及び方法は、好ましくは、流体プール306、集束流体300、及び被集束流体(好ましくは、ポリマー溶液及び／又は懸濁液)150を含むか又はこれらと共に使用しうることが理解されるであろう。
図１に示すように、本システムは好ましくはフローフォーカシング装置10及び液体含有セル100を含む。フローフォーカシング装置10は２つの流体ノズル、すなわち被集束流体ノズル(或いは「ポリマーノズル」と称する)20と集束ノズル30を含む。好ましくは、ポリマー溶液及び／又は懸濁液150をポリマーノズル20に供給する。集束流体300を集束ノズル30に供給する。フローフォーカシング装置10は、ポリマーノズル20から流れる被集束ストリーム152と、集束ノズル30から流れる集束ストリーム302との交差点154の場所である内部チャンバー46を操作可能に有するフローフォーカシング機構部40をも含む。
ポリマーストリーム152をフローフォーカシング機構部40の出口部分50の方へ集束させるように、集束ストリーム302中の集束流体300を方向づけて、集束体40の内部チャンバー46内の被集束ストリーム(或いは、「ポリマーストリーム」と称する)152と接触させる。
交差点154(図３Ａで最もよく見えるように)から、被集束ストリーム152と集束ストリーム302が、単流ストリーム402として出口部分(又は「ピンホール」)50を通ってフローフォーカシング機構部40から流出する。集束流体300(集束ストリーム302内)と、それによって集束されたポリマーストリーム152とが、単流ストリーム402として内部チャンバー46からピンホール50を通って流出する。当該点では、集束ストリーム302が単流ストリーム402内で被集束ストリーム152を実質的に取り囲む。次に集束体40の出口部分50から単流ストリーム402が流出する。
流体プール306内の集束液体300で取り囲まれたミクロビーズ500(未だ湿っている)を形成するように、単流ストリーム402の先端部分404から垂れ下がった液滴406が分離される。
本発明の１つの好ましい実施形態では、被集束流体150としてポリスチレンポリマー溶液及び／又は懸濁液を利用し、集束流体300として水を利用する。この好ましい実施形態は、ポリスチレンミクロビーズ500を作製するのに適している。
液体含有セル100内の流体プール306内でミクロビーズ500を収集する。引き続き、ミクロビーズ500を結束させる。
本発明の好ましい実施形態では、図１で最もよく分かるように、フローフォーカシング機構部40の出口部分50は流体プール306に浸漬している。好ましくは、流体プール306は集束流体300、すなわち、好ましくは水溶液をも含む。好ましくはミクロビーズ500の結束プロセスの持続時間、撹拌条件下で(本明細書の他の箇所で述べたように)流体プール306を維持しうる。好ましくは流体プール306から回収する前にミクロビーズ500を結束させる。
【００２２】
図１に示すように、フローフォーカシング装置10を液体含有セル100内に組み込む。ノズル20、30の端部はセル100内にある。流体ストリーム152、302、402自体はセル100の容積内で発せられる。セル100を図２でさらに詳細に示す。
セル100は、上部プレート210と下部プレート220にそれぞれo-リング215及び225で密閉されたガラスシリンダー200を含む。フィルター235を通してろ液ポート230内へろ液を押すには好ましくは大気圧で十分であろうが、圧力入口弁260を介して追加圧力を与えてよい。図１で最もよく分かるように、好ましくは外部環境98に対して操作可能にセル100を密閉することができる。加圧した、好ましくは不活性ガス320(例えば窒素)を供給するガス圧力源330を介して、圧力入口弁260を通じてセル100を加圧することができる。
好ましくは、セル100内の圧力の制御を助け、かつそうしなければガラスシリンダー200が維持できる最大圧力をセル100が超えてしまうであろう如何なるリスクをも除去(又は低減)するように、ろ液ポート230(或いは、出口ポート230と称する)上に圧力安全弁232を取り付けることができる。いくつかの例示的なガラスシリンダー200では、最大圧力は典型的には約６バール(90psi)(600kPa)でありうる。
流体入口ポート120、130は、図１に示すように、好ましくはそれぞれポリマー溶液及び／又は懸濁液150並びに集束流体300をセル100内へ、かつノズル20、30に供給する。第１の流体入口ポート120はポリマー溶液及び／又は懸濁液150をポリマーノズル20に供給し、第２の流体入口ポート130は集束流体300を集束ノズル30に供給する。
選択的に開くことができるオリフィス250は、セル100内の流体プール306中に水を導入することができる。フローフォーカシング装置10は、好ましくは流体プール306に浸漬している。プロセスの最後に、懸濁かつ結束したミクロビーズ500を好ましくはセル100からオリフィス250を介して除去することができる。
【００２３】
好ましくは、磁気又は電気のどちらかの撹拌棒240を設けて、ミクロビーズ500の結束過程が続く間、セル100の中身を撹拌する。
図２で最もよく分かるように、支柱270とネジ275を利用して選択的にセル100を組み立て、かつ／又は分解することができる。しかし、その代わりに当技術分野で既知の他の組立て及び分解方法を使用してよい。
本発明によって形成されるミクロビーズ500の大きさは、ノズル20、30内の流速、及び使用するポリマーの濃度によって決まるだろう。好ましくはセル100内でフィルター235によってミクロビーズ500を保持(又は捕捉)する。好ましくは、ある体積の集束流体300(好ましくは、水)を、ろ液ポート230を介して流体プール306から除去する。流体プール306内で蓄積させようとするミクロビーズ500の大きさに基づく依存関係によってフィルタータイプを予め決めることができる。
フィルター235を用いて、ミクロビーズ500の単分散性の可能性を保証し、促進し、又は増やすこともできる。（図には示さないが、次第に微細さが増す一連のフィルター235を用いて、異なる単分散度の複数のコレクションにミクロビーズ500を分割しうると考えられる。）これら及び他の想定される実施形態では、１つ以上のフィルター235が詰まり、何らかのリスクが存在するかもしれず、かつ／又は集束流体300をさらに精製する必要があるかもしれない(例えば、集束流体300を再循環させる前)。
【実施例１】
【００２４】
実施例１：本明細書に記載の方法とシステムを用いて6μmのポリスチレンビーズを作製するため、市販のポリスチレン粉末(Oakville, Ontario, CanadaのSigma-Aldrich Canada Ltd.によって提供)をジクロロメタンに溶解及び／又は分散させて4%のポリマー溶液及び／又は懸濁液を作製した。得られた溶液を次に市販のノズル(すなわち、Seville, SpainのIngeniatrics S.L.によって提供されたAvant-1TMノズル)内に注射器ポンプ(すなわち、Sarasota, Florida, U.S.A.のWorld Precision Instruments, Incによって提供されたSP100ITM注射器ポンプ)を用いて1mL/時間の速度で導入すると共に、デジタルギアポンプ(Vernon Hills, Illinois, U.S.A.のCole-Parmer Instrument Companyによって提供された)を用いて180mL/時間の速度で集束流体300としての水を導入した。反応中、限外ろ過セル内のノズルを100mLの水溶液中に撹拌しながら浸漬した。使用する水溶液の体積はセル100の容積とノズルの位置によって決まる。0.65μmサイズの混合セルロースエステルフィルター235(Billerica, Massachusetts, U.S.A.のMillipore Corporationによって提供された)を使用した。合成後、ろ液ポート230を閉じ、懸濁したミクロビーズ500をオリフィス250を介して取り出した。
【実施例２】
【００２５】
実施例２：本明細書に記載の方法とシステムを用いて5μmのポリスチレンビーズを作製するため、市販のポリスチレン粉末(Oakville, Ontario, CanadaのSigma-Aldrich Canada Ltd.によって提供)をジクロロメタンに溶解及び／又は分散させて4%のポリマー溶液及び／又は懸濁液を作製した。結果溶液を次に市販のノズル(すなわち、Seville, SpainのIngeniatrics S.L.によって提供されたAvant-1TMノズル)内に注射器ポンプ(すなわち、Sarasota, Florida, U.S.A.のWorld Precision Instruments, Incによって提供されたSP100ITM注射器ポンプ)を用いて0.5mL/時間の速度で導入すると共に、デジタルギアポンプ(Vernon Hills, Illinois, U.S.A.のCole-Parmer Instrument Companyによって提供された)を用いて180mL/時間の速度で集束流体300としての水を導入した。反応中、限外ろ過セル内のノズルを100mLの水溶液中に撹拌しながら浸漬した。使用する水溶液の体積はセル100の容積とノズルの位置によって決まる。0.65μmサイズの混合セルロースエステルフィルター235(Billerica, Massachusetts, U.S.A.のMillipore Corporationによって提供された)を使用した。合成後、ろ液ポート230を閉じ、懸濁したミクロビーズ500をオリフィス250を介して取り出した。
【００２６】
好ましくは被集束溶液150と集束流体300の流速に応じてセル100内の液体レベル310を制御することによって、平衡点を得ることができる。このように、かつ部分的に大気圧のため、セル100内のミクロビーズ500の液状懸濁液の体積は経時的に実質的に一定である。過剰の集束流体300はろ過して除く。セル100内のミクロビーズ500の濃度自体は増す。従って、好ましくは複数回の遠心分離工程及び／又は他の濃縮工程を必要とせずに、好ましくはより小容積の流体プール306内で、より高濃度のミクロビーズ500を製造しうる。さらに、抽出液を集束流体300として導管280を介して再利用かつフィードバックすることができる(図１及び２で最もよく分かる)。このように、本発明のシステム及び方法は、好ましくはミクロビーズ500の大規模生産における大量の集束流体300の必要性を低減するのに役立ちうる。
例えば、10時間かけて5μmのミクロビーズを合成するため、300mLのセル（ミクロビーズ懸濁液の体積は100mLにてセル内で維持される）を用いて、本発明の濃度制御型フローフォーカシング方法及びシステムを利用すると、約0.4wt%の濃度で約58億2千万個のミクロビーズが生成されるであろう。体積を2×50mLのFalconチューブに分けてそれらを遠心分離することによって、ミクロビーズの100mLの懸濁液をさらに濃縮することができる。対照的に、同じ10時間かけて、従来技術の合成法はほぼ同数のミクロビーズ(すなわち、約58億2千万個のミクロビーズ)を生成しうるが、総体積1.9L(1910mL)中0.02wt%の濃度でしかない。次にこの溶液を濃縮するためには39×50mLのFalconチューブが必要であろう。この例では、本発明は同じ10時間かけて、約20倍高い濃度のミクロビーズ溶液を提供する。より小さいセルを使用すれば、従来の合成法の濃度のおそらく200倍までさえ高濃度のビーズ溶液を得ることを期待できる。
【００２７】
以下、図４について説明する。本発明の好ましい実施形態により生成されたミクロビーズ500を含む抱合体800が示されている。ミクロビーズ500は粒子セット506、さらに詳しくはミクロビーズ500内に被包された２タイプの量子ドット506A、506Bのセット506を含む。ミクロビーズ500の表面502は、生体認識分子600（それ自体が動作可能に標的分子700(例えば、感染、疾患及び／又は遺伝子発現因子のマーカー)に結合している）と動作可能に結合している官能基504を有する。
照射後に色及び／又は強度に基づいて同定可能な１つ以上のスペクトルシグナルを生成するように、量子ドット506A、506Bの同定可能セット506を適応させることができる。
この出願の添付の特許請求の範囲によってのみ制限される本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、本発明の他の実施形態の設計及び製造で他の修正及び変更を使用することができる。
上記好ましい実施形態をＱＤと関連させて提示したが、本方法及びシステムは、他の粒子、例えばナノ粒子などに同様に当てはまる。本発明の方法及びシステムと共に使用できるナノ粒子のタイプには、限定するものではないが、好ましくは硬ナノ粒子、ポリマーナノ粒子、磁性ナノ粒子、金属導体ナノ粒子、金属酸化物ナノ粒子、蛍光ナノ粒子、及びリン光ナノ粒子が挙げられる。
上記説明は、例示目的のために提示したものであり、排他的であるつもりはなく、或いは開示した通りの形態に本発明を制限することを意図するものではない。上記教示に照らして多くの修正及び変更が可能であり、それらは当業者には明白であろう。本発明の範囲はこの明細書によってではなく、特許請求の範囲によって制限されるものである。
【技術分野】
【０００１】
（発明の分野）
本発明は、一般的にミクロビーズを形成するための方法及びシステム、より詳細には、濃縮されたミクロビーズを形成するためのフローフォーカシング(flow focusing)方法及びシステム並びにさらにそのシステムに形成されたミクロビーズに関する。
【背景技術】
【０００２】
（発明の背景）
ミクロビーズ（例えば、ポリマーミクロビーズ等）の大規模製造は種々のパラメーターの制御を斟酌することが好ましいだろう。いくつかのこれらのパラメーターとして、とりわけ、（ｉ）ビーズ径、（ii）単分散度、（iii）ビーズ面の形態と機能性、及び／又は（iv）生産速度（すなわち、高処理を可能にするように）の制御が挙げられる。
ナノ粒子（例えば量子ドット（ＱＤ））をポリマーミクロビーズに結合する作用は（例えば、診断用途に使うため）、さらなる製造課題をもたらすことがあり、及び／又は高品質で均一かつ安定なポリマービーズの必要性を高めうる。ポリマーミクロビーズに対するこれら及び他の使用の可能性は、ポリマーミクロビーズを形成するための大規模方法及びシステムの相当な必要性を生じさせうる。
フローフォーカシング手法を利用する、ポリマーミクロビーズ（又は「ミクロスフェア」と呼ばれることもある）の既知の製造プロセスがある。この点で発行された米国特許第6,116,516号（Ganan-Calvo）が実例となる。しかし、これまでに、とりわけ一工程法において、ナノ粒子（例えば、特に、ＱＤ及び／又は磁性ナノ粒子）を組み入れたポリマーミクロビーズを製造するために該フローフォーカシング手法をどうやって適応させうるかは当業者に容易には分からなかったであろう。すなわち、既知プロセスは、該ポリマーミクロビーズの大規模生産と関連して使うために容易には適応できなかっただろう。
【０００３】
従って、ポリマーミクロビーズの大規模製造のための新規な方法とシステムが要望されている。
従来技術のフローフォーカシング手法は、おそらく一つにはプロセス中で相当な体積の「廃」液を使用することが理由で、大量（例えば、数グラムの集団質量を有するミクロビーズの量）のミクロビーズの製造にはやや不適であったであろう。以前に相当量の液体が使用されていたのは集束液体の実質的な流速に原因があった可能性が大きい。この問題、すなわち、ポリマーミクロビーズを形成するためのフローフォーカシング手法によって従来用いられてきた大量の液体に対処すること、に効果的に取り組んでこの問題を独創的に解決することが望ましいだろう。このことがミクロビーズの現在の生産速度を厳しく制限している可能性があるからである。使用する集束流体の量を最小限にし、及び／若しくは低減しうるか、並びに／又は生成する集束流体の量をさらにうまく制御できる方法とシステムが要望されている。
従来技術のミクロビーズ製造方法から起こる可能性のある重大な関心事は、そうして製造されたミクロビーズの濃度が一般的に低かったことであろう。おそらく部分的に従来技術で必要な集束液体の体積のため、ミクロビーズは典型的に生成物溶液中に比較的低い濃度でしか存在できない（例えば、<0.02wt%）。従って、多くのミクロビーズ応用では、多かれ少なかれ広範な基礎に基づき、ミクロビーズを使用可能な濃度まで引き上げるために追加工程（例えば、１回以上の遠心分離）を使用したであろう。その点で、より高い濃度でミクロビーズを形成又は製造するための方法とシステムが要望されているだろう。好ましくは、該方法又はシステムは何らかの追加の濃縮工程を行う如何なる必要性をも最小限にし、低減し、又は完全に排除するであろう。
【発明の概要】
【０００４】
従って、本発明の１つの好ましい実施形態の目的は、ミクロビーズを形成するための方法及び／又はシステムを提供することである。
本発明の１つの好ましい実施形態の目的は、ポリマーミクロビーズを形成するための方法及び／又はシステムを提供することである。
本発明の１つの好ましい実施形態の目的は、ミクロビーズの大規模及び／又は高処理製造のための方法及び／又はシステムを提供することである。
本発明の１つの好ましい実施形態の目的は、（ｉ）ビーズ径、（ii）単分散度、（iii）ビーズ面の形態と機能性、及び／又は（iv）生産速度の高い制御が得られる、ミクロビーズを形成するための方法及び／又はシステムを提供することである。
本発明の１つの好ましい実施形態の目的は、ＱＤなどのナノ粒子と結合するミクロビーズの大規模製造のための方法及び／又はシステムを提供することである。
本発明の１つの好ましい実施形態の目的は、高品質、均一及び／又は安定なミクロビーズの大規模製造のための方法及び／又はシステムを提供することである。
本発明の１つの好ましい実施形態の目的は、高度に縮小した体積のミクロビーズの大規模製造のための方法及び／又はシステムを提供することである。
本発明の１つの好ましい実施形態の目的は、ミクロビーズの大規模製造のための方法及び／又はシステムであって、ミクロビーズを濃縮するためのその後の遠心分離工程のいずれの必要性をも低減し、最小限にし、及び／又は排除する方法及び／又はシステムを提供することである。
本発明の１つの好ましい実施形態の目的は、ミクロビーズの大規フローフォーカシング製造のための方法及び／又はシステムであって、使用する集束流体の量を低減し、及び／又は最小限にし、並びに／或いは生成される集束流体の量をよりうまく制御できる方法及び／又はシステムを提供することである。
本発明の１つの好ましい実施形態の目的は、ミクロビーズの大規模フローフォーカシング製造のための方法及び／又はシステムであって、使用する集束流体の少なくとも一部を再利用させるのに適応している方法及び／又はシステムを提供することである。
本発明の目的は、従来技術に付随する上記欠点の１つ以上を除去又は軽減すること、及び／又は本発明の上記目的の１つ以上を達成することである。
【０００５】
本発明により、１以上の濃縮されたミクロビーズ集団を形成する方法を開示する。本方法は、工程（ａ）、（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）を含む。工程（ａ）において、ポリマー溶液及び／又は懸濁液の被集束(focused)ストリームを流体プールの方へ流す。前記ポリマー溶液及び／又は懸濁液は、媒体に溶解及び／又は分散したポリマーを含む。工程（ｂ）において、集束流体の集束ストリームを流体プールの方へ、かつ前記被集束ストリームとの交差点内へ流す。工程（ｃ）において、流体プール内でミクロビーズを形成するように、集束ストリームと被集束ストリームを相互に交差点から流す。工程（ｄ）において、流体プール内のミクロビーズを濃縮するように、ある体積の集束流体を流体プールから流す。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、好ましくは工程（ｄ）において、好ましくは実質的に一定の液体レベルで維持するように流体プールを制御することができるが、必ずしもその必要はない。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、前記実質的に一定の液体レベルは、好ましくは工程（ａ）の被集束ストリーム、工程（ｂ）の集束ストリーム、及び／又は工程（ｄ）の集束流体のそれぞれの流速のバランスを取ることによって維持することができるが、必ずしもその必要はない。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、好ましくは工程（ｄ）において、前記体積の集束流体は好ましくは１つ以上のフィルターを通して流すことができるが、必ずしもその必要はない。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、好ましくは工程（ｄ）において、フィルターは、好ましくはミクロビーズを好ましくは流体プール内で保持することができるが、必ずしもその必要はない。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、好ましくは工程（ｄ）において、フィルターは、好ましくは実質的に単分散のミクロビーズのセットを好ましくは流体プール内で保持することができるが、必ずしもその必要はない。
【０００６】
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、好ましくは工程（ｄ）において、フィルターは、好ましくはミクロビーズをミクロビーズの１つ以上のコレクションに分割することができるが、必ずしもその必要はない。各コレクションは、好ましくはそれぞれ単分散のミクロビーズのセットを含むが、必ずしもその必要はない。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、好ましくは工程（ａ）及び（ｂ）の少なくとも１つを好ましくはフローフォーカシング機構部の内部チャンバー内で行うことができるが、必ずしもその必要はない。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、工程（ａ）及び（ｂ）を好ましくは両方ともフローフォーカシング機構部の内部チャンバー内で行うことができるが、必ずしもその必要はない。フローフォーカシング機構部の出口部分は、好ましくは流体プールの液体レベルより下に位置してよいが、必ずしもその必要はない。好ましくは工程（ｃ）において、集束ストリームと被集束ストリームは、好ましくはフローフォーカシング機構部の出口部分から流出しうるが、必ずしもその必要はない。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、好ましくは工程（ｂ）において、被集束ストリームを好ましくは集束ストリームによって集束することができるが、必ずしもその必要はない。好ましくは工程（ｃ）において、集束ストリームと被集束ストリームは、好ましくは出口部分から単流ストリームとして流出してよいが、必ずしもその必要はない。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、好ましくは工程（ｃ）において、集束ストリームは、好ましくは被集束ストリームを、好ましくは単流ストリーム内で実質的に取り囲んでよいが、必ずしもその必要はない。
【０００７】
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、本方法は好ましくは、流体プールを密封液体含有セル内に提供する予備工程を、好ましくは工程（ａ）の前に、含んでよいが、必ずしもその必要はない。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、好ましくは工程（ａ）〜工程（ｃ）の少なくとも１つは、好ましくは液体含有セル内で行ってよいが、必ずしもその必要はない。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、好ましくは予備工程において、前記液体含有セルは、好ましくはある体積のガスを好ましくは所定圧力でさらに含有してよいが、必ずしもその必要はない。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、好ましくは予備工程において、ガス圧力源が、好ましくはガスを好ましくは入口弁を介して、かつ好ましくは密封液体含有セル内で加圧してよいが、必ずしもその必要はない。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、本方法は好ましくは、好ましくは予備工程の後に、好ましくは圧力安全弁を介して、かつ好ましくは圧力が密封液体含有セルの所定の最大安全圧力を超えたとき、ガス又は流体プールの一部を解放する工程（ｃ．１）をも含むことができるが、必ずしもその必要はない。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、前記ガスは、好ましくは不活性ガスを含んでよいが、必ずしもその必要はない。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、予備工程におけるガスの圧力を好ましくは、工程（ａ）における被集束ストリーム及び／又は工程（ｂ）における集束ストリームのそれぞれの流速とバランスを取って予め決めて、流体プールを実質的に一定液体レベルで維持することができるが、必ずしもその必要はない。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、本方法は好ましくは、好ましくは工程（ｂ）の後に、撹拌下で流体プールを維持する工程（ｂ．１）をも含むことができるが、必ずしもその必要はない。ミクロビーズを好ましくは工程（ｃ）で結束させることができるが、必ずしもその必要はない。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、好ましくは工程（ｂ．１）において、撹拌棒が、好ましくは撹拌下で流体プールを維持することができるが、必ずしもその必要はない。撹拌棒は、好ましくは電気撹拌棒又は磁気撹拌棒を含んでよいが、必ずしもその必要はない。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、本方法は好ましくは、好ましくは工程（ｄ）の後に、工程（ｄ．１）をも含むことができるが、必ずしもその必要はない。この工程において、実質的に結束したミクロビーズを流体プールから回収することができるが、必ずしもその必要はない。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、本方法は好ましくは、好ましくは工程（ｄ）における流体プールから、好ましくは工程（ｂ）における被集束ストリームとの交差点に流入する集束ストリームの少なくとも一部として流れる集束流体の体積の少なくとも一部を再利用させる工程（ｅ）をも含むことができるが、必ずしもその必要はない。
【０００８】
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、好ましくは工程（ａ）において、媒体は好ましくは有機溶媒を含んでよいが、必ずしもその必要はない。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、好ましくは工程（ａ）において、ポリマーは好ましくは実質的に疎水性であってよいが、必ずしもその必要はない。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、好ましくは工程（ａ）において、ポリマーは好ましくはポリスチレン粉末及び／又はその誘導体を含んでよいが、必ずしもその必要はない。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、好ましくは工程（ｂ）において、集束流体は好ましくは水を含んでよいが、必ずしもその必要はない。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、好ましくは工程（ａ）において、ポリマー溶液及び／又は懸濁液は、好ましくは媒体に溶解及び／又は分散した粒子をも含んでよいが、必ずしもその必要はない。好ましくは工程（ｃ）において、各ミクロビーズは好ましくは同定可能な粒子のセットと結合していてよいが、必ずしもその必要はない。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、好ましくは工程（ａ）において、粒子は好ましくはフルオロフォアを含んでよいが、必ずしもその必要はない。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、好ましくは工程（ａ）において、粒子は好ましくはナノ粒子を含んでよいが、必ずしもその必要はない。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、好ましくは工程（ａ）において、粒子は好ましくは量子ドットを含んでよいが、必ずしもその必要はない。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、好ましくは工程（ａ）において、粒子は好ましくは量子ドット及び／又は磁性ナノ粒子の組合せを含んでよいが、必ずしもその必要はない。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、好ましくは工程（ａ）において、ポリマー溶液及び／又は懸濁液は好ましくは約0.04質量-質量比（４wt%）の濃度を有しうる、必ずしもその必要はない。
【０００９】
本発明により、上記方法のいずれか１つの方法によって形成されたミクロビーズをも開示する。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、ミクロビーズは好ましくはその表面に１つ以上の官能基を含んでよいが、必ずしもその必要はない。官能基を好ましくは生体認識分子と動作可能に結合するように適応させうるが、必ずしもその必要はない。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、好ましくは生体認識分子と動作可能に結合しているミクロビーズは好ましくは多重診断試験で、かつ好ましくは１種以上の疾患の検出のため、好ましくはプローブとして使うために適応させうるが、必ずしもその必要はない。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、疾患は好ましくはマラリア、ＨＩＶ、Ｂ型肝炎、Ｃ型肝炎、デングウイルス、及び／又は鳥インフルエンザ（Ｈ５Ｎ１）を包含するが、必ずしもその必要はない。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、好ましくは生体認識分子と動作可能に結合しているミクロビーズは好ましくは多重診断試験で、かつ好ましくは１種以上の遺伝子発現因子の検出のため、好ましくはプローブとして使うために適応させうるが、必ずしもその必要はない。
【００１０】
本発明により、１以上の濃縮されたミクロビーズ集団を形成するためのシステムをさらに開示する。このシステムは、流体プールと、集束流体と、媒体に溶解及び／又は分散したポリマーを含むポリマー溶液及び／又は懸濁液とを含む。このシステムは、フローフォーカシング装置をも含む。前記フローフォーカシング装置はポリマーノズルと集束ノズルを含む。前記ポリマーノズルは、ポリマー溶液及び／又は懸濁液の被集束ストリームを操作可能に送達する。前記集束ノズルは、集束溶液の集束ストリームを操作可能に送達する。フローフォーカシング装置は、被集束ストリームと集束ストリームを相互の交差点内へ操作可能に送達する。フローフォーカシング装置は、流体プール内でミクロビーズを形成するように、集束ストリームと被集束ストリームを操作可能に流体プール内へ流す。本システムは、出口ポートを画定する形をした液体含有セルをも含む。前記液体含有セルは操作可能に流体プールを含む。前記液体含有セルは、流体プール中のミクロビーズを濃縮するようにある量の集束流体を出口ポートを介して操作可能に流体プールから外に送達する。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、（ｉ）ポリマーノズルを通る被集束ストリーム、（ii）集束ノズルを通る集束ストリーム、及び／又は（iii）出口ポートを通る集束流体の操作可能な流速は、それぞれ、好ましくは相互の依存関係で、かつ好ましくは実質的に一定の液体レベルで流体プールを維持するように、予め決められる。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、液体含有セルは好ましくは１つ以上のフィルターを好ましくは出口ポート上に含んでよいが、必ずしもその必要はない。前記体積の集束流体は好ましくはフィルターを通して、好ましくは流体プールから外へ操作可能に送達されうるが、必ずしもその必要はない。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、フィルターは好ましくは操作可能にミクロビーズを好ましくは流体プール内で保持しうるが、必ずしもその必要はない。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、フィルターは好ましくは実質的に単分散のミクロビーズのセットを好ましくは流体プール内で保持しうるが、必ずしもその必要はない。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、フィルターは好ましくは操作可能にミクロビーズをミクロビーズの１つ以上のコレクションに分割することができるが、必ずしもその必要はない。各コレクションは好ましくはそれぞれ単分散の粒子のセットを含みうるが、必ずしもその必要はない。
【００１１】
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、フローフォーカシング装置は好ましくはフローフォーカシング機構部をも含んでよいが、必ずしもその必要はない。前記フローフォーカシング機構部は好ましくは内部チャンバーと出口部分を画定しうるが、必ずしもその必要はない。被集束ストリームと集束ストリームを好ましくは操作可能にチャンバー内の相互の交差点へ送達することができるが、必ずしもその必要はない。集束ストリームと被集束ストリームは好ましくは操作可能にフローフォーカシング機構部の出口部分から流出しうるが、必ずしもその必要はない。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、フローフォーカシング機構部の出口部分は好ましくは流体プールの液体レベルの下に操作可能に位置しうるが、必ずしもその必要はない。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、被集束ストリームは好ましくは集束流体によって操作可能に集束されうるが、必ずしもその必要はない。集束ストリームと被集束ストリームは好ましくは操作可能に出口部分から単流ストリームとして流出しうるが、必ずしもその必要はない。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、集束ストリームは好ましくは単流ストリーム内で被集束ストリームを実質的に取り囲みうるが、必ずしもその必要はない。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、液体含有セルは好ましくは外部環境に対して操作可能に密封されうるが、必ずしもその必要はない。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、フローフォーカシング装置は好ましくは操作可能に被集束ストリームと集束ストリームを液体含有セル内で相互の交差点内へ送達しうるが、必ずしもその必要はない。
【００１２】
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、本システムは好ましくは、好ましくは所定圧力で、かつ好ましくは操作可能に液体含有セル内に含まれる、ある体積のガスをも含んでよいが、必ずしもその必要はない。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、本システムは好ましくはガス圧力源をも含んでよいが、必ずしもその必要はない。前記液体含有セルは好ましくは入口弁を画定する形をしていてよいが、必ずしもその必要はない。前記ガス圧力源は好ましくは操作可能にガスを好ましくは入口弁を介して、かつ好ましくは液体含有セル内で加圧しうるが、必ずしもその必要はない。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、前記液体含有セルは好ましくは圧力安全弁を画定する形をしていてよいが、必ずしもその必要はない。前記圧力安全弁は好ましくは操作可能にガス及び／又は流体プールの一部を、好ましくは圧力が密封液体含有セルの所定の最大安全圧力を超えたときに解放することができるが、必ずしもその必要はない。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、好ましくは液体含有セルの出口ポートの上に、及び／又は液体含有セルの出口ポートとの操作可能な流体関係で圧力安全弁を設けてよいが、必ずしもその必要はない。圧力安全弁は好ましくは流体プールの一部を、好ましくは圧力が所定の最大安全圧力を超えたときに操作可能に解放することができるが、必ずしもその必要はない。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、前記ガスは好ましくは不活性ガスを含んでよいが、必ずしもその必要はない。
【００１３】
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、好ましくは（ｉ）ガスの圧力、並びに／或いは（ii）ポリマーノズルを通る被集束ストリーム及び／又は（ii）集束ノズルを通る集束ストリームの操作可能な速度を、好ましくは相互の依存関係で、かつ好ましくは実質的に一定の液体レベルで流体プールを維持するように、予め決めることができる。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、液体含有セルは好ましくは撹拌棒をさらに含んでよいが、必ずしもその必要はない。前記撹拌棒は好ましくは操作可能に流体プールを撹拌下で維持することができるが、必ずしもその必要はない。前記流体プールは好ましくは操作可能にミクロビーズを結束させることができるが、必ずしもその必要はない。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、撹拌棒は好ましくは電気撹拌棒及び／又は磁気撹拌棒を含んでよいが、必ずしもその必要はない。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、液体含有セルは好ましくは密閉オリフィスを画定する形をしていてよいが、必ずしもその必要はない。密閉オリフィスは、好ましくは流体プールからオリフィスを介して、実質的に結束したミクロビーズを回収するように、選択的に開くことができるが、必ずしもその必要はない。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、本システムは好ましくは、集束流体の体積の少なくとも一部を流体プールから外へ、好ましくは出口ポートを介して、かつ好ましくは集束ノズルによって操作可能に送達される集束ストリームの少なくとも一部として、操作可能に再循環するように、出口ポートと集束ノズルとの間で流体連絡している導管をも含むことができるが、必ずしもその必要はない。
【００１４】
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、前記媒体は好ましくは有機溶媒を含んでよいが、必ずしもその必要はない。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、前記有機溶媒は好ましくはクロロホルム及び／又はジクロロメタンを含んでよいが、必ずしもその必要はない。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、前記ポリマーは好ましくは実質的に疎水性であってよいが、必ずしもその必要はない。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、前記ポリマーは好ましくはポリスチレン粉末及び／又はその誘導体を含んでよいが、必ずしもその必要はない。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、集束流体は好ましくは水を含んでよいが、必ずしもその必要はない。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、ポリマー溶液及び／又は懸濁液は好ましくは媒体に溶解及び／又は分散した粒子を含んでよいが、必ずしもその必要はない。各ミクロビーズは好ましくは同定可能な粒子のセットと結合しうるが、必ずしもその必要はない。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、前記粒子は好ましくはフルオロフォアを含んでよいが、必ずしもその必要はない。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、前記粒子は好ましくはナノ粒子を含んでよいが、必ずしもその必要はない。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、前記ナノ粒子は好ましくは半導体ナノ粒子、磁性ナノ粒子、金属導体ナノ粒子、金属酸化物ナノ粒子、及び／又は蛍光ナノ粒子を含んでよいが、必ずしもその必要はない。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、前記粒子は好ましくは量子ドット含んでよいが、必ずしもその必要はない。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、前記粒子は好ましくは量子ドット及び／又は磁性ナノ粒子の組合せを含んでよいが、必ずしもその必要はない。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、ポリマー溶液及び／又は懸濁液は好ましくは約0.04質量-質量比（４wt%）の濃度を有しうるが、必ずしもその必要はない。
【００１５】
本発明により、１以上の濃縮されたミクロビーズ集団を形成するためのさらに別のシステムを開示する。このシステムは流体プール、集束流体、並びに／或いはポリマー溶液及び／又は懸濁液と共に使用するためのものである。ポリマー溶液及び／又は懸濁液は、媒体に溶解及び／又は分散したポリマーを含む。本システムはフローフォーカシング装置を含む。前記フローフォーカシング装置はポリマーノズルと集束ノズルを含む。前記ポリマーノズルはポリマー溶液及び／又は懸濁液の被集束ストリームを操作可能に送達する。前記集束ノズルは集束溶液の集束ストリームを操作可能に送達する。前記フローフォーカシング装置は被集束ストリームと集束ストリームを相互の交差点内へ操作可能に送達する。前記フローフォーカシング装置は、流体プール内でミクロビーズを形成するように、集束ストリームと被集束ストリームを流体プール内へ操作可能に流す。本システムは出口ポートを画定する形をした液体含有セルをも含む。液体含有セルは流体プールを操作可能に含み、かつ流体プール内のミクロビーズを濃縮するように、出口ポートを介して、ある体積の集束流体を流体プールから操作可能に送達する。
【００１６】
別の言い方をすれば、本発明は、ポリマーミクロスフェアの製造方法を包含すると言える。この発明の方法は、以下の工程：（ａ）集束流体を方向づけて集束ノズルを通して集束ストリームを生じさせる工程；（ｂ）ポリマー溶液及び／又は懸濁液（又は「非集束流体」）を方向づけてポリマーノズルを通して被集束ストリームを生じさせる工程；（ｃ）集束ストリームと被集束ストリームを液体含有セル内、好ましくは該セルの液体レベルより下で（必ずしもその必要はないが）交差させてミクロスフェアを形成する工程を含む。セル内の液体の体積を調整することによって、好ましくはセル内のミクロスフェアの濃度を制御しうるが、必ずしもその必要はない。
本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、前記被集束流体は好ましくはポリマー溶液及び／又は懸濁液を含むが、必ずしもその必要はない。前記集束流体は好ましくは水を含むが、必ずしもその必要はない。
【００１７】
１つの好ましい実施形態の特徴によれば、本発明は、ポリマーミクロスフェアを製造するためのシステムにも拡張する。このシステムは液体含有セルとノズルアセンブリーを含む。前記ノズルアセンブリーは好ましくはセル内に位置しうる。前記ノズルアセンブリーは好ましくは集束ストリームを生成する集束ノズルと、被集束流体のストリームを生成するポリマーノズル（又は「被集束ノズル」）を含みうる。これらのノズルは好ましくは被集束流体からミクロスフェアを形成するように、集束ストリームが被集束流体のストリームと交差するように操作可能である。
【００１８】
本発明の他の利点、特徴及び／又は特性、並びに本方法とシステムの関連要素の操作方法及び／又は機能、並びに／或いは製造の工程、部品及び／又は経済の組合せは、添付図面を参照して以下の詳細な説明及び添付の特許請求の範囲を考慮すると、より明白になるであろう。添付図面について以下に簡単に説明する。
【００１９】
本発明のシステム及び方法の構造、組織、使用、及び操作方法について、そのさらなる目的及び利点と共に、本発明のシステム及び方法の特性であると考えられる新規な特徴が、例として本発明の現在好ましい実施形態を説明する以下の図面からより良く分かるであろう。しかし、図面は例示及び説明だけの目的のためであり、本発明の制限の定義として意図していないものと明白に解釈される。添付図面は以下のとおりである。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の好ましい実施形態により濃縮されたミクロビーズ集団を形成するためのシステムの正面図である。
【図２】図１に示すシステムの分解組立図である。
【図３】図１のシステムのフローフォーカシング装置の断面正面図であり、仮想輪郭線内に領域３Ａを示す。
【図３Ａ】図３の領域３Ａの拡大図である。
【図４】本発明の好ましい実施形態の抱合結合型ミクロビーズの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
ここで図１〜４を参照すると、本明細書で示す本発明のシステム及び方法は、好ましくは、流体プール306、集束流体300、及び被集束流体(好ましくは、ポリマー溶液及び／又は懸濁液)150を含むか又はこれらと共に使用しうることが理解されるであろう。
図１に示すように、本システムは好ましくはフローフォーカシング装置10及び液体含有セル100を含む。フローフォーカシング装置10は２つの流体ノズル、すなわち被集束流体ノズル(或いは「ポリマーノズル」と称する)20と集束ノズル30を含む。好ましくは、ポリマー溶液及び／又は懸濁液150をポリマーノズル20に供給する。集束流体300を集束ノズル30に供給する。フローフォーカシング装置10は、ポリマーノズル20から流れる被集束ストリーム152と、集束ノズル30から流れる集束ストリーム302との交差点154の場所である内部チャンバー46を操作可能に有するフローフォーカシング機構部40をも含む。
ポリマーストリーム152をフローフォーカシング機構部40の出口部分50の方へ集束させるように、集束ストリーム302中の集束流体300を方向づけて、集束体40の内部チャンバー46内の被集束ストリーム(或いは、「ポリマーストリーム」と称する)152と接触させる。
交差点154(図３Ａで最もよく見えるように)から、被集束ストリーム152と集束ストリーム302が、単流ストリーム402として出口部分(又は「ピンホール」)50を通ってフローフォーカシング機構部40から流出する。集束流体300(集束ストリーム302内)と、それによって集束されたポリマーストリーム152とが、単流ストリーム402として内部チャンバー46からピンホール50を通って流出する。当該点では、集束ストリーム302が単流ストリーム402内で被集束ストリーム152を実質的に取り囲む。次に集束体40の出口部分50から単流ストリーム402が流出する。
流体プール306内の集束液体300で取り囲まれたミクロビーズ500(未だ湿っている)を形成するように、単流ストリーム402の先端部分404から垂れ下がった液滴406が分離される。
本発明の１つの好ましい実施形態では、被集束流体150としてポリスチレンポリマー溶液及び／又は懸濁液を利用し、集束流体300として水を利用する。この好ましい実施形態は、ポリスチレンミクロビーズ500を作製するのに適している。
液体含有セル100内の流体プール306内でミクロビーズ500を収集する。引き続き、ミクロビーズ500を結束させる。
本発明の好ましい実施形態では、図１で最もよく分かるように、フローフォーカシング機構部40の出口部分50は流体プール306に浸漬している。好ましくは、流体プール306は集束流体300、すなわち、好ましくは水溶液をも含む。好ましくはミクロビーズ500の結束プロセスの持続時間、撹拌条件下で(本明細書の他の箇所で述べたように)流体プール306を維持しうる。好ましくは流体プール306から回収する前にミクロビーズ500を結束させる。
【００２２】
図１に示すように、フローフォーカシング装置10を液体含有セル100内に組み込む。ノズル20、30の端部はセル100内にある。流体ストリーム152、302、402自体はセル100の容積内で発せられる。セル100を図２でさらに詳細に示す。
セル100は、上部プレート210と下部プレート220にそれぞれo-リング215及び225で密閉されたガラスシリンダー200を含む。フィルター235を通してろ液ポート230内へろ液を押すには好ましくは大気圧で十分であろうが、圧力入口弁260を介して追加圧力を与えてよい。図１で最もよく分かるように、好ましくは外部環境98に対して操作可能にセル100を密閉することができる。加圧した、好ましくは不活性ガス320(例えば窒素)を供給するガス圧力源330を介して、圧力入口弁260を通じてセル100を加圧することができる。
好ましくは、セル100内の圧力の制御を助け、かつそうしなければガラスシリンダー200が維持できる最大圧力をセル100が超えてしまうであろう如何なるリスクをも除去(又は低減)するように、ろ液ポート230(或いは、出口ポート230と称する)上に圧力安全弁232を取り付けることができる。いくつかの例示的なガラスシリンダー200では、最大圧力は典型的には約６バール(90psi)(600kPa)でありうる。
流体入口ポート120、130は、図１に示すように、好ましくはそれぞれポリマー溶液及び／又は懸濁液150並びに集束流体300をセル100内へ、かつノズル20、30に供給する。第１の流体入口ポート120はポリマー溶液及び／又は懸濁液150をポリマーノズル20に供給し、第２の流体入口ポート130は集束流体300を集束ノズル30に供給する。
選択的に開くことができるオリフィス250は、セル100内の流体プール306中に水を導入することができる。フローフォーカシング装置10は、好ましくは流体プール306に浸漬している。プロセスの最後に、懸濁かつ結束したミクロビーズ500を好ましくはセル100からオリフィス250を介して除去することができる。
【００２３】
好ましくは、磁気又は電気のどちらかの撹拌棒240を設けて、ミクロビーズ500の結束過程が続く間、セル100の中身を撹拌する。
図２で最もよく分かるように、支柱270とネジ275を利用して選択的にセル100を組み立て、かつ／又は分解することができる。しかし、その代わりに当技術分野で既知の他の組立て及び分解方法を使用してよい。
本発明によって形成されるミクロビーズ500の大きさは、ノズル20、30内の流速、及び使用するポリマーの濃度によって決まるだろう。好ましくはセル100内でフィルター235によってミクロビーズ500を保持(又は捕捉)する。好ましくは、ある体積の集束流体300(好ましくは、水)を、ろ液ポート230を介して流体プール306から除去する。流体プール306内で蓄積させようとするミクロビーズ500の大きさに基づく依存関係によってフィルタータイプを予め決めることができる。
フィルター235を用いて、ミクロビーズ500の単分散性の可能性を保証し、促進し、又は増やすこともできる。（図には示さないが、次第に微細さが増す一連のフィルター235を用いて、異なる単分散度の複数のコレクションにミクロビーズ500を分割しうると考えられる。）これら及び他の想定される実施形態では、１つ以上のフィルター235が詰まり、何らかのリスクが存在するかもしれず、かつ／又は集束流体300をさらに精製する必要があるかもしれない(例えば、集束流体300を再循環させる前)。
【実施例１】
【００２４】
実施例１：本明細書に記載の方法とシステムを用いて6μmのポリスチレンビーズを作製するため、市販のポリスチレン粉末(Oakville, Ontario, CanadaのSigma-Aldrich Canada Ltd.によって提供)をジクロロメタンに溶解及び／又は分散させて4%のポリマー溶液及び／又は懸濁液を作製した。得られた溶液を次に市販のノズル(すなわち、Seville, SpainのIngeniatrics S.L.によって提供されたAvant-1TMノズル)内に注射器ポンプ(すなわち、Sarasota, Florida, U.S.A.のWorld Precision Instruments, Incによって提供されたSP100ITM注射器ポンプ)を用いて1mL/時間の速度で導入すると共に、デジタルギアポンプ(Vernon Hills, Illinois, U.S.A.のCole-Parmer Instrument Companyによって提供された)を用いて180mL/時間の速度で集束流体300としての水を導入した。反応中、限外ろ過セル内のノズルを100mLの水溶液中に撹拌しながら浸漬した。使用する水溶液の体積はセル100の容積とノズルの位置によって決まる。0.65μmサイズの混合セルロースエステルフィルター235(Billerica, Massachusetts, U.S.A.のMillipore Corporationによって提供された)を使用した。合成後、ろ液ポート230を閉じ、懸濁したミクロビーズ500をオリフィス250を介して取り出した。
【実施例２】
【００２５】
実施例２：本明細書に記載の方法とシステムを用いて5μmのポリスチレンビーズを作製するため、市販のポリスチレン粉末(Oakville, Ontario, CanadaのSigma-Aldrich Canada Ltd.によって提供)をジクロロメタンに溶解及び／又は分散させて4%のポリマー溶液及び／又は懸濁液を作製した。結果溶液を次に市販のノズル(すなわち、Seville, SpainのIngeniatrics S.L.によって提供されたAvant-1TMノズル)内に注射器ポンプ(すなわち、Sarasota, Florida, U.S.A.のWorld Precision Instruments, Incによって提供されたSP100ITM注射器ポンプ)を用いて0.5mL/時間の速度で導入すると共に、デジタルギアポンプ(Vernon Hills, Illinois, U.S.A.のCole-Parmer Instrument Companyによって提供された)を用いて180mL/時間の速度で集束流体300としての水を導入した。反応中、限外ろ過セル内のノズルを100mLの水溶液中に撹拌しながら浸漬した。使用する水溶液の体積はセル100の容積とノズルの位置によって決まる。0.65μmサイズの混合セルロースエステルフィルター235(Billerica, Massachusetts, U.S.A.のMillipore Corporationによって提供された)を使用した。合成後、ろ液ポート230を閉じ、懸濁したミクロビーズ500をオリフィス250を介して取り出した。
【００２６】
好ましくは被集束溶液150と集束流体300の流速に応じてセル100内の液体レベル310を制御することによって、平衡点を得ることができる。このように、かつ部分的に大気圧のため、セル100内のミクロビーズ500の液状懸濁液の体積は経時的に実質的に一定である。過剰の集束流体300はろ過して除く。セル100内のミクロビーズ500の濃度自体は増す。従って、好ましくは複数回の遠心分離工程及び／又は他の濃縮工程を必要とせずに、好ましくはより小容積の流体プール306内で、より高濃度のミクロビーズ500を製造しうる。さらに、抽出液を集束流体300として導管280を介して再利用かつフィードバックすることができる(図１及び２で最もよく分かる)。このように、本発明のシステム及び方法は、好ましくはミクロビーズ500の大規模生産における大量の集束流体300の必要性を低減するのに役立ちうる。
例えば、10時間かけて5μmのミクロビーズを合成するため、300mLのセル（ミクロビーズ懸濁液の体積は100mLにてセル内で維持される）を用いて、本発明の濃度制御型フローフォーカシング方法及びシステムを利用すると、約0.4wt%の濃度で約58億2千万個のミクロビーズが生成されるであろう。体積を2×50mLのFalconチューブに分けてそれらを遠心分離することによって、ミクロビーズの100mLの懸濁液をさらに濃縮することができる。対照的に、同じ10時間かけて、従来技術の合成法はほぼ同数のミクロビーズ(すなわち、約58億2千万個のミクロビーズ)を生成しうるが、総体積1.9L(1910mL)中0.02wt%の濃度でしかない。次にこの溶液を濃縮するためには39×50mLのFalconチューブが必要であろう。この例では、本発明は同じ10時間かけて、約20倍高い濃度のミクロビーズ溶液を提供する。より小さいセルを使用すれば、従来の合成法の濃度のおそらく200倍までさえ高濃度のビーズ溶液を得ることを期待できる。
【００２７】
以下、図４について説明する。本発明の好ましい実施形態により生成されたミクロビーズ500を含む抱合体800が示されている。ミクロビーズ500は粒子セット506、さらに詳しくはミクロビーズ500内に被包された２タイプの量子ドット506A、506Bのセット506を含む。ミクロビーズ500の表面502は、生体認識分子600（それ自体が動作可能に標的分子700(例えば、感染、疾患及び／又は遺伝子発現因子のマーカー)に結合している）と動作可能に結合している官能基504を有する。
照射後に色及び／又は強度に基づいて同定可能な１つ以上のスペクトルシグナルを生成するように、量子ドット506A、506Bの同定可能セット506を適応させることができる。
この出願の添付の特許請求の範囲によってのみ制限される本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、本発明の他の実施形態の設計及び製造で他の修正及び変更を使用することができる。
上記好ましい実施形態をＱＤと関連させて提示したが、本方法及びシステムは、他の粒子、例えばナノ粒子などに同様に当てはまる。本発明の方法及びシステムと共に使用できるナノ粒子のタイプには、限定するものではないが、好ましくは硬ナノ粒子、ポリマーナノ粒子、磁性ナノ粒子、金属導体ナノ粒子、金属酸化物ナノ粒子、蛍光ナノ粒子、及びリン光ナノ粒子が挙げられる。
上記説明は、例示目的のために提示したものであり、排他的であるつもりはなく、或いは開示した通りの形態に本発明を制限することを意図するものではない。上記教示に照らして多くの修正及び変更が可能であり、それらは当業者には明白であろう。本発明の範囲はこの明細書によってではなく、特許請求の範囲によって制限されるものである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１以上の濃縮されたミクロビーズ集団を形成する方法であって、以下の工程：
（ａ）媒体に溶解及び／又は分散したポリマーを含むポリマー溶液及び／又は懸濁液の被集束ストリームを流体プールの方へ流す工程；
（ｂ）集束流体の集束ストリームを前記流体プールの方へ、かつ前記被集束ストリームとの交差点内へ流す工程；
（ｃ）前記流体プール内で前記ミクロビーズを形成するように、前記集束ストリームと前記被集束ストリームを相互に交差点から流す工程；及び
（ｄ）前記流体プール内の前記ミクロビーズを濃縮するように、前記集束流体を前記流体プールから流す工程
を含む方法。
【請求項２】
工程（ｄ）において、実質的に一定の液体レベルで維持するように前記流体プールが制御される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
実質的に一定の液体レベルが、工程（ａ）の被集束ストリーム、工程（ｂ）の集束ストリーム、及び工程（ｄ）の集束流体のそれぞれの流速のバランスを取ることによって維持される、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
工程（ｄ）において、集束流体を好ましくは１つ以上のフィルターを通して流す、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
工程（ｄ）において、フィルターがミクロビーズを流体プール内で保持する、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
工程（ｄ）において、フィルターが、実質的に単分散のミクロビーズのセットを流体プール内に保持する、請求項４に記載の方法。
【請求項７】
工程（ｄ）において、フィルターが、ミクロビーズをミクロビーズの１つ以上のコレクションに分割し、前記各コレクションがそれぞれ単分散のミクロビーズのセットを含む、請求項４及び５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
工程（ａ）及び（ｂ）の少なくとも１つをフローフォーカシング機構部の内部チャンバー内で行う、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
工程（ａ）及び（ｂ）を両方ともフローフォーカシング機構部の内部チャンバー内で行い、フローフォーカシング機構部の出口部分が、流体プールの液体レベルより下にあり、かつ工程（ｃ）において、集束ストリームと被集束ストリームが、前記フローフォーカシング機構部の前記出口部分から流出する、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
工程（ｂ）において、被集束ストリームを集束ストリームによって集束し、かつ工程（ｃ）において、前記集束ストリームと前記被集束ストリームが、出口部分から単流ストリームとして流出する、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
工程（ｃ）において、集束ストリームが単流ストリーム内で被集束ストリームを実質的に取り囲む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
工程（ａ）の前に、流体プールを密封液体含有セル内に提供する予備工程をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
工程（ａ）〜工程（ｃ）の少なくとも１つを液体含有セル内で行う、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
予備工程において、液体含有セルがガスを所定圧力でさらに含む、請求項１２及び１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
予備工程において、ガス圧力源が入口弁を介して密封液体含有セル内でガスを加圧する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
予備工程の後に、圧力が密封液体含有セルの所定の最大安全圧力を超えたとき、圧力安全弁を介してガス又は流体プールの一部を解放する工程（ｃ．１）をさらに含む、請求項１４〜１５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１７】
ガスが不活性ガスを含む、請求項１４〜１６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１８】
予備工程におけるガスの圧力を、工程（ａ）における被集束ストリーム及び工程（ｂ）における集束ストリームのそれぞれの流速とバランスを取って予め決めて、流体プールを実質的に一定液体レベルで維持する、請求項１４〜１７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１９】
工程（ｂ）の後に、撹拌下で流体プールを維持する工程（ｂ．１）をさらに含み、かつミクロビーズを工程（ｃ）で結束させる、請求項１〜１８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２０】
工程（ｂ．１）において、撹拌棒が流体プールを撹拌下で維持し、かつ前記撹拌棒が、電気撹拌棒又は磁気撹拌棒を含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
工程（ｄ）の後に、結束したミクロビーズを流体プールから回収する工程（ｄ．１）をさらに含む、請求項１９〜２０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２２】
工程（ｂ）における被集束ストリームとの交差点に流入する集束ストリームの少なくとも一部として、工程（ｄ）において流体プールから流れる集束流体の少なくとも一部を再利用する工程（ｅ）をさらに含む、請求項１〜２１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２３】
工程（ａ）において、媒体が有機溶媒を含む、請求項１〜２２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２４】
有機溶媒がクロロホルム又はジクロロメタンを含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
工程（ａ）において、ポリマーが実質的に疎水性である、請求項１〜２４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２６】
工程（ａ）において、ポリマーがポリスチレン粉末又はその誘導体を含む、請求項１〜２５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２７】
工程（ｂ）において、集束流体が水を含む、請求項１〜２６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２８】
工程（ａ）において、ポリマー溶液が、媒体に溶解及び／又は分散した粒子をさらに含み、かつ工程（ｃ）において、各ミクロビーズが、同定可能な粒子のセットと結合する、請求項１〜２７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２９】
工程（ａ）において、粒子がフルオロフォアを含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
工程（ａ）において、粒子がナノ粒子を含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３１】
ナノ粒子が、半導体ナノ粒子、磁性ナノ粒子、金属導体ナノ粒子、金属酸化物ナノ粒子、蛍光ナノ粒子、又はリン光ナノ粒子を含む、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
工程（ａ）において、粒子が量子ドットを含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３３】
工程（ａ）において、粒子が量子ドットと磁性ナノ粒子の組合せを含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３４】
工程（ａ）において、ポリマー溶液及び／又は懸濁液が約0.04質量-質量比（４wt%）の濃度を有する、請求項１〜３３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３５】
請求項１〜３４のいずれか１項に記載の方法で形成されたミクロビーズ。
【請求項３６】
表面に１つ以上の官能基を含み、前記官能基が生体認識分子と動作可能に結合するように適応している、請求項３５に記載のミクロビーズ。
【請求項３７】
生体認識分子と動作可能に結合しているミクロビーズが、１種以上の疾患の検出のための多重診断試験でプローブとして使うために適応している、請求項３６に記載のミクロビーズ。
【請求項３８】
疾患が、マラリア、ＨＩＶ、Ｂ型肝炎、Ｃ型肝炎、デングウイルス、又は鳥インフルエンザ（Ｈ５Ｎ１）を含む、請求項３７に記載のミクロビーズ。
【請求項３９】
生体認識分子と動作可能に結合しているミクロビーズが、１種以上の遺伝子発現因子の検出のための多重診断試験でプローブとして使うために適応している、請求項３６に記載のミクロビーズ。
【請求項４０】
１以上の濃縮されたミクロビーズ集団を形成するためのシステムであって、
（ａ）流体プール、集束流体、並びに媒体に溶解及び／又は分散したポリマーを含むポリマー溶液及び／又は懸濁液；
（ｂ）（ｉ）前記ポリマー溶液及び／又は懸濁液の被集束ストリームを操作可能に送達するポリマーノズルと、
（ii）集束溶液の集束ストリームを操作可能に送達する集束ノズルと
を含むフローフォーカシング装置；及び
（ｃ）出口ポートを画定する形をした液体含有セル、
を含むシステムであって、前記フローフォーカシング装置は、前記被集束ストリームと前記集束ストリームを相互の交差点内へ操作可能に送達し、かつ該フローフォーカシング装置は、前記流体プール内で前記ミクロビーズを形成するように前記集束ストリームと前記被集束ストリームを操作可能に前記流体プール内へ流し、前記液体含有セルは操作可能に前記流体プールを含み、かつ前記流体プール内の前記ミクロビーズを濃縮するように、前記集束流体を操作可能に前記出口ポートを介して前記流体プールから外に送達する、前記システム。
【請求項４１】
（ｉ）ポリマーノズルを通る被集束ストリームと、（ii）集束ノズルを通る集束ストリームと、（iii）出口ポートを通る集束流体との操作可能な流速が、それぞれ、相互の依存関係で、実質的に一定の液体レベルで流体プールを維持するように予め決められる、請求項４０に記載のシステム。
【請求項４２】
液体含有セルが１つ以上のフィルターを出口ポート上に含み、このフィルターを通して、集束流体のある体積が流体プールから外へ操作可能に送達される、請求項４０に記載のシステム。
【請求項４３】
フィルターが、ミクロビーズを流体プール内に操作可能に保持する、請求項４２に記載のシステム。
【請求項４４】
フィルターが、実質的に単分散のミクロビーズのセットを流体プール内で操作可能に保持する、請求項４２に記載のシステム。
【請求項４５】
フィルターが、ミクロビーズを１つ以上のコレクションに操作可能に分割し、前記各コレクションが、それぞれ単分散の前記ミクロビーズのセットを含む、請求項４２及び４３のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項４６】
フローフォーカシング装置が、内部チャンバーと出口部分を画定するフローフォーカシング機構部をさらに含み、被集束ストリームと集束ストリームが操作可能に前記チャンバー内の相互の交差点へ送達され、かつ前記集束ストリームと前記被集束ストリームが操作可能に前記フローフォーカシング機構部の前記出口部分から流出される、請求項４０に記載のシステム。
【請求項４７】
フローフォーカシング機構部の出口部分が、流体プールの液体レベルの下に操作可能に位置している、請求項４６に記載のシステム。
【請求項４８】
被集束ストリームが集束流体によって操作可能に集束され、かつ集束ストリームと被集束ストリームが操作可能に前記出口部分から単流ストリームとして流出する、請求項４６及び４７のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項４９】
集束ストリームが単流ストリーム内で被集束ストリームを実質的に取り囲む、請求項４８に記載のシステム。
【請求項５０】
液体含有セルが、外部環境に対して操作可能に密封されている、請求項４０に記載のシステム。
【請求項５１】
フローフォーカシング装置が、液体含有セル内で、被集束ストリームと集束ストリームを相互の交差点内へ操作可能に送達する、請求項５０に記載のシステム。
【請求項５２】
所定圧力で操作可能に液体含有セル内に含まれるガスをさらに含む、請求項５０〜５１のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項５３】
ガス圧力源をさらに含み、液体含有セルが入口弁を画定する形をしており、かつ前記ガス圧力源が、前記液体含有セル内で前記入口弁を介して操作可能にガスを加圧する、請求項５２に記載のシステム。
【請求項５４】
液体含有セルが圧力安全弁を画定する形をしており、かつ圧力が密封液体含有セルの所定の最大安全圧力を超えたときに、前記圧力安全弁が操作可能にガス又は流体プールの一部を解放する、請求項５２〜５３のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項５５】
液体含有セルの出口ポートとの操作可能な流体関係において液体含有セルの出口ポートの上に圧力安全弁を設け、かつ前記圧力安全弁は圧力が所定の最大安全圧力を超えたときに流体プールの一部を操作可能に解放する、請求項５４に記載のシステム。
【請求項５６】
ガスが不活性ガスを含む、請求項５２〜５５のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項５７】
実質的に一定の液体レベルで流体プールを維持するように、（ｉ）ガスの圧力が、（ii）ポリマーノズルを通る前記被集束ストリームと（iii）集束ノズルを通る集束ストリームの操作可能な流速とのバランスを取って予め決められる、請求項５２〜５６のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項５８】
液体含有セルが、操作可能に流体プールを撹拌下で維持する撹拌棒をさらに含み、かつ前記流体プールが操作可能にミクロビーズを結束させる、請求項４０〜５７のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項５９】
撹拌棒が電気撹拌棒又は磁気撹拌棒を含む、請求項５８に記載のシステム。
【請求項６０】
液体含有セルが密閉オリフィスを画定する形をしており、前記密閉オリフィスが、流体プールから結束したミクロビーズを該オリフィスを介して回収するように、選択的に開くことができる、請求項５８〜５９のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項６１】
流体プールから出口ポートを介して外へ送達される集束流体の少なくとも一部を、集束ノズルによって操作可能に送達される集束ストリームの少なくとも一部として操作可能に再利用するように、前記出口ポートと前記集束ノズルとの間で流体連絡している導管をさらに含む、請求項４０〜６０のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項６２】
媒体が有機溶媒を含む、請求項４０〜６１のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項６３】
有機溶媒がクロロホルム又はジクロロメタンを含む、請求項６２に記載のシステム。
【請求項６４】
ポリマーが実質的に疎水性である、請求項４０〜６３のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項６５】
ポリマーがポリスチレン粉末又はその誘導体を含む、請求項４０〜６４のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項６６】
集束流体が水を含む、請求項４０〜６５のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項６７】
ポリマー溶液及び／又は懸濁液が媒体に溶解及び／又は分散した粒子をさらに含み、かつ各ミクロビーズが、同定可能な粒子のセットと結合する、請求項４０〜６０のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項６８】
粒子がフルオロフォアを含む、請求項６７に記載のシステム。
【請求項６９】
粒子がナノ粒子を含む、請求項６７に記載のシステム。
【請求項７０】
ナノ粒子が、半導体ナノ粒子、磁性ナノ粒子、金属導体ナノ粒子、金属酸化物ナノ粒子、蛍光ナノ粒子、又はリン光ナノ粒子を含む、請求項６９に記載のシステム。
【請求項７１】
粒子が量子ドットを含む、請求項６７に記載のシステム。
【請求項７２】
粒子が量子ドットと磁性ナノ粒子の組合せを含む、請求項６７に記載のシステム。
【請求項７３】
ポリマー溶液及び／又は懸濁液が約0.04質量-質量比（４wt%）の濃度を有する、請求項４０〜７２のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項７４】
流体プール、集束流体、並びに媒体に溶解及び／又は分散したポリマーを含むポリマー溶液及び／又は懸濁液と共に使用するための、１以上の濃縮されたミクロビーズ集団を形成するためのシステムであって、
（ａ）（ｉ）前記ポリマー溶液及び／又は懸濁液の被集束ストリームを操作可能に送達するポリマーノズルと、
（ii）集束溶液の集束ストリームを操作可能に送達する集束ノズルと
を含むフローフォーカシング装置；及び
（ｂ）出口ポートを画定する形をした液体含有セル、
を含むシステムであって、前記フローフォーカシング装置は、前記被集束ストリームと前記集束ストリームを相互の交差点へ操作可能に送達し、かつ該フローフォーカシング装置は、前記流体プール内でミクロビーズを形成するように、前記集束ストリームと前記被集束ストリームを操作可能に前記流体プール内へ流し、前記液体含有セルは操作可能に前記流体プールを含み、かつ前記流体プール内の前記ミクロビーズを濃縮するように、前記集束流体を操作可能に前記出口ポートを介して前記流体プールから外に送達する、前記システム。
【請求項１】
１以上の濃縮されたミクロビーズ集団を形成する方法であって、以下の工程：
（ａ）媒体に溶解及び／又は分散したポリマーを含むポリマー溶液及び／又は懸濁液の被集束ストリームを流体プールの方へ流す工程；
（ｂ）集束流体の集束ストリームを前記流体プールの方へ、かつ前記被集束ストリームとの交差点内へ流す工程；
（ｃ）前記流体プール内で前記ミクロビーズを形成するように、前記集束ストリームと前記被集束ストリームを相互に交差点から流す工程；及び
（ｄ）前記流体プール内の前記ミクロビーズを濃縮するように、前記集束流体を前記流体プールから流す工程
を含む方法。
【請求項２】
工程（ｄ）において、実質的に一定の液体レベルで維持するように前記流体プールが制御される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
実質的に一定の液体レベルが、工程（ａ）の被集束ストリーム、工程（ｂ）の集束ストリーム、及び工程（ｄ）の集束流体のそれぞれの流速のバランスを取ることによって維持される、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
工程（ｄ）において、集束流体を好ましくは１つ以上のフィルターを通して流す、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
工程（ｄ）において、フィルターがミクロビーズを流体プール内で保持する、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
工程（ｄ）において、フィルターが、実質的に単分散のミクロビーズのセットを流体プール内に保持する、請求項４に記載の方法。
【請求項７】
工程（ｄ）において、フィルターが、ミクロビーズをミクロビーズの１つ以上のコレクションに分割し、前記各コレクションがそれぞれ単分散のミクロビーズのセットを含む、請求項４及び５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
工程（ａ）及び（ｂ）の少なくとも１つをフローフォーカシング機構部の内部チャンバー内で行う、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
工程（ａ）及び（ｂ）を両方ともフローフォーカシング機構部の内部チャンバー内で行い、フローフォーカシング機構部の出口部分が、流体プールの液体レベルより下にあり、かつ工程（ｃ）において、集束ストリームと被集束ストリームが、前記フローフォーカシング機構部の前記出口部分から流出する、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
工程（ｂ）において、被集束ストリームを集束ストリームによって集束し、かつ工程（ｃ）において、前記集束ストリームと前記被集束ストリームが、出口部分から単流ストリームとして流出する、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
工程（ｃ）において、集束ストリームが単流ストリーム内で被集束ストリームを実質的に取り囲む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
工程（ａ）の前に、流体プールを密封液体含有セル内に提供する予備工程をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
工程（ａ）〜工程（ｃ）の少なくとも１つを液体含有セル内で行う、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
予備工程において、液体含有セルがガスを所定圧力でさらに含む、請求項１２及び１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
予備工程において、ガス圧力源が入口弁を介して密封液体含有セル内でガスを加圧する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
予備工程の後に、圧力が密封液体含有セルの所定の最大安全圧力を超えたとき、圧力安全弁を介してガス又は流体プールの一部を解放する工程（ｃ．１）をさらに含む、請求項１４〜１５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１７】
ガスが不活性ガスを含む、請求項１４〜１６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１８】
予備工程におけるガスの圧力を、工程（ａ）における被集束ストリーム及び工程（ｂ）における集束ストリームのそれぞれの流速とバランスを取って予め決めて、流体プールを実質的に一定液体レベルで維持する、請求項１４〜１７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１９】
工程（ｂ）の後に、撹拌下で流体プールを維持する工程（ｂ．１）をさらに含み、かつミクロビーズを工程（ｃ）で結束させる、請求項１〜１８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２０】
工程（ｂ．１）において、撹拌棒が流体プールを撹拌下で維持し、かつ前記撹拌棒が、電気撹拌棒又は磁気撹拌棒を含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
工程（ｄ）の後に、結束したミクロビーズを流体プールから回収する工程（ｄ．１）をさらに含む、請求項１９〜２０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２２】
工程（ｂ）における被集束ストリームとの交差点に流入する集束ストリームの少なくとも一部として、工程（ｄ）において流体プールから流れる集束流体の少なくとも一部を再利用する工程（ｅ）をさらに含む、請求項１〜２１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２３】
工程（ａ）において、媒体が有機溶媒を含む、請求項１〜２２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２４】
有機溶媒がクロロホルム又はジクロロメタンを含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
工程（ａ）において、ポリマーが実質的に疎水性である、請求項１〜２４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２６】
工程（ａ）において、ポリマーがポリスチレン粉末又はその誘導体を含む、請求項１〜２５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２７】
工程（ｂ）において、集束流体が水を含む、請求項１〜２６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２８】
工程（ａ）において、ポリマー溶液が、媒体に溶解及び／又は分散した粒子をさらに含み、かつ工程（ｃ）において、各ミクロビーズが、同定可能な粒子のセットと結合する、請求項１〜２７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２９】
工程（ａ）において、粒子がフルオロフォアを含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
工程（ａ）において、粒子がナノ粒子を含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３１】
ナノ粒子が、半導体ナノ粒子、磁性ナノ粒子、金属導体ナノ粒子、金属酸化物ナノ粒子、蛍光ナノ粒子、又はリン光ナノ粒子を含む、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
工程（ａ）において、粒子が量子ドットを含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３３】
工程（ａ）において、粒子が量子ドットと磁性ナノ粒子の組合せを含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３４】
工程（ａ）において、ポリマー溶液及び／又は懸濁液が約0.04質量-質量比（４wt%）の濃度を有する、請求項１〜３３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３５】
請求項１〜３４のいずれか１項に記載の方法で形成されたミクロビーズ。
【請求項３６】
表面に１つ以上の官能基を含み、前記官能基が生体認識分子と動作可能に結合するように適応している、請求項３５に記載のミクロビーズ。
【請求項３７】
生体認識分子と動作可能に結合しているミクロビーズが、１種以上の疾患の検出のための多重診断試験でプローブとして使うために適応している、請求項３６に記載のミクロビーズ。
【請求項３８】
疾患が、マラリア、ＨＩＶ、Ｂ型肝炎、Ｃ型肝炎、デングウイルス、又は鳥インフルエンザ（Ｈ５Ｎ１）を含む、請求項３７に記載のミクロビーズ。
【請求項３９】
生体認識分子と動作可能に結合しているミクロビーズが、１種以上の遺伝子発現因子の検出のための多重診断試験でプローブとして使うために適応している、請求項３６に記載のミクロビーズ。
【請求項４０】
１以上の濃縮されたミクロビーズ集団を形成するためのシステムであって、
（ａ）流体プール、集束流体、並びに媒体に溶解及び／又は分散したポリマーを含むポリマー溶液及び／又は懸濁液；
（ｂ）（ｉ）前記ポリマー溶液及び／又は懸濁液の被集束ストリームを操作可能に送達するポリマーノズルと、
（ii）集束溶液の集束ストリームを操作可能に送達する集束ノズルと
を含むフローフォーカシング装置；及び
（ｃ）出口ポートを画定する形をした液体含有セル、
を含むシステムであって、前記フローフォーカシング装置は、前記被集束ストリームと前記集束ストリームを相互の交差点内へ操作可能に送達し、かつ該フローフォーカシング装置は、前記流体プール内で前記ミクロビーズを形成するように前記集束ストリームと前記被集束ストリームを操作可能に前記流体プール内へ流し、前記液体含有セルは操作可能に前記流体プールを含み、かつ前記流体プール内の前記ミクロビーズを濃縮するように、前記集束流体を操作可能に前記出口ポートを介して前記流体プールから外に送達する、前記システム。
【請求項４１】
（ｉ）ポリマーノズルを通る被集束ストリームと、（ii）集束ノズルを通る集束ストリームと、（iii）出口ポートを通る集束流体との操作可能な流速が、それぞれ、相互の依存関係で、実質的に一定の液体レベルで流体プールを維持するように予め決められる、請求項４０に記載のシステム。
【請求項４２】
液体含有セルが１つ以上のフィルターを出口ポート上に含み、このフィルターを通して、集束流体のある体積が流体プールから外へ操作可能に送達される、請求項４０に記載のシステム。
【請求項４３】
フィルターが、ミクロビーズを流体プール内に操作可能に保持する、請求項４２に記載のシステム。
【請求項４４】
フィルターが、実質的に単分散のミクロビーズのセットを流体プール内で操作可能に保持する、請求項４２に記載のシステム。
【請求項４５】
フィルターが、ミクロビーズを１つ以上のコレクションに操作可能に分割し、前記各コレクションが、それぞれ単分散の前記ミクロビーズのセットを含む、請求項４２及び４３のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項４６】
フローフォーカシング装置が、内部チャンバーと出口部分を画定するフローフォーカシング機構部をさらに含み、被集束ストリームと集束ストリームが操作可能に前記チャンバー内の相互の交差点へ送達され、かつ前記集束ストリームと前記被集束ストリームが操作可能に前記フローフォーカシング機構部の前記出口部分から流出される、請求項４０に記載のシステム。
【請求項４７】
フローフォーカシング機構部の出口部分が、流体プールの液体レベルの下に操作可能に位置している、請求項４６に記載のシステム。
【請求項４８】
被集束ストリームが集束流体によって操作可能に集束され、かつ集束ストリームと被集束ストリームが操作可能に前記出口部分から単流ストリームとして流出する、請求項４６及び４７のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項４９】
集束ストリームが単流ストリーム内で被集束ストリームを実質的に取り囲む、請求項４８に記載のシステム。
【請求項５０】
液体含有セルが、外部環境に対して操作可能に密封されている、請求項４０に記載のシステム。
【請求項５１】
フローフォーカシング装置が、液体含有セル内で、被集束ストリームと集束ストリームを相互の交差点内へ操作可能に送達する、請求項５０に記載のシステム。
【請求項５２】
所定圧力で操作可能に液体含有セル内に含まれるガスをさらに含む、請求項５０〜５１のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項５３】
ガス圧力源をさらに含み、液体含有セルが入口弁を画定する形をしており、かつ前記ガス圧力源が、前記液体含有セル内で前記入口弁を介して操作可能にガスを加圧する、請求項５２に記載のシステム。
【請求項５４】
液体含有セルが圧力安全弁を画定する形をしており、かつ圧力が密封液体含有セルの所定の最大安全圧力を超えたときに、前記圧力安全弁が操作可能にガス又は流体プールの一部を解放する、請求項５２〜５３のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項５５】
液体含有セルの出口ポートとの操作可能な流体関係において液体含有セルの出口ポートの上に圧力安全弁を設け、かつ前記圧力安全弁は圧力が所定の最大安全圧力を超えたときに流体プールの一部を操作可能に解放する、請求項５４に記載のシステム。
【請求項５６】
ガスが不活性ガスを含む、請求項５２〜５５のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項５７】
実質的に一定の液体レベルで流体プールを維持するように、（ｉ）ガスの圧力が、（ii）ポリマーノズルを通る前記被集束ストリームと（iii）集束ノズルを通る集束ストリームの操作可能な流速とのバランスを取って予め決められる、請求項５２〜５６のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項５８】
液体含有セルが、操作可能に流体プールを撹拌下で維持する撹拌棒をさらに含み、かつ前記流体プールが操作可能にミクロビーズを結束させる、請求項４０〜５７のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項５９】
撹拌棒が電気撹拌棒又は磁気撹拌棒を含む、請求項５８に記載のシステム。
【請求項６０】
液体含有セルが密閉オリフィスを画定する形をしており、前記密閉オリフィスが、流体プールから結束したミクロビーズを該オリフィスを介して回収するように、選択的に開くことができる、請求項５８〜５９のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項６１】
流体プールから出口ポートを介して外へ送達される集束流体の少なくとも一部を、集束ノズルによって操作可能に送達される集束ストリームの少なくとも一部として操作可能に再利用するように、前記出口ポートと前記集束ノズルとの間で流体連絡している導管をさらに含む、請求項４０〜６０のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項６２】
媒体が有機溶媒を含む、請求項４０〜６１のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項６３】
有機溶媒がクロロホルム又はジクロロメタンを含む、請求項６２に記載のシステム。
【請求項６４】
ポリマーが実質的に疎水性である、請求項４０〜６３のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項６５】
ポリマーがポリスチレン粉末又はその誘導体を含む、請求項４０〜６４のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項６６】
集束流体が水を含む、請求項４０〜６５のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項６７】
ポリマー溶液及び／又は懸濁液が媒体に溶解及び／又は分散した粒子をさらに含み、かつ各ミクロビーズが、同定可能な粒子のセットと結合する、請求項４０〜６０のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項６８】
粒子がフルオロフォアを含む、請求項６７に記載のシステム。
【請求項６９】
粒子がナノ粒子を含む、請求項６７に記載のシステム。
【請求項７０】
ナノ粒子が、半導体ナノ粒子、磁性ナノ粒子、金属導体ナノ粒子、金属酸化物ナノ粒子、蛍光ナノ粒子、又はリン光ナノ粒子を含む、請求項６９に記載のシステム。
【請求項７１】
粒子が量子ドットを含む、請求項６７に記載のシステム。
【請求項７２】
粒子が量子ドットと磁性ナノ粒子の組合せを含む、請求項６７に記載のシステム。
【請求項７３】
ポリマー溶液及び／又は懸濁液が約0.04質量-質量比（４wt%）の濃度を有する、請求項４０〜７２のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項７４】
流体プール、集束流体、並びに媒体に溶解及び／又は分散したポリマーを含むポリマー溶液及び／又は懸濁液と共に使用するための、１以上の濃縮されたミクロビーズ集団を形成するためのシステムであって、
（ａ）（ｉ）前記ポリマー溶液及び／又は懸濁液の被集束ストリームを操作可能に送達するポリマーノズルと、
（ii）集束溶液の集束ストリームを操作可能に送達する集束ノズルと
を含むフローフォーカシング装置；及び
（ｂ）出口ポートを画定する形をした液体含有セル、
を含むシステムであって、前記フローフォーカシング装置は、前記被集束ストリームと前記集束ストリームを相互の交差点へ操作可能に送達し、かつ該フローフォーカシング装置は、前記流体プール内でミクロビーズを形成するように、前記集束ストリームと前記被集束ストリームを操作可能に前記流体プール内へ流し、前記液体含有セルは操作可能に前記流体プールを含み、かつ前記流体プール内の前記ミクロビーズを濃縮するように、前記集束流体を操作可能に前記出口ポートを介して前記流体プールから外に送達する、前記システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図３Ａ】
【図４】
【図２】
【図３】
【図３Ａ】
【図４】
【公表番号】特表２０１１−５０１７６９（Ｐ２０１１−５０１７６９Ａ）
【公表日】平成２３年１月１３日（２０１１．１．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５２８２５４（Ｐ２０１０−５２８２５４）
【出願日】平成２０年１０月１０日（２００８．１０．１０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＣＡ２００８／００１８０８
【国際公開番号】ＷＯ２００９／０４６５４０
【国際公開日】平成２１年４月１６日（２００９．４．１６）
【出願人】（５０９１７２５３８）フィオ コーポレイション (4)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２３年１月１３日（２０１１．１．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月１０日（２００８．１０．１０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＣＡ２００８／００１８０８
【国際公開番号】ＷＯ２００９／０４６５４０
【国際公開日】平成２１年４月１６日（２００９．４．１６）
【出願人】（５０９１７２５３８）フィオ コーポレイション (4)
【Ｆターム（参考）】
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