(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板表面を有する基板と、
前記基板表面の表面弾性波（ＳＡＷ）領域内に、略直線状の圧力ノードに沿ったＳＡＷ方向を有するＳＡＷを発生するＳＡＷ発生器と、
流れ方向を有する流体サンプルを受けるよう構成されたチャネルとを含み、
前記流れ方向が前記ＳＡＷ方向に対して斜角である、流体サンプル内の粒子をマニピュレートする装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置であって、
前記ＳＡＷ方向に応じた粒子のストリームを生成することで、前記流体サンプル内の粒子をマニピュレートする装置。
【請求項３】
請求項１に記載の装置であって、
前記ＳＡＷ発生器は一対の離間した表面弾性波発生器を含み、前記各表面弾性波発生器は前記基板に支持された櫛形電極を含む櫛形電極変換器である、装置。
【請求項４】
請求項１に記載の装置であって、
前記基板は圧電基板である、装置。
【請求項５】
請求項１に記載の装置であって、
前記装置はマイクロ流体デバイスであり、
前記チャネルは１ｍｍ未満の少なくとも１つの断面寸法を有するマイクロチャネルであり、
前記粒子が、１００ミクロン未満の断面寸法を有するマイクロ粒子である、装置。
【請求項６】
請求項１に記載の装置であって、
前記ＳＡＷ発生器は前記ＳＡＷ領域内に直立表面弾性波（ＳＳＡＷ）を発生するＳＳＡＷ発生器である、装置。
【請求項７】
基板と、
第１の表面弾性波発生器と、
第２の表面弾性波発生器と、
粒子を含む流体サンプルを受けるよう構成され、前記基板の表面弾性波（ＳＡＷ）領域に近接した選別部を有する、チャネル方向を有するチャネルとを含み、
前記第１および第２の表面弾性波発生器は前記基板のＳＡＷ領域内に、略直線状の圧力ノードに沿ったＳＡＷ方向を有するＳＡＷを発生するよう構成されており、
前記ＳＡＷ方向は前記チャネル方向に対して斜角で配置されている、流体サンプル内の粒子を選別する装置であって、
前記流体サンプルを、前記チャネルに導入し、前記ＳＡＷが発生すると、前記流体サンプル内で粒子を選別する、装置。
【請求項８】
請求項７に記載の装置であって、
前記ＳＡＷ方向に応じた粒子のストリームを生成することで、前記流体サンプル内で粒子を選別する装置。
【請求項９】
請求項７に記載の装置であって、
前記ＳＡＷ発生器は前記ＳＡＷ領域内で直立表面弾性波（ＳＳＡＷ）を発生させるＳＳＡＷ発生器である、装置。
【請求項１０】
請求項７に記載の装置であって、
前記基板は圧電基板であり、
前記第１および第２の表面弾性波発生器は、夫々、前記基板に支持される電極を含む、装置。
【請求項１１】
請求項７に記載の装置であって、
前記基板は前記チャネルの壁を形成する、装置。
【請求項１２】
請求項７に記載の装置であって、
前記装置はマイクロ流体デバイスであり、
前記チャネルはマイクロチャネルであり、
前記マイクロチャネルは１ｍｍ未満の少なくとも１つの断面寸法を有する、装置。
【請求項１３】
請求項７に記載の装置であって、
前記チャネルはサンプル流体流を受けるよう構成された流路である、装置。
【請求項１４】
請求項７に記載の装置であって、
前記粒子は１００ミクロン未満の直径を有するマイクロ粒子である、装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の装置であって、
前記マイクロ粒子は生体分子または細胞を含む、装置。
【請求項１６】
基板表面を有する基板と、
表面弾性波（ＳＡＷ）発生器と、
流体サンプルを受けるよう構成されたチャネルとを含む、
流体サンプル内の粒子をマニピュレートするための装置を提供し、
流れ方向を有する流体サンプルを前記流路に導入し、
前記基板表面のＳＡＷ領域内に、略直線状の圧力ノードに沿ったＳＡＷ方向を有するＳＡＷを、前記流れ方向が前記ＳＡＷ方向に対して斜角となるように発生させることを含む、前記粒子を含む流体サンプル内の粒子を選別する方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の方法であって、
ＳＡＷを発生させることが、直立表面弾性波（ＳＳＡＷ）を発生させることを含む、方法。
【請求項１８】
請求項１６に記載の方法であって、
前記流体サンプルは前記流路に沿って指向されたサンプル流であり、
前記流路は前記基板に支持され、
前記流路はマイクロ流体デバイス内のマイクロチャネルであり、
前記方法は粒子特定、粒子集束、粒子選別、粒子分離、粒子分別または粒子選択の方法である、方法。
【請求項１９】
請求項１６に記載の方法であって、
前記流体サンプルは前記ＳＡＷにより誘発される圧力によって指向される第１の粒子タイプと、前記圧力によって指向されない第２の粒子タイプとを有し、前記第１の粒子タイプの第１のストリームと前記第２の粒子タイプの第２のストリームを生成する、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本特許出願は、その全内容が本明細書に組み込まれる２０１２年８月１日出願の米国仮特許出願第６１／６７８，２１４号の優先権を主張する。
【０００２】
（米国政府支援に関する記述）
本発明は、国立衛生研究所の認可した許可番号ＯＤ００７２０９および国立科学財団の認可した許可番号ＥＣＣＳ−０８０１９２２により米国政府支援でなされた。米国政府は本発明に一定の権利を有する。
【０００３】
本発明は、分離および集束等の粒子または細胞マニピュレーション、および粒子または細胞検出および特定のための方法および装置に関する。
【０００４】
懸濁粒子および細胞の効率的な分離は、癌細胞検出や薬剤スクリーニング等の多くの生物医学の基礎研究にとって不可欠である。生命科学の実験室における細胞分離の最も一般的な方法は、これまでのところ、サイズおよび密度の異なる細胞を分離することのできる遠心分離法である。高品質細胞分離のその他の工業臨床基準は、ＦＡＣＳ（蛍光活性化細胞選別）である。ＦＡＣＳ技術は、シースフローモードで行われるものであり、細胞はバッファーの中心で集束してから、高速かつ精密光学検出のためにレーザービームに通される。細胞は、光信号により誘発される下流電界により分離することができる。この数年で、ラボオンチップにおける基礎的な進歩によって、細胞分離についての新たなアプローチの開発が後押しされてきた。例えば、磁気、流体力学、光格子、電気泳動／誘電泳動（ＤＥＰ）および音響的方法である。
【０００５】
磁気的方法は、磁気的マーカーによる注目細胞の標識化から始まる。次に、外部磁界をサンプルに印加して、標識細胞を他の細胞から分離する。磁気的方法に必要な標識化ステップは、コストや処理時間の増大につながり、また、注目細胞に対する悪影響も起こり得る。流体力学的方法には、一般に、高流速（慣性力に基づく方法）、またはチャネル内部の非対称障害物（決定論的側方置換）を伴う。この方法では、追加の標識化や外力を要せず、連続操作を可能とする。しかしながら、チャネル中にあるチャネル障害物によって、細胞に高い機械的応力がかかり、低処理量へとつながる恐れがある。光格子的方法は、異なる光学特性をもつ粒子を分離できるという独特な分離手法を提供するものである。しかしながら、この手法には次のような２つの潜在的な欠点がある。１）潜在的なレーザー誘起加熱、一重項酸素の形成および生物材料における多光子吸収によって、細胞やその他生体に対する生理学的損傷を引き起こす恐れがある。２）この方法は、保守や小型化の困難な複雑な潜在的に高価な光学セットアップに依存するものである。電気泳動／誘電泳動に基づく方法は、粒子分極率および媒体伝導率に厳密に依存するものであり、電気力を利用するものであるが、電流誘起加熱および／または直流電界相互作用により、細胞生理学に悪影響を及ぼす可能性がある。
【０００６】
音響に基づく粒子マニピュレーション方法は、優れた代替案であり、光学的、電気的または磁気的対照物に比べて、音響に基づく方法は、生体に対して比較的非侵襲性であり、光学的、電気的または磁気的特性に係らず大半の微小粒子に対して作用する。開発の進んだバルク弾性波（ＢＡＷ）音響泳動は、目的粒子や細胞を標識化することなく、マイクロ流体チップのサイズや密度に基づいた細胞の分離を行うことが示されている。しかしながら、このＢＡＷ法は、優れた音響反射特性をもつチャネル材料（ケイ素やガラス等）を必要とする。ＰＤＭＳ等、マイクロ流体用途に広く用いられている軟性ポリマー材料は、通常、こうした特性を有していない。さらに、ＢＡＷを発生させるための変換器はサイズが大きく、システムの統合や小型化を妨げるものとなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許出願第１２／６３１，０５９号明細書（２００９年１２月４日出願）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、表面弾性波方法に基づく独特な設計を提供するものであり、９８％を超える高分離効率を示す設計もある。細胞の変動性、増殖およびアポトーシス試験を行い、このデバイスの生体適合性が良好であることが確認された。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
流体サンプル内で粒子を分離する一例の装置は、基板と、基板中に表面弾性波（ＳＡＷ）を発生させる１つ以上の変換器と、１つ以上の種の粒子を含む流体サンプルを受けるよう構成されたチャネルとを含む。流体サンプルは、サンプル流体流であり、サンプル流体流には、チャネルの粒子マニピュレーション部分を通過した後、集束、分離またはその他選別した粒子蒸気が含まれる。チャネル方向または流れ方向は、ＳＡＷの方向に対して斜角をなしている。ＳＡＷは、直立表面弾性波（ＳＡＷ）であってよい。
【００１０】
本発明の実施形態は、斜角をなす、または傾斜した表面弾性波を、標準ソフトリソグラフィー技術を用いて作製された単一層平面マイクロ流体デバイスで用いる、マイクロ／ナノ粒子および細胞の高効率分離のための新規な方法および装置を提供するものである。システムには、血液／細胞／粒子分離、細胞／粒子媒体交換および細胞／粒子濃縮等多くの用途についての、低コスト、高効率かつ携帯型の分離システムが含まれる。
【００１１】
チャネルは、基板のＳＡＷ領域に近接し、例えばＳＡＷ領域の上に延在した、粒子マニピュレーション部分を有している。ＳＡＷ領域は、基板上のパターン化材料を用いて画定することができる。チャネルは、基板に近接する成形素子、例えば、鋳造ポリマー成形素子により提供される。チャネルの粒子マニピュレーション部分は、表面弾性波が発生すると、流体サンプル内で粒子マニピュレーションを行う。流体サンプルは、液体、例えば、水性媒体中に懸濁した粒子を含む。
【００１２】
ある実施形態において、基板は、圧電基板であり、ＳＡＷは、基板に支持された変換器を用いて発生する。直立表面弾性波（ＳＳＡＷ）は、夫々、櫛形電極変換器（ＩＤＴ）である一対の表面弾性波発生器（ＳＡＷ発生器）を用いて発生する。ＳＡＷ発生器は、基板上で離れて配置され、基板のＳＡＷ領域は、ＳＡＷが表面で相互作用する場所に配置される。ある実施形態によれば、一対のＳＡＷ発生器を用い、チャネルの粒子マニピュレーション領域はＳＡＷ発生器間に配置され、例えば、基板のＳＡＷ領域に機械的に結合されて、ＳＡＷが流体サンプル内で圧力を発生するようになっている。
【００１３】
装置としては、マイクロ流体デバイスが挙げられ、チャネルは、１０ｍｍ未満、場合によっては１ｍｍ未満、例えば、１ミクロン〜５００ミクロンの少なくとも１つの断面寸法（幅や高さ）を有するマイクロチャネルであり、粒子は、細胞、生体分子、ポリマービーズ、赤血球や白血球などの血液成分、血小板、プロテイン等のマイクロ粒子である。
【００１４】
装置は、粒子特定デバイス、マニピュレートされた粒子を特定する粒子特定デバイスをさらに含む粒子特定装置であってもよい。粒子特定には、計数、選別、検出（１つ以上の粒子種の選択的検出を含む）、粒子を特定するためのその他操作が含まれ、体液成分の存在または特性に基づいたヒトの疾患の診断が挙げられる。体液中の粒子のマニピュレーションを含んだ、血液、唾液およびその他体液の特定が挙げられる。粒子の特定装置は、マニピュレートされた粒子に入射する放射線ビームを出す放射線源、および／または粒子から散乱またはその他得られた放射線を受けるセンサを有している。粒子特定装置としては、サイトメーター（例えば、フローサイトメーター）、蛍光粒子検出器、蛍光スペクトロメーター、蛍光活性粒子選別器、その他粒子選別器、粒子カウンダー、蛍光スペクトロメーター、バイオマーカー検出器またはジェネティックアナライザーが例示される。粒子は、細胞（例えば、ヒト細胞）、生体分子、その他生体粒子、またはその他の種類の注目粒子である。
【００１５】
粒子を含む流体サンプル中で粒子マニピュレーションをする例示の方法としては、流体サンプルを基板に近いチャネルに導入し、チャネル方向に対して斜角でＳＡＷまたはＳＳＡＷを基板に発生させることが含まれる。ＳＡＷは、基板の表面にそって伝播する弾性波（acoustic wave）であり、表面は、流体サンプルと接触していてもよい。ＳＡＷは相互作用してＳＳＡＷを形成する。音響（acoustic）という用語は、１ＧＨｚを超えるＳＡＷの周波数を制限するものではない。マニピュレートされた粒子は、液体中の粒子濃度の高い領域内にある粒子である。
【００１６】
ＳＡＷは、流体内に圧力を誘発して、流体サンプル内の粒子を集束させる。サンプル流は流路に沿って進み、流路はＳＡＷが発生する基板に支持されている。ＳＡＷを用いて、サンプル流内の粒子の三次元マニピュレーションを行う。粒子は、基板に対して平行および垂直の両方向にマニピュレートされる。
【００１７】
新規のオンチップマイクロ／ナノ粒子マニピュレーション技術が、直立表面弾性波（ＳＳＡＷ）を用いて開発された。例示の方法および装置は、効率的、簡易、迅速、希釈不要で、かつ、帯電および非帯電マイクロ粒子をはじめとする実質的にあらゆる種類の粒子に適用することができる。例示の方法は、フローサイトメトリー、細胞選別／計数、オンチップ細胞マニピュレーション、組織エンジニアリング、再生医療、非ヒト動物診断およびその他多くの用途で用いることができる。
【００１８】
マイクロ流体デバイス等の例示の装置は、粒子を含むサンプル流を受ける。この装置は、基板と、サンプルが導入されるチャネル（流路）と、１つ以上の表面弾性波（ＳＡＷ）発生器とを含む。ＳＡＷ発生器は、圧電基板上に互いに組み合わせた櫛形電極櫛形電極を含む櫛形電極変換器（ＩＤＴ、インターデジタル変換器と呼ばれることもある）であってもよい。チャネルは、一対のＩＤＴ間を通る。ＩＤＴおよびチャネルは、両方共、同じ圧電基板に支持されており、ＳＡＷ発生器を操作して、流路のマニピュレーション部分近傍（恐らくは、直接隣接した）の基板の一部にＳＡＷまたはＳＳＡＷを発生させる。例えば、流路は、基板にボンドされたポリマーまたはその他材料を含む構造により形成された基板に支持される。
【００１９】
流路は、ＳＡＷの存在する基板の一部に配置された粒子操作領域を有する。例えば、流路は、直立表面弾性波（ＳＳＡＷ）を有する基板の一部を通り、粒子は、ＳＳＡＷの影響により流路内でマニピュレートされる。基板は、概して、平面基板、例えば、強誘電および／または圧電基板である。表面弾性波発生器は、強誘電または圧電基板に支持される櫛形電極を含む。２つ以上のＳＡＷ発生器を用いて、例えば、ＳＡＷ間の干渉効果を用いて、基板内にＳＳＡＷを発生させる。
【００２０】
三次元粒子マニピュレーション方法である集束、分離または選別等のサンプル内での粒子のマニピュレーション方法には、直立表面弾性波（ＳＳＡＷ）を発生させることが含まれ、ＳＳＡＷ発生粒子マニピュレーションの結果として、サンプル内に圧力波が発生する。サンプルは、チャネルを通して動くサンプル流であり、チャネルは、ＳＳＡＷの存在する基板の一部に粒子マニピュレーション領域を有している。
【００２１】
流体サンプル内の粒子の三次元粒子マニピュレーションのための装置は、基板表面を有する基板と、基板表面のＳＡＷ領域内に表面弾性波（ＳＡＷ、例えば、ＳＳＡＷ）を発生させる表面弾性波発生器と、流体サンプルを受けるよう構成されたチャネルとを含み、チャネルは、基板のＳＡＷ領域近傍に粒子マニピュレーション部分を有し、粒子マニピュレーション部分は、ＳＡＷが発生したときに、流体サンプル内にマニピュレートされた粒子を提供する。基板表面はチャネルの壁を形成し、基板のＳＡＷ領域はチャネルの粒子マニピュレーション部分の壁を形成する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明による粒子マニピュレーション装置の概略上面図である。
【図２】ＳＳＡＷとチャネル中の粒子の相互作用を示す概略断面図である。
【図３Ａ】流動方向に対して１５度の斜角で配置されたＳＳＡＷの存在下での２つの異なる粒子タイプの軌道を示す。
【図３Ｂ】流動方向に対して３０度の斜角で配置されたＳＳＡＷの存在下での２つの異なる粒子タイプの軌道を示す。
【図３Ｃ】流動方向に対して４５度の斜角で配置されたＳＳＡＷの存在下での２つの異なる粒子タイプの軌道を示す。
【図４Ａ】３つの異なる入力電力レベルを有するＳＳＡＷの存在下での粒子の軌道を示す。
【図４Ｂ】３つの異なる入力電力レベルを有するＳＳＡＷの存在下での粒子の軌道を示す。
【図４Ｃ】３つの異なる入力電力レベルを有するＳＳＡＷの存在下での粒子の軌道を示す。
【図５Ａ】作用領域を一点鎖線で示した図１と同様の概略図である。
【図５Ｂ】ＳＡＷ発生器をオフにした図５Ａの作用領域における流体流中の２つの粒子タイプの軌道を示す。
【図５Ｃ】ＳＡＷ発生器をオンにした図５Ａの作用領域における流体流中の２つの粒子タイプの軌道を示す。
【図５Ｄ】出口領域を一点鎖線で示した図５Ｂと同様の概略図である。
【図５Ｅ】ＳＡＷ発生器をオフにした図５Ｄの出口領域における流体流中の２つの粒子タイプの軌道を示す。
【図５Ｆ】ＳＡＷ発生器をオンにした図５Ｄの出口領域における流体流中の２つの粒子タイプの軌道を示す。
【図６】本発明の分離効率についての実験データを示すグラフである。
【図７Ａ】作用領域を一点鎖線で示した図１と同様の概略図である。
【図７Ｂ】ＳＳＡＷの存在下での図７Ａの作用領域における流体流中の２つの粒子タイプの軌道を示す。
【図７Ｃ】出口領域を一点鎖線で示した図７Ａと同様の概略図である。
【図７Ｄ】ＳＳＡＷの存在下での図７Ｃの出口領域における流体流中の２つの粒子タイプの軌道を示す。
【図８Ａ】作用領域を一点鎖線で示した図１と同様の概略図である。
【図８Ｂ】ＳＳＡＷの存在下での図８Ａの作用領域における流体流中の２つの粒子タイプの軌道を示す。
【図８Ｃ】出口領域を一点鎖線で示した図８Ａと同様の概略図である。
【図８Ｄ】ＳＳＡＷの存在下での図８Ｃの出口領域における流体流中の２つの粒子タイプの軌道を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
表面弾性波（ＳＡＷ）、特に、直立表面弾性波（ＳＳＡＷ）を用いる新規な音響マニピュレーション技術を用いる例示の装置および方法によって、迅速かつ有効な粒子マニピュレーションが可能となる。具体的には、マイクロ流体チャネル内でマイクロ粒子マニピュレーションを行う装置および方法である。この手法は、単純、迅速、希釈不要で、かつ帯電および非帯電粒子の両方をはじめとする実質的にあらゆる種類の粒子に適用することができる。粒子マニピュレーションデバイスは透明であることから、生物学や医療で用いられるたいていの光学的特性評価ツールと適合するものであり、蛍光および／またはその他光学技術による粒子特性評価が可能となる。表面弾性波（ＳＳＡＷ等）は、マイクロ／ナノ粒子等の任意の粒子のマニピュレーション、例えば、流体流内での粒子集束、粒子選別または分離に用いることができる。本開示においては、表面弾性波（ＳＡＷ）を参照する。直立表面弾性波（ＳＳＡＷ）は、ＳＡＷの一種であり、ある実施形態において好ましいものである。しかしながら、本発明はＳＳＡＷに限定されるものではなく、他の種類のＳＡＷを用いることもできる。他の種類としては、ＳＳＡＷがあるが、さらに他の種類のＳＡＷを用いてもよい。さらに他の種類のＳＡＷとしては、進行表面弾性波（ＴＳＡＷ）がある。
【００２４】
ＳＡＷに基づく技術は、基材表面に大部分の音響エネルギーを局所化するものであり、伝播ラインに沿った損失が少なくなり、電力消費が下がり、直立波の均一性が改善される。ＳＡＷ技術は、標準ソフトリソグラフィー技術と適合し、様々なオンチップ生物／生化学用途に用いることができる。実験例では、直立表面弾性波（ＳＳＡＷ）マニピュレーション技術を、標準ソフトリソグラフィーにより製造されたＰＤＭＳチャネルを用いるマイクロ流体デバイスで用い、ＳＳＡＷを、流路の伸びる方向と流路に対して斜めまたは傾斜した方向に指向した。
【００２５】
本発明の実施形態は、斜角または傾斜した表面弾性波を、標準ソフトリソグラフィー技術を用いて作製された単一層平面マイクロ流体デバイスで用いる、マイクロ／ナノ粒子および細胞の高効率分離のための新規な方法を提供するものである。既存の技術（例えば、バルク弾性波に基づく分離、磁場に基づく分離および導電学的分離）に比べ、本技術によれば、より高い効率が得られ、デバイス製造を大幅に簡素化でき、侵襲性があまりなく、コストが減少する。システムには、血液成分分離、細胞分離、粒子分離、細胞／粒子媒体交換、細胞濃縮およびその他粒子濃縮等多くの用途についての、低コストで高効率な携帯分離システムが含まれる。特定の種類または特性を持った粒子、例えば、細胞は、一般流から物理的に分離されて、種類またはある特性によって選別された複数の出口流となる。本明細書の実施形態で用いた粒子は、特に断りのない限り、生体細胞であるが、生物用途を強調するために、細胞という用語を別に使う場合もある。
【００２６】
今まで、遠心法、磁力、流体力学、誘電泳動（ＤＥＰ）およびバルク音響波（ＢＡＷ）といった、マイクロ流体システムにおいて、粒子と細胞を分離することのできる多くの方法が開発されてきた。粒子分離は、マイクロ流体チャネルにおいて直立表面弾性波（ＳＳＡＷ）誘発音響泳動により可能であり、８５％の分離効率が得られている。本発明による斜角または傾斜した櫛形電極変換器（ＴＩＤＴ）に基づく粒子分離技術は、９８％以上の卓越した分離効率を示す。
【００２７】
図１に、粒子をマニピュレーションする例示の装置１０を示す。チャネル１２が、一対の離間した表面弾性波発生器１４と１６の間で画定されている。発生器１４と１６が、ＳＳＡＷ発生器を構成している。示した実施形態において、発生器１４と１６は櫛形電極変換器（ＩＤＴ）である。発生器１４と１６からの表面弾性波は相互作用して、その間にＳＳＡＷを形成する。図１において、ＳＳＡＷ１８は、実線で示されるノード２０、２２および２４と、点線で示されるアンチノード２６および２８とを有する。中央ノードは２２である。ＳＡＷ領域は、発生器１４と１６の間でＳＳＡＷが発生する領域と考えられる。チャネルはＳＡＷ領域を通過している。
【００２８】
図２は、中央ノード２２に沿った断面概略図である。チャネル１２は、チャネル壁３０内で画定されている。「チャネル」という用語は、本明細書において、通路または密閉構造を指す。粒子３２が中央ノード２２へ向かっているのが示されている。
【００２９】
流体含有粒子は、流れ方向Ｆでチャネル１２に沿って流れる。この方向はチャネル方向とも考えられる。ＳＳＡＷは、図１においてはライン２２に沿ったＳＳＡＷ方向を有すると言える。すなわち、ＳＳＡＷ方向は、ＳＳＡＷの略直線のアンチノードおよびノードに沿った方向である。図示するとおり、ＳＳＡＷ方向は、流れ方向またはチャネル方向Ｆに対して傾斜した角度である。ＳＳＡＷ方向は、流およびチャネル方向Ｆに水平でも垂直でもない。当業者に知られたとおり、傾斜とは、０〜９０度、９０〜１８０度の角度であり、０、９０または１８０は含まれない。当業者であれば分かるとおり、ＳＳＡＷ以外のＳＡＷもまたノードおよびアンチノードを有するが、図示するものとは異なる位置であってもよく、経時により動いてもよい。しかしながら、流れまたはチャネル方向Ｆに対する角度は示したもののままである。
【００３０】
ＳＳＡＷに基づく分離デバイスの一例を挙げると、圧電性基板３４上に堆積された同一対のＩＤＴ間にボンドされたポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）マイクロ流体チャネル３０からなるものである。図１において、マイクロ流体チャネルは、３つの入口３６、３８および４０と、２つの出口４２および４４を有する。中央入口３８から、マニピュレートされる粒子を含有する流体サンプルを導入し、２つの側部入口からバッファー流を導入する。実験装置に、一対のＩＤＴ１４と１６を、平行に配置し、ある斜角ａで並べた。チャネルおよび流れ方向に対して、１５°、３０°および４５°の角度を用いた。他の斜角も可能である。ＲＦ信号を各ＩＤＴに印加して、２つの同一ＳＡＷを生成した。これら２つのＳＡＷは、反対方向に伝播し、互いに干渉しあって、ＰＤＭＳマイクロチャネル３０のボンドされたＩＤＴ間に直立ＳＡＷ（ＳＳＡＷ）が形成される。かかるＳＳＡＷは、基板３４の表面に圧力ノードおよびアンチノードの並列分散を生成する。圧力分散から生成された音響放射力によって、マイクロ粒子の弾性特性に応じて、ＳＳＡＷ場において圧力ノードまたはアンチノードに向かって懸濁粒子が押される。圧力ノードへ向かって粒子が押される様子を図２に示す。粒子は、中心入口チャネル３８を通して注入され、ＳＳＡＷ場に入る前に、側部入口３６および４０から２つの側流により流体力学的に集束する。このＳＳＡＷ場の粒子は、側方音響放射力、牽引力、重力および浮力を受ける。重力および浮力は、大きさは同じでも、方向が反対で、略釣り合っている。チャネル中の粒子の挙動は、牽引力および音響放射力を調べることにより、特定される。
【００３１】
一次音響放射力（Ｆｒ）および牽引力（Ｆｄ）は次の式で表される。
【数１】
0006025982.tif 000002
式中、ｐ０、λ、Ｖｐ、ρｐ、ρｍ、βｐ、βｍ、η、γおよびνは、順に、音響圧力、波長、粒子の体積、粒子の密度、媒体の密度、粒子の圧縮率、媒体の圧縮率、媒体粘度、粒子半径および相対速度である。式（２）は、音響コントラスト因子φであり、粒子が圧力ノードへ動いたか、アンチノードに動いたか判断するものであり、粒子は、φが正であると圧力ノードで、φが負であると圧力アンチノードで凝集する。たいていの粒子や細胞は、正φであり、ＳＳＡＷ場において圧力ノードへ向かい、泡やリピドは、通常、負φであり、アンチノードへ動くと考えられている。式（１）および（３）は、放射音響力が粒子／細胞の体積に比例し、牽引力は粒子の半径に比例していることを示している。大きな音響力を受ける大粒子は、圧力ノードに閉じ込められ、チャネルの幅に沿って大きな側方変位で再配置される。図１に、圧力ノード２２に並ぶよう再配置された大粒子を示す。これらの大粒子は、上部出口チャネル４２で集められる。小粒子については、それらに作用する力は、圧力ノード内にそれらを閉じ込めるほど十分に大きなものではない。従って、それらは、牽引力によって中心流に残されたままであり、図２に示すように、下部出口チャネル４４に集められる。
【００３２】
図３Ａ〜３Ｃに、流れ方向に対して、それぞれ、１５、３０および４５度の斜角で配置されたＳＳＡＷの存在下で、１５μｍと７μｍのポリスチレン粒子のとる軌道を示す。各図において、大粒子４６と小粒子４８の流れが表されている。
【００３３】
大きなＳＳＡＷ振幅に対応する高い入力電力だと、音響放射力は優勢で、図１における角度の付いた圧力ノード２２に沿って粒子軌道を閉じ込め、チャネルの幅を超える大きな距離の変化が得られる。低い入力電力だと、小さな音響放射力に結びつき、牽引力は、粒子で優勢になって、小さな側方距離変化を生じる。異なるＳＳＡＷ振幅での１５μｍ粒子の軌道を、〜２ｍｍ／ｓの流速で実験により記録した。図４Ａ〜４Ｃに示す。図４Ａは、２７ｄＢｍの入力電力を表し、図４Ｂは、２３ｄＢｍの入力電力を表し、図４Ｃは、１５ｄＢｍの入力電力を表す。音響放射力は、体積、圧縮率および密度等の機械的特性に依存するため、これらの特性の異なる粒子を、本明細書に記載した音響デバイスにより区別および分離することができる。
【００３４】
本発明の一実施形態は、ポリスチレンビーズを用いて試験した。ＳＡＷ作用領域およびチャネルの出口における位置を記録して、粒子の分布を分析した。図５Ａ〜５Ｆに示す。図５Ａに、一点鎖線で示される作用領域５２を備えたデバイス５０を示す。１０μｍと２μｍの粒子の混合物を、チャネルに注入し、２つの側流によりチャネルの中央で、流体力学的に集束させた。図５Ｄに、デバイスと出口領域５４を示す。発生器をオフにすると、図５Ｂおよび５Ｅに示すとおり、小粒子と大粒子が、流れに沿って一緒に流れ、下部出口チャネルから出た。発生器をオンにすると、作用領域５２に入った粒子は音響放射力を受け、流れ方向に３０°の角度で傾斜した直線圧力ノードへと押される。流速６．５ｍｍ／ｓおよび入力電力１６〜２３ｄＢｍで、音響放射力は、圧力ノードへと大粒子を押して、図５Ｂに示すとおり、それらが作用領域を出るまで、角度のついた直線ノードに沿ってそれらを閉じ込める。しかしながら、小粒子は、それらに作用する音響放射力が不十分なため、元の流れに残る。図５Ｃおよび５Ｆは、大粒子が混合流から引っ張られて、上部出口チャネルから分離され、一方、小粒子軌道は大きな影響を受けず、下部出口チャネルで集められたことを示している。各出口チャネルから集められた大粒子と小粒子の比率を分析し、この方法を評価した。粒子の数を記録したビデオから計数した。図６に示すとおり、大粒子の９８％が、上部出口チャネルに移動し、小粒子は１００％、下部出口チャネルに残った。
【００３５】
本技術による分離をさらに調べるために、直径９．９μｍと７．３μｍの蛍光ポリスチレンビーズを水性バッファーと混合した。これらの混合ビーズを、デバイスに注入し、〜１．５ｍｍ／ｓで流した。小ビーズと大ビーズは、ＳＳＡＷ作用領域に入る前に混合した。大ビーズは、作用領域を通過する間に、小ビーズから抽出された。蛍光強度プロフィールを、出口チャネル近くでスキャンして、ビーズ分布を示した。結果によれば、小ビーズについて２つのピークが示された。これは、垂直方向における不均一な流速分布により生じた。これは、層流内の流体力学的影響に起因する。実験結果によれば、この方法によって、３０％の分離分解が達成され、他の大半の方法より良好である。
【００３６】
本発明の方法の多様性をさらに調べるために、圧縮率の差に基づいて、粒子分離を行った。ＨＬ−６０は直径〜１５μｍのヒト前骨髄球性白血病細胞株である。Ｈｌ−６０細胞（密度〜１．０７５ｋｇ  ｍ−３、圧縮率〜４×１０−１０Ｐａ−１）を、１５μｍのポリスチレンビーズ（密度〜１．０５ｋｇ  ｍ−３、圧縮率〜２．１６×１０−１０Ｐａ−１）と混合した。これらの粒子は、同サイズおよび密度であったが、圧縮率が違った。図７Ａ〜７Ｄに、異なる圧縮率の粒子の分離を示す。図７Ａ〜７Ｄに、異なる圧縮率の粒子の分離を示す。図７Ａおよび７Ｃに、作用領域６２と出口領域６４を備えた例示のデバイス６０を示す。図７Ｂおよび７Ｄに、それぞれ、作用領域と出口領域における分離を示す。ポリスチレンビーズ（黒丸）は、ＳＳＡＷ作用領域のＨＬ−６０セル（点線円）から引かれ、上部出口チャネルにより最終的に集められる。
【００３７】
本発明のデバイスの生物用途についての能力を示すために、ヒトの血液からのヒト白血病細胞の実験的分離を行った。ヒト赤血球細胞（Ｚｅｎ−ｂｉｏより購入）を、ＰＢＳ（リン酸生理食塩水）バッファーで１００回希釈し、ＨＬ−６０（ヒト前骨髄球性白血病細胞）と混合した。血液細胞とＨＬ−６０の比率は、１：１に近づけた。図８Ａ〜８Ｄに、細胞分離プロセスを示す重ね合わせ像を示す。ＨＬ−６０細胞は、赤血球細胞から選択的に移動して、上部出口チャネルから集められた。図８Ａおよび８Ｃに、作用領域７２と出口領域７４を備えた例示のデバイス７０を示す。図８Ｂおよび８Ｄに、作用領域と出口領域におけるそれぞれの分離を示す。分離効率を評価するために、各出口チャネルで細胞を集め、市販の標準フローサイトメトリー（Ｃｏｕｌｔｅｒ  ＦＣ５００）を用いて特定した。比較として、混合サンプルもフローサイトメトリーにより計数した。結果によれば、上部出口チャネルからの細胞の８２％がＨＬ−６０であり、下部出口チャネルからの８１％が赤血球細胞であったことが分かる。
【００３８】
循環腫瘍細胞（ＣＴＣ）は、癌予後、治療モニタリングおよび転移研究における潜在的な価値により、近年、研究上の注目を集めている。転移癌の患者の血液中の希少なＣＴＣは、非血液学的癌の検出、特定およびモニタリングの潜在的に利用可能な源である。ＣＴＣの単離は、血液中１０９の血液学的細胞当たり１つの細胞という低濃度のために、大きな技術的課題である。
【００３９】
本発明のＣＴＣへの適用性を示すために、本発明者らは、ヒトの血液からの癌細胞の単離について調べた。この実験では、１ｍＬのヒト全血を、ＲＢＣ  Ｌｙｓｉｓバッファー「ｅＢｉｏｓｃｉｅｎｃｅ」を用いて溶解し、白血球細胞（ＷＢＣ）濃度を測定したところ、２−４×１０６／ｍＬであった。この赤血球溶解血液サンプルを、１００μＬの癌細胞（６×１０６／ｍＬ）と混合して、癌細胞濃度を１０％とした。ここで、ＭＣＦ−７細胞（ヒト乳癌細胞株）を癌細胞モデルとして用いた。混合したサンプルを、シリンジポンプにより、ＳＳＡＷに基づくＣＴＣ単離デバイスに移した。癌細胞は、通常、白血球細胞より大きいため、細胞がＳＳＡＷ作用領域に入ると、癌細胞はＷＢＣから単離された。ＣＴＣ細胞および白血球は、連続特定のために、最終的に、異なる出口から集められる。ＥｐＣＡＭ、ＣＤ４５表面マーカー（グリーン）および核染色（ＤＡＰＩ、ブルー）を用いて、単離したＣＴＣの純度を調べた。ＭＣＦ−７等の上皮癌細胞は、ＥｐＣＡＭ（レッド）陽性、ＣＤ４５陰性およびＤＡＰＩ（ブルー）陽性で、白血球は、ＥｐＣＡＭ陰性、ＣＤ４５陽性およびＤＡＰＩ（ブルー）陽性である。本発明のデバイスを用いた癌細胞単離の性能を評価するために、癌細胞単離の回収率および純度を調べた。細胞単離の回収率（％）は、加えられた癌細胞数に対する単離された癌細胞数のパーセント、純度（％）は、集められた合計細胞数に対する単離された癌細胞数のパーセントで定義される。ＭＣＦ−７細胞株を、ＣＴＣモデルとして用いたところ、予備段階の結果として、９８％という高い純度を示した。これは、現在の商業的な手法であるＣｅｌｌｓｅａｒｃｈ（０．１％）よりもはるかに高く、他の最新技術である標識フリーのＣＴＣ単離法（８０％〜９０％）よりも高かった。
【００４０】
本発明のＣＴＣ単離デバイスの生体適合性は、ＣＴＣを集めた後に、さらにＣＴＣ細胞の生理学的研究を行えることから、非常に重要である。従って、単離プロセスによる細胞に与える生理学的影響はあったとしても微々たるものでなければならない。本発明のデバイスの生体適合性を示すために、ＳＡＷ場に露出した後、動作電力レベル（２５ｄｂｍまたは２Ｗ／ｃｍ２）で、細胞生存性、アポトーシスおよび増殖アッセイを行った。ＷＳＴ−１細胞生存性試験（Ｒｏｃｈｅ製）、ＢｒｄＵ細胞増殖ＥＬＩＳＡ（Ｒｏｃｈｅ製）およびＣａｌｃｅｉｎ  ＡＭおよびＳＹＴＯＸ  Ｏｒａｎｇｅ（Ｉｎｂｉｔｒｏｇｅｎ製）を用いて、細胞生存性、増殖およびアポトーシスをそれぞれ試験した。ＭＣＦ−７細胞を、２μＬ／分の流速で、２５ｄＢｍ（２Ｗ／ｃｍ２）の入力電力で、分離デバイスへ移した。出口から集めた直後に、細胞試験を行った。結果によれば、細胞生存性、アポトーシスおよび増殖において大きな変化はなかった。本発明のＳＡＷデバイスは、細胞の生理学的特性に影響を与えることなく、連続的なＣＴＣ研究のために、血液からＣＴＣを単離するのに理想的であるという結果が期待される。
【００４１】
抗凝血剤として酸性クエン酸ブドウ糖（ＡＣＤ）を加えた新鮮なヒト全血をＺｅｎ−ｂｉｏから購入した。赤血球細胞を溶解するために、１ｍｌの全血を１０ｍｌの１Ｘ  ＲＢＣ  Ｌｙｓｉｓバッファー（ｅＢｉｏｓｃｉｅｎｃｅ製）で１０〜１５分間、室温でインキュベートした後、４００ｘ  ｇで遠心分離し、ＰＢＳに再懸濁し、血球計で細胞を計数して、白血球細胞（ＷＢＣ）濃度を求めた。次に、培養したＭＣＦ７乳癌細胞を、作製したＷＢＣ懸濁液へ所望の比率で加えた。作製したサンプルを、ＭＣＦ７分離のために、本発明のＳＳＡＷデバイスに注入した。
【００４２】
分離後、ＣＴＣ出口からの細胞を集め、４％のパラホルムアルデヒド（Ｓａｎｔａ  Ｃｒｕｚ  Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｉｎｃ．製）に５分間固定させた後、ＰＢＳ中、０．２％Ｔｒｉｔｏｎ  Ｘ−１００（Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ製）に透過させた。固定細胞を、ＤＡＰＩ（核染色）、ＦＩＴＣ共役抗ＣＤ４５抗体（ＷＢＣ染色）（Ｉｎｖｉｔｒｏｇｅｎ製）およびフィコエリトリン（ＰＥ）共役抗ＥｐＣＡＭ抗体（ＭＣＦ７染色）（ｅＢｉｏｓｃｉｅｎｃｅ製）で染色した。染色した細胞をエピ蛍光イメージングにより分析した。
【００４３】
本発明は、直立表面弾性波を用いた、独特な細胞分離マイクロ流体デバイスを提供する。異なるサイズおよび圧縮率の粒子を、このデバイスを用いて、効率的かつ連続的に分離することができる。本発明者らは、１）異なるサイズのポリスチレンビーズ、２）同じサイズであるが、圧縮率の異なるビーズおよび細胞、３）ヒト赤血球細胞からの白血病細胞ならびに４）ＣＴＣモデルとしてのヒト白血球細胞からのヒト乳癌細胞のオンチップでの連続分離を示すのに成功した。一連の細胞生存性、培養およびアポトーシス試験を行って、本発明の方法の優れた生体適合性を証明した。さらに、本発明のＳＳＡＷデバイスは、単純、低コストかつ小型であり、標準的な微細加工により製造できるため、他のラボオンチップ技術との統合が容易である。
【００４４】
本発明の実施形態は、標準ソフトリソグラフィー技術を用いて作製された単一層平面マイクロ流体デバイスで、斜角直立表面弾性波を用いて、マイクロ／ナノ粒子と細胞の高効率分離を行うための新規な装置および方法を提供するものである。既存の技術（例えば、バルク音響波に基づく分離、磁場に基づく分離および導電学的分離）に比べ、本技術によれば、より高い効率が得られ、デバイス製造を大幅に簡素化でき、侵襲性があまりなく、コストが減少する。新規のシステムの実施形態には、血液／細胞／粒子分離、細胞／粒子媒体交換および細胞／粒子濃縮といった多くの用途についての、低コストで高効率な携帯分離システムが含まれる。
【００４５】
流体サンプル中の粒子のマニピュレーション（選別、分離、集束またはその他マニピュレーション）のための装置の実施形態には、基板表面を有する基板と、基板表面の領域内で直立表面弾性波（ＳＳＡＷ）を発生するＩＤＴ等の音響変換器とが含まれる。チャネルは、流体サンプルを受けるように構成されている。例えば、チャネルは、流れ方向を有する流体サンプルを受けるよう構成された流路であってよい。流れ方向は、ＳＳＡＷ方向に対して斜角、例えば、流れ方向に平行または垂直から少なくとも５度、例えば、流れ方向に平行または垂直から少なくとも１０度であってよい。例えば、ＳＳＡＷとチャネル方向間の角度は、５°〜８５°、好ましくは１０°〜８０°、より好ましくは１０°〜７０°であってよい。これらの角度範囲は例示であり限定されない。ＳＳＡＷ発生器は、一対の離間した表面弾性波発生器を有しており、表面弾性波発生器はそれぞれ、基板に支持される櫛型電極を含む櫛形電極変換器（ＩＤＴ）である。基板は、例えば、圧電基板である、または圧電基板を含んでいる。一対の変換器により発生するＳＡＷは、互いに平行で反対方向を向いており、変換器間に、流路に対して傾斜した方向で延在するＳＳＡＷを形成する。流路は、変換器間、それらの間に形成されたＳＳＡＷ近傍を通過する。異なる粒子種類にかかる圧力を変えて、ＳＳＡＷ領域から下流に複数の出力粒子ストリームを形成することができる。これら出力粒子ストリームを、特定の粒子種類のストリームを集める複数の出力チャネルにより集める。
【００４６】
実施形態の装置は、マイクロ流体デバイスであり、チャネルは、少なくとも１つの断面寸法が１ｍｍ未満のマイクロチャネルであり、粒子は、１００ミクロン未満の断面寸法を有するマイクロ粒子である。装置は、さらに、マニピュレートされた粒子を特定する粒子特性デバイスを含んでいてもよい。
【００４７】
実施形態の装置は、サイトメーター、蛍光粒子検出器、粒子選別器、蛍光スペクトロメーター、蛍光スペクトロメーター、ジェネティックアナライザー、クロマトグラフ、電気泳動に基づく検出器、バイオマーカー検出器、血液分離採取装置または血漿分離採取装置であってよい、またはこれらを含んでいてよい。実施形態の装置は、医療用の携帯ポイントオブケアのマイクロ流体診断装置を含んでいる。血液分離は、タンパク質成分等の血液成分の検出等、臨床マーカーの検出による疾病診断に役立つものである。
【００４８】
流体サンプル内の粒子をマニピュレートする、例えば、異なる特徴を持った粒子を分離するための実施形態の装置は、変換器間に配置された直立表面弾性波（ＳＳＡＷ）基板領域内にＳＳＡＷを発生するよう構成された一対の離間した表面弾性波変換器を支持する基板と、粒子を含む流体流を受けるよう構成され、ＳＳＡＷ領域を有するチャネルとを含み、チャネルは、ＳＳＡＷチャネル領域をさらに含み、チャネルは、ＳＳＡＷ基板領域に近接し、またはその近傍を通っている。基板が、チャネルの壁を形成してもよいし、チャネルはまた、ＳＳＡＷ基板領域内で基板にボンドされていてもよい。ＳＳＡＷは、チャネル方向に対して斜角をなすＳＳＡＷ方向を有している。本明細書において、ＳＳＡＷ方向とは、ＳＳＷの直線ノードに平行な方向である。流体サンプルを、チャネルに導入し、ＳＳＡＷが発生すると、装置は、流体サンプル内で粒子を選別する。圧力ノードおよびアンチノードは、発生器間のラインに垂直に発生する。粒子は、粒子特性に応じて、ノードまたはアンチノードに選択的に向く。粒子ストリームの物理的な分離は、流れ方向、ＳＳＡＷのチャネル対する角度、流速および／またはその他制御パラメータにより制御することができる。物理的な分離は、一対の出力チャネルの分離と適合させて、圧力ノードに向かった粒子を、一方の出口チャネルを通して出し、ノードに向かわなかった、またはアンチノードに向かった粒子を、他の出口チャネルを通して出すようにすることができる。
【００４９】
実施形態のデバイスは、圧電基板に支持された一対の櫛形電極変換器（ＩＤＴ）を含む。ＩＤＴは、２つの噛み合い櫛形電極を含んでおり、電極は、基板に支持された金属またはその他導電性コーティングでできている。圧電基板は、ニオブ酸リチウム等の強誘電性材料を含み、ＩＤＴは、ニオブ酸リチウム基板に堆積される。
【００５０】
粒子懸濁液（マイクロ粒子および／またはナノ粒子懸濁液等）は、２つのＩＤＴ間に位置するチャネルを通して導入される。チャネルは、ＰＤＭＳ等のポリマーに形成される。例えば、チャネルは、基板上の鋳造ポリマー素子により形成され、マイクロチャネルであってもよい。鋳造ポリマー素子は、基板のＳＳＡＷ領域を画定するカットアウト（基板と接触しない領域）をさらに有していてもよい。無線周波信号が各ＩＤＴに印加されると、チャネルに向かって伝播するＳＡＷが発生する。ＳＡＷの干渉によって、基板上にＳＳＡＷが形成される。
【００５１】
実施形態の粒子マニピュレーション装置は、基板と、基板に直立表面弾性波（ＳＳＡＷ）を生成する少なくとも１つの表面弾性波（ＳＡＷ）と、粒子を含む流体サンプルを受けるよう構成され、ＳＳＡＷが発生する基板の一部に位置する粒子マニピュレーション領域を有するチャネルとを含む。本発明の実施形態による方法および装置には、例えば、マニピュレートされた粒子流に指向される放射線または固定流体サンプル内のマニピュレートされた粒子を用いた粒子特定がさらに含まれていてよい。
【００５２】
他の実施形態において、本発明による粒子マニピュレーション装置または方法は、バルク音響波等の音響波の他の形態を利用するものである。これらの波は、チャネルおよび／または流れ方向に対して斜角をなす。本明細書で述べた実施形態のいずれかにおいて、他の種類の音響波を、記載した表面弾性波に代えて用いてよい。
【００５３】
粒子特定には、粒子検出、粒子分析、粒子計数およびかかる手法の組み合わせについての装置および方法が含まれる。例えば、放射線源を用いて、流体媒体内のマニピュレートされた粒子に放射線を指向する。分析方法および装置との粒子操作の統合により、粒子特定のための方法および装置が改善される。粒子は、チャネルを流れるサンプル流であってよい流体媒体に懸濁されていてよい。
【００５４】
例えば、単一マイクロ粒子検出技術とのマイクロ流体デバイスの統合により、マイクロ粒子特定が改善される。本発明の実施形態には、フローサイトメトリーのための装置および方法、サンプル流中のマイクロ粒子の計数、分析および選別のための装置が含まれる。マイクロ粒子は、１ｍｍ未満、特に、５００ミクロン未満、特に、１００ミクロン未満の寸法を有する粒子と定義される。マイクロ粒子には、細胞、分子、生体分子等が含まれる。
【００５５】
本発明の実施形態には、改良フローサイトメトリーおよびその他細胞特定デバイス、改良分子検出デバイス、その他検体特定デバイス、検体選別デバイス、遺伝子分析デバイス等が含まれる。ＳＡＷ（ＳＳＡＷまたは伝播ＳＡＷ）は、動的粒子分離および後の選別に用いられる。粒子は、分子（例えば、ポリマー、高分子または生体分子）、生物構造（細胞、例えば、血液細胞）、粒子（任意の種類）、ミセル、ホスト流体からの異なる密度の液滴等である。
【００５６】
本発明による装置および方法は、様々な用途に用いることができる。本装置および方法は、異なる成分が異なるサイズまたは密度または機械特性を有する略全ての用途に用いることができる。
【００５７】
いくつかの例を挙げるが、これらに限られるものではない。血液サンプルの異なる成分（赤血球細胞、白血球細胞、血小板、血漿等）の分離、血液サンプルからの循環腫瘍細胞の分離、血液サンプルからの循環内皮細胞の分離、血液サンプルからのタンパク質バイオマーカー境界粒子からの分離、血液サンプルからの微小胞／エクソーム境界粒子の分離、母体血液サンプルからの胎児有核赤血球の分離（サイズおよび変形性に基づく）、サイズの差に基づく幹細胞単離、ならびに血液サンプルからのバクテリア濃縮。その他の用途に関しては当業者であれば明白であろう。
【００５８】
装置は、平面マイクロ流体デバイスであってよい。チャネルは、基板に平行かつ近接した下壁と、対向する側壁と上壁とを有する。チャネル幅および／または高さは、１００ｎｍ〜１ｍｍの範囲、例えば、１ミクロン〜−５００ミクロンの範囲である。その他の寸法も可能である。
【００５９】
圧電基板は、ニオブ酸リチウム、チタン酸リチウム、チタン酸鉛ジルコニウム、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）等のポリマーまたはその他フルオロポリマー、石英またはその他材料を含んでよい。ＩＤＴはまた、例えば、タイムゲーティングやモニタリングドライブ信号特性を用いる、センサシステムの一部とすることもできる。ある実施形態において、基板は、流路の壁となる、あるいは、流路が、基板にボンドされた壁を有していてもよい。
【００６０】
本明細書で引用した特許、特許出願または公報は、夫々、個々の文献が具体的かつ個々に参考文献として援用されるのと同程度まで参考文献として援用される。特に、２００９年１２月４日出願の米国特許出願第１２／６３１，０５９号の全内容は、本明細書に援用される。
【００６１】
本発明は、上述した例示の実施形態に限定されない。実施形態は、本発明の範囲を限定するものではない。本明細書に記載した方法、装置、組成物等は例示に過ぎず、本発明の範囲を限定するものではない。当業者であれば、変更を行ったり、その他の用途を見出せるであろう。本発明の範囲は、特許請求の範囲により定義され、全ての等価物が含まれる。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図５Ｅ】
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【図５Ｆ】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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