(57)【要約】透析様治療（DLT）装置が提供される。DLT装置は、一つまたは複数の移送チャネルによって少なくとも一つの捕集チャネルに接続された少なくとも一つのソースチャネルを含む。チャネルの流体接触面は、液体を注入した滑りやすい多孔質面（SLIPS）のような防汚面であることができる。流体をチャネルの中に高い流量で流すことができる。ソース流体の標的成分は、磁性であってもよいし、アフィニティー分子を使用して磁性粒子に結合されていてもよい。磁気的に結合した標的成分を含有するソース流体をマイクロ流体装置のソースチャネルの中に汲み入れることができる。磁場勾配をソースチャネル中のソース流体に印加して、磁気的に結合した標的成分を、移送チャネルの中に通して捕集チャネルの中に移動させることができる。捕集チャネルは、標的成分を捕集チャネルの外に放出するための捕集流体を含むことができる。標的成分は、その後、検出および診断のために分析されることができる。マイクロ流体装置のソースチャネルおよび捕集チャネルは、それぞれ脾臓細動脈および細静脈に類似しており、移送チャネルは、オプソニン化粒子が保持される脾臓の洞様血管を模倣する。したがって、装置は、フルイディクスと磁気学とを組み合わせることによって透析様治療装置として働く。2014514060.tif 000011
2014514060.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（i）a. 第一の外面上の、ソース入口とソース出口との間に接続されたソースチャネル、
b. 第二の外面上の、捕集入口と捕集出口との間に接続された捕集チャネル、および
c. 該ソースチャネルと該捕集チャネルとを接続している少なくとも一つの移送チャネル
を含む中心ボディ、
（ii）該中心ボディの該第一の外面と接触している第一のラミネート層であって、該ソース入口が該第一のラミネート層の外面上のソース入口ポートと連通しており、該ソース出口が該第一のラミネート層の該外面上のソース出口ポートと連通しており、かつ該第一のラミネート層と該中心ボディの該第一の外面とが該ソースチャネルを画成している、第一のラミネート層、
（iii）該中心ボディの該第二の外面と接触している第二のラミネート層であって、該捕集入口が該第二のラミネート層の外面上の捕集入口ポートと連通しており、該捕集出口が該第二のラミネート層の該外面上の捕集出口ポートと連通しており、かつ該第二のラミネート層と該中心ボディの第二の外面とが該捕集チャネルを画成している、第二のラミネート層、ならびに
（iv）該捕集チャネルに隣接して配置され、かつ該ソースチャネルの中を流れる流体に磁場勾配を印加し、該ソースチャネル中の標的成分を少なくとも一つの該移送チャネルまたは該捕集チャネルの中に移動させるように構成された一つまたは複数の磁場勾配ソース
を含む、マイクロ流体装置。
【請求項２】
（i）ソース流体から取り出される標的成分を含むソース流体をソースチャネルに送るための、ソース入口ポートに接続された流体ソース、および
（ii）捕集流体を捕集チャネルに送って該捕集チャネルおよび少なくとも一つの移送チャネルを満たすための、捕集入口ポートに接続された捕集流体ソース
をさらに含む、請求項1記載のマイクロ流体装置。
【請求項３】
ソースチャネル、捕集チャネルまたは少なくとも一つの移送チャネルの少なくとも一つの流体接触面が、抗凝固面である、請求項1または2記載のマイクロ流体装置。
【請求項４】
流体接触面が、液体を注入した滑りやすい多孔質面（SLIPS）である、請求項3記載のマイクロ流体装置。
【請求項５】
流体接触面が抗凝固剤でコーティングされている、請求項3または4記載のマイクロ流体装置。
【請求項６】
第一のラミネート層が約0.01mm〜約10mmの厚さを有する、請求項1〜5のいずれか一項記載のマイクロ流体装置。
【請求項７】
第一のラミネート層が約0.07mm〜約0.1mmの厚さを有する、請求項6記載のマイクロ流体装置。
【請求項８】
第二のラミネート層が約0.01mm〜約10mmの厚さを有する、請求項1〜7のいずれか一項記載のマイクロ流体装置。
【請求項９】
第二のラミネート層が約0.07mm〜約0.1mmの厚さを有する、請求項6記載のマイクロ流体装置。
【請求項１０】
ソース入口に接続され、かつ複数の磁性粒子をソース流体に送るように適合されたインラインミキサ装置をさらに含む、請求項1〜9のいずれか一項記載のマイクロ流体装置。
【請求項１１】
a. ソース入口、または
b. ソース出口
に直接的または間接的に接続されたインラインバブルトラップ装置をさらに含む、請求項1〜10のいずれか一項記載のマイクロ流体装置。
【請求項１２】
ソースチャネルと捕集チャネルとの間の距離が約10μm〜約10mmである、請求項1〜11のいずれか一項記載のマイクロ流体装置。
【請求項１３】
ソースチャネルと捕集チャネルとの間の距離が約500μmである、請求項12記載のマイクロ流体装置。
【請求項１４】
ソースチャネルおよび捕集チャネルが、独立して、約1mm〜約10cmの長さ、約0.1mm〜約100mmの幅および約0.1mm〜約20mmの深さを有する、請求項1〜13のいずれか一項記載のマイクロ流体装置。
【請求項１５】
ソースチャネルおよび捕集チャネルが実質的に同様な寸法を有する、請求項1〜14のいずれか一項記載のマイクロ流体装置。
【請求項１６】
ソースチャネルが、約25mmの長さ、約2mmの幅および約0.6mmの深さを有する、請求項1〜15のいずれか一項記載のマイクロ流体装置。
【請求項１７】
捕集チャネルが、約25mmの長さ、約2mmの幅および約0.6mmの深さを有する、請求項1〜16のいずれか一項記載のマイクロ流体装置。
【請求項１８】
少なくとも一つの移送チャネルが約200μm×10mm〜約1mm×100mmの断面寸法を有する、請求項1〜17のいずれか一項記載のマイクロ流体装置。
【請求項１９】
少なくとも一つの移送が約400μm×2mmの断面寸法を有する、請求項18記載のマイクロ流体装置。
【請求項２０】
移送チャネルの間隔が約10μm〜約5mmである、請求項1〜19のいずれか一項記載のマイクロ流体装置。
【請求項２１】
移送チャネルの間隔が約3mmである、請求項20記載のマイクロ流体装置。
【請求項２２】
約2cm〜約100cmの長さ、約2cm〜約100cmの幅および約2cm〜約100cmの幅を有する、請求項1〜21のいずれか一項記載のマイクロ流体装置。
【請求項２３】
約128mmの長さ、約57mmの幅および約2mmの深さを有する、請求項1〜22のいずれか一項記載のマイクロ流体装置。
【請求項２４】
ソースチャネルが、約25mmの長さ、約2mmの幅および約0.6mmの深さを有し、捕集チャネルが、約25mmの長さ、約2mmの幅および約0.6mmの深さを有し、少なくとも一つの移送が約400μm×2mmの断面寸法を有し、かつ移送チャネルの間隔が約3mmである、約128mmの長さ、約57mmの幅および約2mmの深さを有する請求項1〜23のいずれか一項記載のマイクロ流体装置。
【請求項２５】
移送チャネルの少なくとも一つがソースチャネルに対して90°未満の角度に配向されている、請求項1〜24のいずれか一項記載のマイクロ流体装置。
【請求項２６】
中心ボディ、第一のラミネート層または第二のラミネート層が生体適合性材料から製作されている、請求項1〜25のいずれか一項記載のマイクロ流体装置。
【請求項２７】
中心ボディ、第一のラミネート層または第二のラミネート層がFDA承認血液適合性材料から製作されている、請求項1〜26のいずれか一項記載のマイクロ流体装置。
【請求項２８】
中心ボディ、第一のラミネート層または第二のラミネート層が、アルミニウム、ポリジメチルシロキサン、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリメチルメタクリレート、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレンポリスルホン、ポリカーボネート、ポリメチルペンテン、ポリプロピレン、ポリフッ化ビニリデン、多結晶シリコン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリスルホン、アクリロニトリルブタジエンスチレン、ポリアクリロニトリル、ポリブタジエン、ポリ（ブチレンテレフタレート）、ポリ（エーテルスルホン）、ポリ（エーテルエーテルケトン）、ポリ（エチレングリコール）、スチレン−アクリロニトリル樹脂、ポリ（トリメチレンテレフタレート）、ポリビニルブチラール、ポリ二フッ化ビニリデン、ポリ（ビニルピロリドン）、ステンレス鋼、チタン、白金、合金、セラミックスおよびガラス、非磁性金属ならびにそれらの任意の組み合わせからなる群より選択される材料から製作されている、請求項1〜27のいずれか一項記載のマイクロ流体装置。
【請求項２９】
磁場勾配が、ソースチャネル中の標的成分を少なくとも一つの捕集チャネルの中に移動させるのに十分である、請求項1〜28のいずれか一項記載のマイクロ流体装置。
【請求項３０】
ソース流体が、血液、血漿、血清、泌乳産物、乳、羊水、腹水、痰、唾液、尿、精液、脳脊髄液、気管支吸引液、汗、粘液、液化糞便試料、滑液、リンパ液、涙、気管吸引物およびそれらの任意の混合物からなる群より選択される生物学的流体である、請求項1〜29のいずれか一項記載のマイクロ流体装置。
【請求項３１】
ソース流体が、水、有機溶媒、食塩水、糖溶液、炭水化物溶液、脂質溶液、核酸溶液、炭化水素、酸、ガソリン、石油、液化食品、ガスおよびそれらの任意の混合物からなる群より選択される非生物学的流体である、請求項1〜30のいずれか一項記載のマイクロ流体装置。
【請求項３２】
捕集流体が、水、有機溶媒、食塩水、糖溶液、炭水化物溶液、脂質溶液、核酸溶液、炭化水素、酸、ガソリン、石油、液化食品、ガスおよびそれらの任意の混合物からなる群より選択される、請求項1〜31のいずれか一項記載のマイクロ流体装置。
【請求項３３】
捕集流体が、等張食塩水、生物学的流体、生体適合性流体または生物学的流体代用物である、請求項32記載のマイクロ流体装置。
【請求項３４】
捕集流体中の標的成分を分析するように適合された、捕集出口に接続されたインライン診断装置をさらに含む、請求項1〜33のいずれか一項記載のマイクロ流体装置。
【請求項３５】
インライン診断装置が、捕集流体中の標的成分を捕集チャンバの中に集めるように適合された、捕集チャンバに隣接した磁場勾配ソースを含む、請求項34記載のマイクロ流体装置。
【請求項３６】
a. ソース流体がソースチャネルの中を1mL/時〜2000mL/時の流量で流れ、かつ
b. 捕集流体が捕集チャネルの中を1mL/時〜2000mL/時の流量で流れる、
請求項1〜35のいずれか一項記載のマイクロ流体装置。
【請求項３７】
標的成分が、磁場勾配によって引き寄せられるかまたははね返される、請求項1〜36のいずれか一項記載のマイクロ流体装置。
【請求項３８】
標的成分が、磁場勾配によって引き寄せられるかまたははね返される粒子に結合される、請求項1〜37のいずれか一項記載のマイクロ流体装置。
【請求項３９】
標的成分が、磁場勾配によって引き寄せられるかまたははね返される粒子に結合している結合／アフィニティー分子に結合される、請求項1〜38のいずれか一項記載のマイクロ流体装置。
【請求項４０】
結合／アフィニティー分子が、抗体、抗原、タンパク質、ペプチド、核酸、受容体分子、受容体のリガンド、レクチン、炭水化物、脂質、アフィニティー結合対の一方のメンバーおよびそれらの任意の組み合わせからなる群より選択される、請求項39記載のマイクロ流体装置。
【請求項４１】
結合／アフィニティー分子が、MBL（マンノース結合レクチン）、FcMBL（マンノース結合レクチンに融合したIgG Fc）、AKT-FcMBL（配列AKT（アラニン、リジン、トレオニン）のN末端アミノ酸トリペプチドを有する、マンノース結合レクチンに融合したIgG Fc）およびそれらの任意の組み合わせからなる群より選択される、請求項39または40記載のマイクロ流体装置。
【請求項４２】
結合／アフィニティー分子が、配列番号：1、配列番号：2、配列番号：3、配列番号：4、配列番号：5、配列番号：6、配列番号：6、配列番号：7、配列番号：8およびそれらの任意の組み合わせから選択されるアミノ酸配列を含む、請求項39〜41のいずれか一項記載のマイクロ流体装置。
【請求項４３】
前記粒子が常磁性である、請求項38〜42のいずれか一項記載のマイクロ流体装置。
【請求項４４】
前記粒子が0.1nm〜500μmの範囲のサイズである、請求項38〜43のいずれか一項記載のマイクロ流体装置。
【請求項４５】
前記粒子が、球形、棒状、楕円形、円柱形または円板形である、請求項38〜44のいずれか一項記載のマイクロ流体装置。
【請求項４６】
標的成分が、生細胞または死細胞（原核生物または真核生物）、ウイルス、細菌、真菌、酵母、原生動物、微生物、寄生生物などからなる群より選択される生体粒子／病原体である、請求項1〜45のいずれか一項記載のマイクロ流体装置。
【請求項４７】
標的成分が、
a.クリプトコッカス・ネオフォルマンス(Cryptococcus neoformans)、カンジダ・アルビカンス(Candida albicans)、カンジダ・トロピカリス(Candida tropicalis)、カンジダ・ステラトイデア(Candida stellatoidea)、カンジダ・グラブラタ(Candida glabrata)、カンジダ・クルセイ(Candida krusei)、カンジダ・パラシローシス(Candida parapsilosis)、カンジダ・ギリエルモンジィ(Candida guilliermondii)、カンジダ・ビスワナチイ(Candida viswanathii)、カンジダ・ルシタニエ(Candida lusitaniae)、ロドトルラ・ムチラギノーザ(Rhodotorula mucilaginosa)、アスペルギルス・フミガーツス(Aspergillus fumigatus)、アスペルギルス・フラーブス(Aspergillus flavus)、アスペルギルス・クラバタス(Aspergillus clavatus)、クリプトコッカス・ネオフォルマンス(Cryptococcus neoformans)、クリプトコッカス・ローレンティ(Cryptococcus laurentii)、クリプトコッカス・アルビダス(Cryptococcus albidus)、クリプトコッカス・ガッティ(Cryptococcus gattii)、ヒストプラスマ・カプスラーツム(Histoplasma capsulatum)、ニューモシスチス・イロベチー(Pneumocystis jirovecii)（またはニューモシスチス・カリニ(Pneumocystis carinii)）、スタキボトリス・チャータラム(Stachybotrys chartarum)およびそれらの任意の組み合わせからなる群より選択される真菌または酵母、
b. 炭疽菌、カンピロバクター、コレラ、ジフテリア、腸内毒素原性大腸菌（E. coli）、ジアルジア属、淋菌、ヘリコバクターピロリ（Helicobacter pylori）、ヘモフィルスインフルエンザB、判別不能ヘモフィルスインフルエンザ、髄膜炎菌、百日咳菌、肺炎球菌、サルモネラ菌、赤痢菌、連鎖球菌B、グループA連鎖球菌、破傷風菌、ビブリオコレラ菌（Vibrio cholerae）、エルシニア、ブドウ球菌（Staphylococcus）、シュードモナス（Pseudomonas）種、クロストリジウム（Clostridia）種、結核菌（Mycobacterium tuberculosis）、らい菌（Mycobacterium leprae）、リステリア菌（Listeria monocytogenes）、チフス菌（Salmonella typhi）、志賀赤痢菌（Shigella dysenteriae）、ペスト菌（Yersinia pestis）、ブルセラ（Brucella）種、レジオネラ・ニューモフィラ（Legionella pneumophila）、リケッチア（Rickettsiae）、クラミジア（Chlamydia）、ウェルチ菌（Clostridium perfringens）、ボツリヌス菌（Clostridium botulinum）、黄色ブドウ球菌（Staphylococcus aureus）、梅毒トレポネーマ（Treponema pallidum）、ヘモフィルスインフルエンザ、梅毒トレプトネーマ（Treptonema pallidum）、肺炎桿菌（Klebsiella pneumoniae）、緑膿菌（Pseudomonas aeruginosa）、クリプトスポリジウム・パルバム（Cryptosporidium parvum）、肺炎連鎖球菌（Streptococcus pneumoniae）、ボルデテラ・パータシス（Bordetella pertussis）、ナイセリア・メニンギチジス（Neisseria meningitides）およびそれらの任意の組み合わせからなる群より選択される細菌、
c. 赤痢アメーバ(Entamoeba histolytica)、プラズモディウム(Plasmodium)種、リーシュマニア(Leishmania)種、トキソプラズマ(Toxoplasmosis)、ぜん虫(Helminth)およびそれらの任意の組み合わせからなる群より選択される寄生生物、
d. HIV-1、HIV-2、肝炎ウイルス（B型およびC型肝炎を含む）、エボラウイルス、西ナイルウイルス、およびヘルペスウイルス、たとえばHSV-2、アデノウイルス、デング熱血清型1〜4、エボラ、エンテロウイルス、単純ヘルペスウイルス1または2、インフルエンザ、日本ウマ脳炎、ノーウォーク、パピローマウイルス、パルボウイルスB19、風疹、麻疹、ワクチニア、水痘、サイトメガロウイルス、EBウイルス、ヒトヘルペスウイルス6、ヒトヘルペスウイルス7、ヒトヘルペスウイルス8、痘瘡ウイルス、水疱性口内炎ウイルス、A型肝炎ウイルス、B型肝炎ウイルス、C型肝炎ウイルス、D型肝炎ウイルス、E型肝炎ウイルス、ポリオウイルス、ライノウイルス、コロナウイルス、インフルエンザウイルスA、インフルエンザウイルスB、麻疹ウイルス、ポリオーマウイルス、ヒトパピローマウイルス、呼吸器合胞体ウイルス、アデノウイルス、コクサッキーウイルス、デングウイルス、ムンプスウイルス、狂犬病ウイルス、ラウス肉腫ウイルス、黄熱病ウイルス、エボラウイルス、マールブルグウイルス、ラッサ熱ウイルス、東部ウマ脳炎ウイルス、日本脳炎ウイルス、セントルイス脳炎ウイルス、マレーバレー熱ウイルス、西ナイルウイルス、リフトバレー熱ウイルス、ロタウイルスA、ロタウイルスB、ロタウイルスC、シンドビスウイルス、ヒトT細胞白血病ウイルス1型、ハンタウイルス、風疹ウイルス、サル免疫不全ウイルスおよびそれらの任意の組み合わせからなる群より選択されるウイルス、または
e. （a）〜（d）の任意の組み合わせ
である、請求項46記載のマイクロ流体装置。
【請求項４８】
標的成分が、幹細胞、癌細胞、前駆細胞、免疫細胞、血液細胞、胎児細胞などからなる群より選択される細胞である、請求項46記載のマイクロ流体装置。
【請求項４９】
標的成分が、ホルモン、サイトカイン、タンパク質、ペプチド、プリオン、レクチン、オリゴヌクレオチド、分子または化学毒素およびそれらの任意の組み合わせからなる群より選択される、請求項1〜48のいずれか一項記載のマイクロ流体装置。
【請求項５０】
（i）請求項1〜49のいずれか一項記載のマイクロ流体装置、
（ii）ソースチャネルに接続され、かつソース流体から取り出される標的成分を含むソース流体を該ソースチャネル送る流体ソース、
（iii）該ソースチャネルに接続され、かつ該ソース流体を該ソールチャネルに汲み入れるように適合されたソースポンプ、
（iv）該ソースチャネルおよび該流体ソースに接続され、かつ該ソース流体を磁性粒子と混合するように適合されたソースミキサ、
（v）捕集入口に接続され、かつ捕集流体を第一の捕集チャネルに送り、標的成分を少なくとも一つの移送チャネルから該捕集チャネルの中に引き込み、そして該標的成分を該捕集チャネルから放出するように適合された捕集流体ソース、
（vi）該捕集入口および該捕集流体ソースに接続され、かつ該捕集流体を該捕集チャネルの中に汲み入れるように適合された捕集ポンプ、ならびに
（vii）プロセッサと対応するメモリとを有し、かつ
a. 該ソースチャネルの中を通過するソース流体の流れを制御するためのソースポンプ、および
b. 該捕集チャネルの中を通過する該捕集流体の流れを制御するための捕集ポンプ
に結合されている制御装置
を含む、システム。
【請求項５１】
捕集出口に接続され、かつ捕集流体中の標的成分を分析するように適合されたインライン診断装置をさらに含む、請求項50記載のシステム。
【請求項５２】
インライン診断装置が、第一の捕集流体中の標的成分を捕集チャンバの中に集めるように適合された、捕集チャンバに隣接した磁場勾配ソースを含む、請求項51記載のシステム。
【請求項５３】
インライン診断装置が、色素、抗体、非標識光学技術または固体検出技術の一つまたは複数を使用して標的成分を分析する、請求項51または52記載のシステム。
【請求項５４】
磁場勾配が、ソースチャネル中の標的成分を捕集チャネルの中に移動させるのに十分である、請求項50〜53のいずれか一項記載のシステム。
【請求項５５】
i.請求項1〜50のいずれか一項記載のマイクロ流体装置を提供する段階、
ii.ソース流体から取り出される／分離される標的成分を含むソース流体をソースチャネルの中に流す段階、
iii.捕集流体を捕集チャネルの中に提供する段階、
iv.磁場勾配を該ソースチャネル中の該ソース流体に印加して、それによって該標的成分を少なくとも一つの移送チャネルの一つの中に移動させる段階
を含む、ソース流体を浄化する方法。
【請求項５６】
捕集流体を捕集チャネルの中に流す段階をさらに含む方法であって、該捕集流体中の標的成分が該捕集チャネルから取り出される、請求項55記載の方法。
【請求項５７】
捕集流体を捕集チャネルの中に連続的に流す段階をさらに含む方法であって、該捕集流体中の標的成分が該捕集チャネルから取り出される、請求項55または56記載の方法。
【請求項５８】
捕集流体を捕集チャネルの中に周期的間隔で流す段階をさらに含む方法であって、該捕集流体中の標的成分が該捕集チャネルから取り出される、請求項56または57記載の方法。
【請求項５９】
ソース流体が、血液、血漿、血清、泌乳産物、乳、羊水、腹水、痰、唾液、尿、精液、脳脊髄液、気管支吸引液、汗、粘液、液化糞便試料、滑液、リンパ液、涙、気管吸引物およびそれらの任意の混合物からなる群より選択される生物学的流体である、請求項55〜58のいずれか一項記載の方法。
【請求項６０】
ソース流体が、水、有機溶媒、食塩水、糖溶液、炭水化物溶液、脂質溶液、核酸溶液、炭化水素、酸、ガソリン、石油、液化食品、ガスおよびそれらの任意の混合物からなる群より選択される非生物学的流体である、請求項55〜58のいずれか一項記載の方法。
【請求項６１】
捕集流体が、水、有機溶媒、食塩水、糖溶液、炭水化物溶液、脂質溶液、核酸溶液、炭化水素、酸、ガソリン、石油、液化食品、ガスおよびそれらの任意の混合物からなる群より選択される、請求項55〜60のいずれか一項記載の方法。
【請求項６２】
捕集流体が、等張食塩水、生物学的流体、生体適合性流体または生物学的流体代用物である、請求項55〜61のいずれか一項記載の方法。
【請求項６３】
標的成分が、磁場勾配によって引き寄せられるかまたははね返される、請求項55〜62のいずれか一項記載の方法。
【請求項６４】
標的成分が、磁場勾配によって引き寄せられるかまたははね返される粒子に結合される、請求項55〜63のいずれか一項記載の方法。
【請求項６５】
標的成分が、磁場勾配によって引き寄せられるかまたははね返される粒子に結合している結合／アフィニティー分子に結合される、請求項55〜64のいずれか一項記載の方法。
【請求項６６】
結合／アフィニティー分子が、抗体、抗原、タンパク質、ペプチド、核酸、受容体分子、受容体のリガンド、レクチン、炭水化物、脂質、アフィニティー結合対の一方のメンバーおよびそれらの任意の組み合わせからなる群より選択される、請求項65記載の方法。
【請求項６７】
結合／アフィニティー分子が、MBL（マンノース結合レクチン）、FcMBL（マンノース結合レクチンに融合したIgG Fc）、AKT-FcMBL（配列AKT（アラニン、リジン、トレオニン）のN末端アミノ酸トリペプチドを有する、マンノース結合レクチンに融合したIgG Fc）およびそれらの任意の組み合わせからなる群より選択される、請求項65または66記載の方法。
【請求項６８】
結合／アフィニティー分子が、配列番号：1、配列番号：2、配列番号：3、配列番号：4、配列番号：5、配列番号：6、配列番号：6、配列番号：7、配列番号：8およびそれらの任意の組み合わせから選択されるアミノ酸配列を含む、請求項65〜67のいずれか一項記載の方法。
【請求項６９】
前記粒子が常磁性である、請求項64〜68のいずれか一項記載の方法。
【請求項７０】
前記粒子が0.1nm〜1mmの範囲のサイズである、請求項64〜69のいずれか一項記載の方法。
【請求項７１】
前記粒子が、球形、棒状、楕円形、円柱形または円板形である、請求項64〜70のいずれか一項記載の方法。
【請求項７２】
標的成分が、生細胞または死細胞（原核生物または真核生物）、ウイルス、細菌、真菌、酵母、原生動物、微生物、寄生生物などからなる群より選択される生体粒子／病原体である、請求項55〜71のいずれか一項記載の方法。
【請求項７３】
標的成分が、
a. クリプトコッカス・ネオフォルマンス、カンジダ・アルビカンス、カンジダ・トロピカリス、カンジダ・ステラトイデア、カンジダ・グラブラタ、カンジダ・クルセイ、カンジダ・パラシローシス、カンジダ・ギリエルモンジィ、カンジダ・ビスワナチイ、カンジダ・ルシタニエ、ロドトルラ・ムチラギノーザ、アスペルギルス・フミガーツス、アスペルギルス・フラーブス、アスペルギルス・クラバタス、クリプトコッカス・ネオフォルマンス、クリプトコッカス・ローレンティ、クリプトコッカス・アルビダス、クリプトコッカス・ガッティ、ヒストプラスマ・カプスラーツム、ニューモシスチス・イロベチー（またはニューモシスチス・カリニ）、スタキボトリス・チャータラムおよびそれらの任意の組み合わせからなる群より選択される真菌または酵母、
b. 炭疽菌、カンピロバクター、コレラ、ジフテリア、腸内毒素原性大腸菌、ジアルジア属、淋菌、ヘリコバクターピロリ、ヘモフィルスインフルエンザB、判別不能ヘモフィルスインフルエンザ、髄膜炎菌、百日咳菌、肺炎球菌、サルモネラ菌、赤痢菌、連鎖球菌B、グループA連鎖球菌、破傷風菌、ビブリオコレラ菌、エルシニア、ブドウ球菌、シュードモナス種、クロストリジウム種、結核菌、らい菌、リステリア菌、チフス菌、志賀赤痢菌、ペスト菌、ブルセラ種、レジオネラ・ニューモフィラ、リケッチア、クラミジア、ウェルチ菌、ボツリヌス菌、黄色ブドウ球菌、梅毒トレポネーマ、ヘモフィルスインフルエンザ、梅毒トレプトネーマ、肺炎桿菌、緑膿菌、クリプトスポリジウム・パルバム、肺炎連鎖球菌、ボルデテラ・パータシス、ナイセリア・メニンギチジスおよびそれらの任意の組み合わせからなる群より選択される細菌、
c. 赤痢アメーバ、プラズモディウム種、リーシュマニア種、トキソプラズマ、ぜん虫およびそれらの任意の組み合わせからなる群より選択される寄生生物、
d. HIV-1、HIV-2、肝炎ウイルス（B型およびC型肝炎を含む）、エボラウイルス、西ナイルウイルス、およびヘルペスウイルス、たとえばHSV-2、アデノウイルス、デング熱血清型1〜4、エボラ、エンテロウイルス、単純ヘルペスウイルス1または2、インフルエンザ、日本ウマ脳炎、ノーウォーク、パピローマウイルス、パルボウイルスB19、風疹、麻疹、ワクチニア、水痘、サイトメガロウイルス、EBウイルス、ヒトヘルペスウイルス6、ヒトヘルペスウイルス7、ヒトヘルペスウイルス8、痘瘡ウイルス、水疱性口内炎ウイルス、A型肝炎ウイルス、B型肝炎ウイルス、C型肝炎ウイルス、D型肝炎ウイルス、E型肝炎ウイルス、ポリオウイルス、ライノウイルス、コロナウイルス、インフルエンザウイルスA、インフルエンザウイルスB、麻疹ウイルス、ポリオーマウイルス、ヒトパピローマウイルス、呼吸器合胞体ウイルス、アデノウイルス、コクサッキーウイルス、デングウイルス、ムンプスウイルス、狂犬病ウイルス、ラウス肉腫ウイルス、黄熱病ウイルス、エボラウイルス、マールブルグウイルス、ラッサ熱ウイルス、東部ウマ脳炎ウイルス、日本脳炎ウイルス、セントルイス脳炎ウイルス、マレーバレー熱ウイルス、西ナイルウイルス、リフトバレー熱ウイルス、ロタウイルスA、ロタウイルスB、ロタウイルスC、シンドビスウイルス、ヒトT細胞白血病ウイルス1型、ハンタウイルス、風疹ウイルス、サル免疫不全ウイルスおよびそれらの任意の組み合わせからなる群より選択されるウイルス、または
e. （a）〜（d）の任意の組み合わせ
である、請求項72記載の方法。
【請求項７４】
標的成分が、幹細胞、癌細胞、前駆細胞、免疫細胞、血液細胞、胎児細胞などからなる群より選択される細胞である、請求項72記載の方法。
【請求項７５】
標的成分が、ホルモン、サイトカイン、タンパク質、ペプチド、プリオン、レクチン、オリゴヌクレオチド、分子または化学毒素、エキソソームおよびそれらの任意の組み合わせからなる群より選択される、請求項55〜71のいずれか一項記載の方法。
【請求項７６】
ソースチャネルの中を通過するソース流体の流れを開始する前に前記粒子を該ソース流体に加える段階をさらに含む、請求項64〜75のいずれか一項記載の方法。
【請求項７７】
ソースチャネルの中を通過するソース流体の流れを開始した後に前記粒子を該ソース流体に加える段階をさらに含む、請求項64〜75のいずれか一項記載の方法。
【請求項７８】
捕集流体の少なくとも一部分を捕集チャネルから捕集する段階をさらに含む、請求項55〜77のいずれか一項記載の方法。
【請求項７９】
標的成分をさらに分離するために、ソース流体の一部分を二回目のパスのためにソースチャネルの中に再循環させる段階をさらに含む、請求項55〜78のいずれか一項記載の方法。
【請求項８０】
標的成分の少なくとも10％がソース流体から取り出される、請求項55〜79のいずれか一項記載の方法。
【請求項８１】
ソース流体がソースチャネルの中を1mL/時〜2000mL/時の速度で流れる、請求項55〜80のいずれか一項記載の方法。
【請求項８２】
捕集流体が捕集チャネルの中を1mL/時〜2000mL/時の速度で流れる、請求項55〜81のいずれか一項記載の方法。
【請求項８３】
捕集チャネルの中を通過する流量が間欠的である、請求項55〜82のいずれか一項記載の方法。
【請求項８４】
所定量のソース流体がソースチャネルの中を通過するまで捕集流体流がオフであり、その後、所定の流量で所定の期間、該捕集流体流がオンにされる、請求項83記載の方法。
【請求項８５】
捕集流体が捕集チャネルの中を流れる間、ソースチャネルの中の流れが止められる、請求項84記載の方法。
【請求項８６】
標的成分を含有する捕集流体を捕集流体コレクタの中に捕集する段階、少なくとも一種類の標的成分を該捕集流体コレクタから取り出す段階、および、免疫染色、培養、PCR、質量分析法および抗生物質感受性検査を含む群からのプロセスの一つまたは複数を使用して、取り出された標的成分を分析する段階をさらに含む、請求項55〜85のいずれか一項記載の方法。
【請求項８７】
捕集流体中の標的成分を分析するように適合された、捕集出口に接続されたインライン診断装置を提供する段階をさらに含む、請求項55〜86のいずれか一項記載の方法。
【請求項８８】
インライン診断装置が、捕集流体中の標的成分を捕集チャンバの中に集めるように適合された、捕集チャンバに隣接した磁場勾配ソースを含む、請求項87記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、35U.S.C.§119(e)の下、参照により全体として本明細書に組み入れられる、2011年4月1日出願の米国特許仮出願第61/470,987号の恩典を主張する。
【０００２】
政府支援
本発明は、国防高等研究計画局（DARPA）によって付与された助成金第N66001-11-1-4180号および国防総省によって付与された助成金第W81XWH-07-2-0011号の下、政府支援を受けて達成された。政府は本発明において一定の権利を有する。
【０００３】
技術分野
本開示は概して、マイクロチャネルを備えたマイクロ流体装置ならびにその使用方法および製造方法に関する。
【背景技術】
【０００４】
背景
敗血症は、戦場における感染した兵士および最先端の病院内集中治療室（ICU）における患者の主要な死因である。理由は、血液中の微生物負荷が、多くの場合、最も強力な既存の抗生物質治療をも圧倒して、多臓器不全および死を招くからである。
【０００５】
大部分のDLT、たとえば血液濾過または血液吸着システムは、半透過性の濾過膜を使用して、敗血症における多臓器不全に寄与することができる小さな溶質ならびにときにはより大きい循環性毒素、抗体および炎症媒介物を除去する。しかし、これらの方法は、大部分の病原体（たとえば、いくつかの小さなウイルス以外）を分離することができず、抗菌性免疫タンパク質およびサイトカインの除去が、感染症に対する体本来の防護的応答を妨害する。この用途のために探究されている他の技術は、病原体特異的リガンド（たとえば抗体、レクチン）でコーティングされたカテーテルまたは中空繊維を使用して病原体を血液から抜き取るが、病原体の局所的結合および凝集が血流を阻害して、壊滅的になり得る凝結および血餅形成を起こすことができる。リガンドでコーティングされた面および半透過性膜もまた、結合した血漿成分、血清タンパク質または細菌バイオフィルムによって「汚損される」可能性がある。さらに、これらのシステムの能力は露出表面積によっても制限される。もう一つの主要な制限は、一般には1つのタイプの病原体または病原体クラスしか認識しない、リガンドの狭く特異的な結合である。
【０００６】
したがって、当技術分野において、末梢血管に挿入されることができ、かつ正常な血液細胞、タンパク質、流体または電解質を除去することなく血液から感染性病原体を速やかに除去することができる体外透析様治療（DLT）装置の必要性が存在する。本開示はそのような透析様治療装置を提供する。
【発明の概要】
【０００７】
概要
本明細書に開示されるものは、ソース(source)流体中の他の成分を取り出す、または変性することなく、ソースマイクロチャネルの中を流れるソース流体、たとえば血液からの標的成分、たとえば病原体の分離および取り出しを容易にすることができるマイクロ流体装置である。流体は液体または気体であることができる。標的成分は、磁性である、または流れるソース流体中に導入される磁性粒子に結合することができる任意の微粒子、分子または細胞性物質であることができる。
【０００８】
ソースマイクロチャネルは、一つまたは複数の移送チャネルによって捕集マイクロチャネルに接続されることができる。ソースマイクロチャネルと捕集マイクロチャネルとは移送チャネルによって分けられることができ、ソースマイクロチャネルおよび捕集チャネルは、任意の向きに、たとえば水平方向に同一平面上に、垂直方向に同一平面上に、またはそれらの間の任意の角度に配設されることができる。捕集チャネルの中を流れる捕集流体は、使用時、標的成分をマイクロ流体装置から放出するように配設されることができる。磁性標的成分または標的成分に結合した磁性粒子を、それらが捕集流体の中で運ばれることができる移送チャネルおよび捕集チャネルの中に引き込むために、一つまたは複数の磁石または磁性ソースを捕集チャネルに隣接して配置することもできるし、あるいは外部磁場勾配を印加することもできる。磁石または磁場勾配ソースは、磁場勾配が、標的成分または標的成分に結合した磁性粒子を移送チャネルおよび捕集チャネルに引き込むことを可能にするが、ただし、標的成分または標的成分に結合した磁性粒子を捕集チャネルの中に留まらせ、捕集流体の流れによって放出させることができないほど強くは引き込まないように捕集チャネルに対して配置されることができる。当業者ならば理解するように、チャネルに対する磁石または磁場勾配のソース（電磁石の場合）の位置は、磁場および磁場勾配の強さ、磁性粒子の磁性、標的成分および／または磁性粒子のサイズ、チャネルのサイズおよび／または形状または使用される流体の速度および／または粘度のいずれかまたはすべての関数として決定することができる。
【０００９】
標的成分を含有する捕集流体は、標的成分を分析するためにさらに処理することができる。標的成分を含有する捕集流体は貯蔵器の中に捕集することができ、免疫染色、培養、ポリメラーゼ連鎖反応（PCR）、質量分析法および抗生物質感受性検査のようなバッチ技術を使用して、識別、診断などに使用するための標的成分を分析することができる。代替的または追加的に、標的成分を含有する捕集流体は、標的成分が捕集流体とともに流れるとき標的成分を処理することができるインラインまたはオンチップ診断または分析装置の中に送ることもできる。標的成分は、磁石であるか、磁性粒子に結合しているため、磁場勾配を使用して標的成分をインラインまたはオンチップ分析のために捕集することもできるし、標的成分を検出または分析のために他の装置に送ることもできる。
【００１０】
稼働中、ソース流体をソースチャネルに汲み入れることができ、ソース流体がソースチャネルの中を流れるとき磁場勾配をソース流体に印加することができる。汲み入れは、電動もしくは手動ポンプ、求心力または重力を使用して達成することができる。ソースチャネルの中を流れるソース流体によって運ばれる標的成分に対してさらなる力を加え、磁性標的成分または磁気的に結合した標的成分を移送チャネルの中に移動させ、最終的には捕集チャネルの中に引き込むために、磁場は、流体流の方向に対して垂直な方向に印加することができる。いくつかの態様においては捕集チャネルがソースチャネルに対して平行に延びるが、捕集チャネルはソースチャネルに対して横断方向に配設されることもできる。
【００１１】
本発明にしたがって、磁場勾配は、磁性粒子または磁性標的成分に対して引力または反発力を加えて、それらを移送チャネルに流れ込ませることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
添付図面は、本発明の例示的態様を説明し、本発明の上記および他の特徴ならびにそれらを達成するやり方を示す。
【００１３】
【図１】本発明の態様によるマイクロ流体装置の図を示す。
【図２】本発明の態様によるマイクロ流体装置の中心ボディの図を示す。
【図３Ａ】本発明のマイクロ流体装置の様々な例示的分岐構成を示す。
【図３Ｂ】本発明のマイクロ流体装置の様々な例示的分岐構成を示す。
【図４】本発明の態様のマイクロ流体装置の断面図を示す。
【図５Ａ】異なる磁石構成の効果を示す。図5Aは、一つの棒磁石が設置されているドッキングステーションに挿入されたポリスルホンDLT装置の図を示す。
【図５Ｂ】異なる磁石構成の効果を示す。図5Bは、六つの固定磁石（一緒にアセンブルされている）からなる磁石セットアップの改良設計を示す。
【図５Ｃ】異なる磁石構成の効果を示す。図5Cは、有限要素法磁石（FEMM）が、図5Bの磁石セットアップの構成において磁束密度勾配が特に磁石の中央部で有意に高まることを明らかにした（Δ対●）。この改良された磁石セットアップの構成は、きわめて高められた磁場勾配（一つの磁石の磁場勾配の数千倍の大きさ）をDLT装置の全域で使用することを可能にする。
【図６】アルミニウムから製作された中心ボディを示す写真である。
【図７】ある態様のシステム全体のブロック図を示す。
【図８Ａ】シリンジミキサの様々な図を示す。
【図８Ｂ】図8Aに示すシリンジミキサを使用した場合のカンジダ・アルビカンス（C. albicans）の結合効率を示す線グラフである。
【図９Ａ】全血中の個々のカンジダ・アルビカンス菌に特異的に結合する磁性抗体オプソニンの高倍率図を示す。
【図９Ｂ】多数の真菌病原体に結合して大きな磁性凝集塊になった磁性マンノース結合レクチン（MBL）オプソニンのより低倍率の図を示す。
【図９Ｃ】GFP標識された大腸菌（E. coli）に結合するMBLオプソニンのより低倍率の図を示す。
【図９Ｄ】80mL/時までの流量で100％に近い病原体除去効率を示す。
【図１０Ａ】ドッキングステーションの模式図を示す。
【図１０Ｂ】ドッキングステーションの模式図を示す。
【図１１】本明細書に記載されるマイクロ流体装置内での磁性ビーズの捕集のために設計された磁束集中装置のコンピュータシミュレーションの結果を実際の磁場の実験計測と比較して示す。
【図１２Ａ】SLIPS（液体を注入した滑りやすい多孔質面）の図を示す。粗面を平滑化する生体適合性オイルを空間に浸潤させることによって撥血面（図12C）を創造することができる、低倍率（図12A）および高倍率（図12B）でのマイクロポストの配列（直径1μm×間隔2μm）。
【図１２Ｂ】SLIPS（液体を注入した滑りやすい多孔質面）の図を示す。粗面を平滑化する生体適合性オイルを空間に浸潤させることによって撥血面（図12C）を創造することができる、低倍率（図12A）および高倍率（図12B）でのマイクロポストの配列（直径1μm×間隔2μm）。
【図１２Ｃ】SLIPS（液体を注入した滑りやすい多孔質面）の図を示す。粗面を平滑化する生体適合性オイルを空間に浸潤させることによって撥血面（図12C）を創造することができる、低倍率（図12A）および高倍率（図12B）でのマイクロポストの配列（直径1μm×間隔2μm）。
【図１３Ａ】新鮮な非ヘパリン化ヒト血液が、従来のガラス、PDMSおよびTeflon（PTFE）面上では急速に凝固するが、生体適合性オイルを含浸させたナノ構造化Teflon（オイル浸潤PTFE）面上では凝固しないことを示す。
【図１３Ｂ】新鮮な非ヘパリン化ヒト血液が、従来のガラス、PDMSおよびTeflon（PTFE）面上では急速に凝固するが、生体適合性オイルを含浸させたナノ構造化Teflon（オイル浸潤PTFE）面上では凝固しないことを示す。
【図１４】図14Aは、蠕動ポンプを使用して透析様治療（DLT）システムの中で血液を循環させるための実験セットアップを示す。血液はバキュテーナー（Vacutainer）チューブから蠕動ポンプを通ってポリスルホンDLT装置へと流れる。図14Bおよび14Cは、ヘパリン化ヒト全血を、100および200mL/時で2時間、装置に通したのち、PBSバッファーを5分間流すことによって装置を洗浄すると、両流量（図14B、100mL/時；および図14C、200mL/時）で2時間、血餅が見られなかったことを示す。図14Dは、血液を100mL/時で2時間流したとき非ヘパリン化ヒト血液の循環がチャネルの中で大きな血餅および凝塊を形成したことを示す。
【図１５】並列に接続された二つのDLT装置が処理量を血液836mL/時まで劇的に増大することができることを示す。二つのDLT装置をドッキングステーションの上下のスロットに挿入し、二つの出口から捕集した血液を分析して、血液中に混ぜたカンジダ・アルビカンスの単離効率を測定した。
【図１６Ａ】装置設計および病原体分離における改善を示す線グラフおよび棒グラフである。病原体カンジダ・アルビカンスをMBL結合1ミクロンビーズに事前に結合させ、ヘパリン抗凝固化ヒト血液の中に混ぜた。線グラフは、QPR1に提示された、従来の設計に基づく三層ポリスルホン装置およびMBL結合1ミクロンビーズを用いた場合のデータを示す。棒グラフは、MBL-fp1（FcMBL：マンノース結合レクチンに融合したIgG Fc）でコーティングされた磁性ビーズおよび新規な積層装置／多磁石セットアップを用いた場合のデータを示す。新規な設計を用いた場合、360mL/時の流量で病原体の＞99％が除去されたが、従来の設計の場合、360mL/時での分離効率は36％に低下した。
【図１６Ｂ】装置設計および病原体分離における改善を示す。写真、多数の磁石を用いる積層DLT装置の例示的セットアップ。線グラフ、病原体カンジダ・アルビカンスをMBL結合1ミクロンビーズに事前に結合させ、ヘパリン抗凝固化ヒト血液の中に混ぜた。従来設計に基づく三層装置からのデータを、並列に稼働する新規な積層装置の二つのカセットと比較した。新規な設計を用いた場合、836mL/時の流量で病原体の＞85％が除去されたが、従来の設計の場合、360mL/時での分離効率は36％に低下した。
【図１７Ａ】磁性ビーズをチューブ内の血液中に連続的に加えるためにインラインミキサおよびシリンジポンプと統合したDLTシステムの模式図である。インラインミキサを通して加えられる磁性ビーズと混合した血液試料がDLT装置に流れ込み、その後、磁気的に標識された病原体が血液から取り出され、その後、浄化された血液が、ラット敗血症モデルにおいて大腿カテーテルに接続されることができる出口を通って流れ出す。
【図１７Ｂ】血液からの病原体除去／分離のためにマイクロ流体装置を使用するための「簡素化動物」モデルを示す。使い捨てインラインミキサ（OMEGA Engineering Inc.）を使用して、混ぜたカンジダ・アルビカンスを含有する血液にMBLfp1ビーズを導入した。この簡素化動物モデルにおいては、カンジダの88％がDLT装置を通して10mL/時の流量で血液から除去された。
【図１８】バブルトラップ装置の写真である。この装置は、急速に上昇する気泡の浮力によってチューブの中を通って侵入するすべての気泡を除去し、気泡を含まない溶液が装置の中を流れる。過剰量の大きな気泡は三方弁から除去することができる。
【図１９】四つのポリスルホンプラスチック層から製作されたマイクロ流体装置の模式図を示す。装置は、二つの捕集チャネルの間に配置されたソースチャネルを含む。
【図２０】多数のマイクロ流体装置を並列に多重化して、高処理量（＞1.25L/時）流動能力を有するバイオミメティック脾臓装置を創造する模式図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
例示的な態様の説明
本明細書に開示されるものは、ソース流体中の他の成分を取り出す、または変性することなく、ソースチャネルの中を流れるソース流体からの標的成分の分離および取り出しを容易にすることができる流体装置である。
【００１５】
流体は液体または気体であることができる。標的成分は、磁性である、または流れる流体に導入される磁性粒子に結合することができる任意の微粒子、分子または細胞性物質であることができる。多数の流体装置を直列および／または並列に結合して、システムの処理量および効率を改善することができる。標的成分は捕集流体の中に捕集され、それをさらに処理して標的成分を分析することができる。標的成分を含有する捕集流体は貯蔵器の中に捕集することができ、免疫染色、イムノアッセイ法、培養、ポリメラーゼ連鎖反応（PCR）、質量分析法および抗生物質感受性検査のようなバッチ技術を使用して、識別、診断などに使用するための標的成分を分析することができる。または、標的成分を含有する捕集流体は、標的成分が捕集流体とともに流れるとき標的成分を処理することができるインラインまたはオンチップ診断または分析装置に送ることもできる。標的成分は、磁石であるか、磁性粒子に結合しているため、磁場勾配を使用して、標的成分をインラインまたはオンチップ分析のために捕集することもできるし、標的成分を検出または分析のために他の装置に送ることもできる。
【００１６】
図1は、本開示の態様のマイクロ流体装置100を示す。図1に示すマイクロ流体装置100は長方形のボディを含むことができるが、他の形状を使用することもできる（たとえば円形、楕円形、台形、多角形など）。図1に示すように、マイクロ流体装置は、図2にさらに詳細に示す中心ボディ110ならびに外側ラミネート層120および130を含むことができる。中心ボディ110は、ラミネート層120と接触する第一の外面112およびラミネート層130と接触する第二の外面114を含む。面112および114は中心ボディ110の対向面であることができる。ラミネート層120および130は、医療グレードの接着剤によって中心ボディの面に接着することができる。
【００１７】
図2に示すように、中心ボディ110の面112は、一つまたは複数の入口142Aと一つまたは複数の出口114Aとの間に延びる一つまたは複数のソース流体チャネル140を含むことができる。図1に示すように、一つまたは複数の入口142Aは、ラミネート層120の外面122上の開口部142Bから延びた入口ポート142と連通していることができる。一つまたは複数の入口144Aは、ラミネート層120の外面122上の開口部144Bから延びた入口ポート144と連通していることができる。入口ポート142および出口ポート144は、ソース流体チャネル140に対して垂直に向けられた状態で（すなわちz方向に沿って）示されているが、ソース流体チャネル140に対して任意の角度（真っすぐを含む）で向けることができる。標的成分を含有するソース流体が、一つまたは複数の入口ポート142を通ってソースチャネル140に流れ込み、一つまたは複数の出口ポート144を通ってマイクロ流体装置100から出る。
【００１８】
捕集チャネル150は、ソースチャネル140に対して平行に延びる状態で示されているが、いくつかの態様において、捕集チャネル150は、ソースチャネル140に対して垂直に（または斜めに）延びることもできる。捕集チャネルは水平または垂直に配設されることができる。
【００１９】
ソース流体チャネル140は、図2に示すように、中心ボディ110の長手に沿って（たとえばy方向に）延びることができる。ソースチャネル140は、任意の多角形、非多角形、円形または長円形の断面を有することができる。いくつかの態様において、ソースチャネル140は断面が長方形であることができる。個々のソース流体チャネル140の断面寸法は、標的成分をより効果的に磁場に暴露し、かつ引き寄せられた標的成分を移送チャネル160に向けて誘導するように設計することができる。一つの態様において、ソース流体チャネル140は、磁場への暴露の面積を最大化するために、偏平化された形状を有することができる。加えて、ソース流体チャネル140は、ソース流体がソースチャネル140の中を通過するときその流速を減速させて、移送チャネル160の中に移動する磁気的に結合した標的成分の数を最大化するように設計することもできる。
【００２０】
図2に示すように、中心ボディ110の面144は、一つまたは複数の入口152Aと一つまたは複数の出口154Aとの間に延びる一つまたは複数の捕集流体チャネル150を含むことができる。図1に示すように、一つまたは複数の入口152Aは、ラミネート層130の外面132上の開口部152Bから延びた入口ポート152と連通していることができる。一つまたは複数の入口154Aは、ラミネート層130の外面132上の開口部154Bから延びた入口ポート154と連通していることができる。入口ポート152および出口ポート154は、捕集流体チャネル150に対して垂直に向けられた状態で（すなわちz方向に沿って）示されているが、ソース流体チャネル150に対して任意の角度（真っすぐを含む）で向けることができる。捕集流体は、一つまたは複数の入口ポート132を通って捕集チャネル130に流れ込み、一つまたは複数の出口ポート134を通ってマイクロ流体装置100から出る。
【００２１】
ソースチャネル140と同様に、捕集チャネル150は、任意の多角形、非多角形、円形または長円形の断面を有することができる。しかし、各ソースチャネル140および捕集チャネル150の断面は独立して選択されるということが理解されよう。したがって、ソースチャネル140および捕集チャネル150すべての断面は、同じであることもできるし、すべて異なることもできるし、あるいは同じであることと異なることとの任意の組み合わせであることもできる。いくつかの態様において、捕集チャネル140は断面が長方形であることができる。
【００２２】
図2に示すように、中心ボディ110は、ソースチャネル140を捕集チャネル150と接続する一つまたは複数の移送チャネル160を含むことができる。移送チャネル160は、ソースチャネル140および捕集チャネル150に対して実質的に垂直に向けられた状態で示されているが、移送チャネル160は、ソースチャネル140に対して一定範囲の角度（たとえば1〜90°。0°はソースチャネル140中の流れの方向に一致する。図3を参照）で向けることもできる。いくつかの態様において、移送チャネル160は、捕集チャネル150およびソースチャネル140に対して実質的に垂直に向けることができる。この垂直な配置は、捕集チャネル150の中を流れる捕集流体は、移送チャネル160中の流体に比較して低い静圧を有し、かつ移送チャネル（160）中の磁性ビーズおよび結合した標的成分を捕集流体の中に引き込むというベルヌーイの原理を利用することができる。
【００２３】
移送チャネル160は、任意の多角形、非多角形、円形または長円形の断面を有することができる。いくつかの態様において、移送チャネルは断面が長方形であることができる。移送チャネル160は、標的成分、たとえば磁性粒子結合標的成分をソースチャネル140から移送して、最終的には捕集チャネル150を介してマイクロ流体装置100の外に放出するように働く。磁性粒子に結合した標的成分は、磁性粒子を移送チャネル160に押し込む外部磁力を印加することにより、ソースチャネル140の中を流れるソース流体の残りの成分から分離することができる。移送チャネル160は、90°のコーナーを有する状態で示されているが、他のコーナー角および形状、たとえば90°よりも大きい、または小さい角度または丸みを帯びたコーナーを利用することもできる。移送チャネルの間隔もまた、所望により調節することができる。たとえば、移送チャネルは、約10μm〜約5mm離間させることができる。いくつかの態様において、移送チャネルは、約100μm〜約500μm離間させることができる。
【００２４】
ソース流体チャネル140および捕集流体チャネル150ならびに移送チャネル160の数、サイズ、形状、向きおよび間隔は、所望のシステム性能および効率に依存して変えることができる。
【００２５】
ソース流体チャネル140および捕集流体チャネル150は、独立して、約1mm〜約10cmの長さ、約0.1mm〜約10mmの幅および約0.1mm〜約2mmの深さを有することができる。いくつかの態様において、ソースチャネル140および捕集チャネル150は、同じ寸法、すなわち同じ長さ、幅および深さを有する。
【００２６】
一つの好ましい態様において、ソース流体を輸送するためのソースチャネル140は、長さ2cm×幅2mm×高さ0.16mmであることができる。
【００２７】
いくつかの態様において、捕集流体を輸送するための捕集チャネル150は、独立して、長さ2cm×幅2mm×高さ0.16mmであることができる。
【００２８】
いくつかの態様において、移送チャネル160は、約1mm×200μm〜約10mm×1mmの断面寸法を有する。いくつかの態様において、移送チャネル160は、約100um（厚さ）×100um（幅）〜約1mm×400umの断面寸法を有する。
【００２９】
図1に示すように、中心ボディ110の外面112および114は、ラミネート層120および130とそれぞれ積層されて、流体が漏れるなどすることなく装置間を移動することを可能にする密封され、包囲されたチャネルのセットを形成することができる。中心ボディ110と接触しているラミネート層120の面は、ソース流体チャネル140、入口142Aまたは出口144Aの一部分を含むことができる。すなわち、ソース流体チャネル140、入口142Aまたは出口144Aの一部がラミネート層120の中にある。または、ラミネート層112は、ソース流体チャネル140、入口142Aまたは出口144Aの一部分を含まない。すなわち、ソース流体チャネル140、入口142Aまたは出口144Aは完全に中心ボディの中にある。
【００３０】
同様に、中心ボディ110と接触しているラミネート層130の面は、捕集流体チャネル150、入口152Aまたは出口154Aの一部分を含むことができる。すなわち、捕集流体チャネル150、入口152Aまたは出口154Aの一部がラミネート層130の中にある。または、ラミネート層130は、ソース流体チャネル150、入口152Aまたは出口154Aの一部分を含まない。すなわち、ソース流体チャネル150、入口152Aまたは出口154Aは完全に中心ボディの中にある。
【００３１】
また、マイクロチャネルアセンブリの一つまたは複数および装置全体の構成が他の設計を有することができ、図示される設計に限定されるべきではないことが留意されよう。さらに、チャネルアセンブリ中のチャネルは、円形の断面を有するように示され得るが、チャネルは、非限定的に、正方形、長方形、長円形、多角形などをはじめとする他の断面形状を有することもできるし、あるいはマイクロ機械加工技術によって創造することができるような、長手に沿って寸法および形状が変化するチャネルであることもできる。
【００３２】
図1および2に示すように、ソース流体チャネル140および捕集流体チャネル150は、それぞれの入口ポートから個々の枝路へと分岐することができ、ソース流体チャネル140および捕集チャネル150の個々の枝路がそれぞれの出口ポートに集合する。図1および2には四つの枝路が示されているが、一つの枝路を含め、任意の数の枝路を使用することができる。たとえば、本発明にしたがって、図3Aは、捕集チャネルおよびソースチャネルそれぞれの16の枝路を示し、図3Bは、捕集チャネルおよびソースチャネルそれぞれの32の枝路を示す。当業者が理解するように、枝路の数は、システムの所望の性能および効率の関数として選択することができる。
【００３３】
ソース流体チャネル140および捕集流体チャネル150は、互いの鏡像であり、同じまたは類似した分岐構成を有することができる。加えて、ソースチャネル140の個々の枝路それぞれおよび捕集チャネル150の対応する枝路は、それらを接続する少なくとも一つの移送チャネル160を含むことができる。
【００３４】
ソースチャネル140および捕集チャネル150は、互いに対して実質的に平行であることができる。ソースチャネル140と捕集チャネル150との間隔は約5μm〜約10mmの範囲であることができる。いくつかの態様において、ソースチャネル140と捕集チャネル150との間隔は約10um〜約500umの範囲であることができる。
【００３５】
図4は、本発明のマイクロ流体装置の断面図を示す。図4に示すように、ソース流体が入口ポート142を介してソースチャネル140に入ると、ソース流体（矢印によって示す）は、ソースチャネル140を通って装置100の中を通過し、そして出口ポート144を介して装置100から出る。
【００３６】
ソース流体は、標的成分99、たとえば細菌および酵母、癌／腫瘍細胞を含む病原体または所望の標的成分、たとえば幹細胞、胎児細胞、サイトカインもしくは抗体を含有するソース流体であることができる。これらの標的成分99を、マイクロ流体装置100に入る前に所定の標的成分99に付着するようにコンディショニングまたは修飾されている磁性粒子98と混合することができる。
【００３７】
流れるソース流体から標的成分99を捕獲するために、ネオジム磁石のような一つまたは複数の磁力ソース410をマイクロ流体装置100の捕集チャネル150に隣接させて配置することができる。他のタイプの磁石を使用することができ、したがって、ネオジムに限定されないということが留意されよう。たとえば、磁石は、サマリウムコバルト、フェライト、アルニコなどでできていることもできるし、あるいは内部または外部電磁石を使用して磁場勾配を発生させてもよい。図4に示すように、磁石410は移送チャネル160の上方に垂直に配置されて、磁石310によって印加される磁場勾配が磁性ビーズ98を引き寄せ、磁性ビーズ98を磁石310に向けて移動させるようになっている。詳細には、磁石410からの磁場勾配が、ソース流体中の磁気的に結合した標的成分99を移送チャネル160に通し、そして捕集チャネル150の中へと移動させる。捕集流体がそこを通して放出されるとき、これらの成分を取り出し、捕集することができる。本発明のいくつかの態様において、磁気的に結合した標的成分99は、移送チャネル160の中に移動し、沈降して、放出操作によって捕集チャネル150の中に引き込まれる。ソース流体および捕集流体はマイクロ流体装置100内で同じ方向に流れるように示されているが、ソース流体および捕集流体はマイクロ流体装置100内で反対方向に流れることもできることが留意されよう。
【００３８】
図4に示すように、捕集流体は入口ポート152を介して捕集流体チャネル150に入り、出口ポート154に向かって捕集流体チャネル110の中を通過する。入口ポート106Aおよび106Bは同じ入口ポートであることができ、出口ポート108Aおよび108Bは同じ出口ポートであることができる。
【００３９】
捕集チャネル150ならびに望ましくはポート152および154は捕集流体によって満杯になるまで満たされるということが留意されよう。しかし、いくつかの態様において、捕集流体は、捕集チャネル150の中を絶えず流れるわけではなく、そしてその代わりに捕集チャネル150の中に、捕集流体が流れる期間と、捕集流体が静止する、またはより低い速度で流れる期間とがあるように間欠的または周期的に流される。捕集流体が捕集チャネル150中を絶えず流れるわけではなく、停滞することが可能であるため、移送チャネルに入る磁気的に結合した標的成分は、装置を出ることなく、これらの移送チャネル160の中に一定期間保持されることができる。
【００４０】
ひとたび捕集流体が捕集チャネル150中で停滞状態から流動状態に変化しながら流れ始めたならば、老廃物を脾洞から運び去るリンパ液の周期的な流れと同様に、移送チャネル160中に残る磁気的に結合した標的成分を捕集チャネル150の中に引き込むことができる。捕集チャネル中を流れる捕集流体は、移送チャネルに対して低い静圧を有することができ、移送チャネル中に存在する磁性ビーズおよび結合した標的成分を捕集流ストリームの中に流れ込ませることができる。この所定の圧力または流れの差は、「放出」操作中に捕集流体が捕集チャネル150の中を流れるとき生み出されることができ、ここで放出操作は、所望の期間を有するように制御することができる。放出操作の期間を制御することにより、捕集チャネル150の中に移動するソース流体の量をも制御することができる。
【００４１】
マイクロ流体装置は、標的成分または病原体の蓄積を検出する、その中に組み込まれた一つまたは複数の光学式またはインピーダンスマイクロエレクトロニックセンサを含むことができる。マイクロ流体装置は、センサが制御装置および／または一つまたは複数のポンプと通信して捕集流体の流量（たとえば始動／停止期間、流量など）を自動的に制御するフィードバックループを組み込むことができる。加えて、マイクロ流体装置に対して外部にある一つまたは複数の磁性ビーズトラップを図1のシステムに使用して、ソース流体がソースに戻される、またはソース流体コレクタに入力される前に、他の機構によって除去されなかった任意の残留する粒子を取り出すことができる。マイクロ流体装置は、捕集チャネルおよび／またはソース流体チャネルの入口および／または出口に一つまたは複数の弁を含むことができる。マイクロ流体装置は、移送チャネルに出入りする磁気的に結合した標的成分の流量を制御するための一つまたは複数の弁を移送チャネルに含むことができる。
【００４２】
高い処理量を提供するために、二つ以上のマイクロ流体装置を多重化システムにおいて一緒に多重化することができる。たとえば、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15またはより多くのマイクロ流体装置を一緒に接続することができる。多重化システムにおいては、マイクロ流体装置を直列または並列に一緒に接続して、それぞれ浄化効率または処理流量を最大化することができる。
【００４３】
並列接続の場合。各装置のソース入口を同じソース流体入口に接続することができ、ソース出口を同じソース流体コレクタに接続することができる。直列接続の場合、一つのマイクロ流体装置のソース出口を第二の装置のソース入口に接続することができる。加えて、多重化システム中のマイクロ流体装置は、二つのマイクロ流体装置が磁力ソースを共用するように配置されることができる。
【００４４】
多重化システムにおいては、スペーサを使用して多数のマイクロ流体装置を一緒に接続することができる。スペーサは、マイクロ流体装置と同じ材料から製作することができる。スペーサは、個々のマイクロ流体装置の間に磁石の挿入のための隙間を提供することができ、個々のマイクロ流体装置のソースチャネルおよび捕集チャネルポートを相互接続するための穴を含むことができる。ソース流体が生物学的流体、たとえば血液であるとき、多重化システムの末端マイクロ流体装置は、標準的な血液および生理食塩水コネクタを備えた固着ブロックを含むことができる。多重化装置は、使用の直前に開封されるよう、洗浄され、滅菌され、そして無菌バッグに挿入されることができる。チャネル形状、装置あたりのチャネル数および多重化システムあたりの装置数は、所望のソース流体、たとえば血液、流動容量および病原体分離効率を満足させるように最適化することができる。
【００４５】
ソース流体が血液であるとき、マイクロ流体装置のソースチャネルおよび捕集チャネルは、それぞれ脾臓細動脈および細静脈に類似しており、移送チャネルは、流れが偶発性であり、かつオプソニン化粒子が保持される脾臓の洞様血管を模倣し、そしてキャリヤ流体チャネルは、オプソニン化粒子を最終的に除去するリンパ液を模倣する。図20は、多数のマイクロ流体装置を並列に多重化して、高処理量（＞1.25L/時）流動能力を有するバイオミメティック脾臓装置を創造する模式図を示す。
【００４６】
マイクロ流体装置の処理量をさらに増すために、マイクロ流体装置は、二つの捕集チャネルの間に配置されたソース流体チャネルを含むことができる。ソース流体チャネルは、一つまたは複数の移送チャネルによって二つの捕集チャネルそれぞれに接続されることができる。たとえば、2×0.16mmのチャネル断面積を有する16チャネルPDMSマイクロ流体装置を使用して、一つの捕集流体チャネルと整合した一つのソース流体チャネルから80mL/時までの流量ですべてのビーズ結合真菌病原体の95％超を全血から分離した。断面積を2×0.32mmに倍増し、二つの捕集チャネル（ソースチャネルの上下に一つずつ）を使用することにより、約1600mL/時の最大流量で同様な除去効率を得ることができる。図19は、二つの捕集チャネルの間に配置されたソースチャネルを含むマイクロ流体装置を四つのポリスルホンプラスチック層から構築する方法を示す。血液および食塩水のような流体が、表面にマイクロミリングされた凹んだチャネル形体を有する「プラスチック層」の間に形成される「流体層」の中を流れる。血液流体チャネル、すなわちソースチャネルはプラスチック層2および3の間に形成される。プラスチック層1および2ならびに3および4が食塩水流体層、すなわち捕集チャネルを血液流体層の上下に形成する。
【００４７】
血小板が活性化し、凝固を誘発する危険を最小限にするために、チャネルの形状は、生きた高流量血管（たとえば小動物の大動脈）の形状を模倣し、ひいては剪断を最小限にするように注意深く選択することができる。チャネル形状および流量は、非ニュートン流体力学のコンピュータシミュレーション（ANSYSのFluentおよびCFXソフトウェアパッケージ）によってチャネル全域の剪断外乱を最小限にするように最適化することができる。血液と食塩水との間の多相シミュレーションを使用して、混合および血液損失または希釈を最小限にすることができる。未修飾の機械加工面がヘパリンの存在において凝血を誘発するならば、それらの面を物理的または化学的に修飾（化学蒸気研磨、プラズマ処理、ナノパターニングなど）して防汚面を得ることができる。
【００４８】
他のチャネル考慮事項は、チャネルの深さを制限することができる、急速に減少する磁場到達範囲、幅が増すとともに低下するチャネルの構造完全性およびチャネル寸法が減少するとともに増大する剪断応力を含む。
【００４９】
合成面上の凝血は、血小板接着および活性化を促進するタンパク質吸収ならびにフィブリン血餅形成を活性化するトロンビンの放出によって表面上で起こる、医学において長年にわたり、広まった問題である。したがって、マイクロ流体装置、たとえば装置をソースまたはコレクタに接続するチャネルまたはチューブもしくはカテーテルの流体接触面は、劣化に耐える、または流れおよび動作を容易にするようにコーティングまたは処理されることができる。たとえば、ソース流体チャネル、捕集チャネル、移送チャネルまたはチャネルを流体ソースに接続するチューブもしくはカテーテルの流体接触面は防汚面であることができる。
【００５０】
その内容が参照により本明細書に組み入れられるWong et al., Nature, 2011, 477: 443-447は、本明細書に記載されるマイクロ流体装置に用いることができる防汚面を記載している。Wong et al.に記載されているように、防汚面は、表面構造の形体によって定位置に保持される、低い表面エネルギーを有する化学的に不活性な過フッ素化オイルの浸潤層によって分けられたナノおよびマイクロ構造の配列を用いることができる（図12）。
【００５１】
多孔構造が低エネルギー液体を定位置に保持するため、これらの組み合わせが物理的に滑らかな潤滑膜を表面上に生み出すことができる。この薄い潤滑膜は、細胞の脂質二重層とは異ならずに、表面不均一性を最小化し、保持力を減らし、表面上の液体移動度を高める。したがって、表面との接触が最小であり、液体は移動性が高いままである。潤滑膜は、たとえばWenzel, R.N. Ind. Eng. Chem. 1936, 28: 988-994およびCourbin, L., et al. Nature Materials, 2007, 6: 661-664に記載されているような、多孔質材料によって誘発される液膨潤プロセスによって生成することができる。多孔質材料の物理的粗さが、潤滑流体の湿潤を誘発するだけでなく、表面への潤滑流体の接着のためのさらなる表面積を提供することもできる。
【００５２】
「液体様」表面は、新鮮な非ヘパリン化ヒト血液と接触したときの血小板接着およびフィブリン血餅形成を防止することにきわめて有効であることができる。図13Aに見られるように、新鮮な非ヘパリン化ヒト全血（0.75mL）は、過フッ素化オイル（Flluorinert FC-70、3M Corp.）で含浸されたマイクロ構造化PTFE（Teflon、孔径1μm）で構成された基材ではビーズ状になり、滑り落ちたが、比較対照の滑らかなPTFEおよびガラスでは急速に凝固し、接着した。
【００５３】
したがって、活性化および血栓を長期間防止することができる人造面は他にないため、この性質はその種の最初のものを表す。これらの抗凝固面は、血液成分の接着および血餅形成を抑制するための新たな方法を提供する。加えて、これらの抗凝固面は、凝結を生じさせることなく、マイクロ流体装置の中を通過する血流を支持することができる。したがって、抗凝固剤を血液またはマイクロ流体装置に加える必要性を減らすことができる。「液体様」表面は、SLIPS（液体を注入した滑りやすい多孔質面）とも呼ばれる。
【００５４】
血液適合性に関してすでにFDA承認されているポリマー、たとえばTeflonまたはポリスルホン中にパターン化された疎水性の隆起した表面構造、たとえば支柱および交差壁の配列をマイクロメートルスケールで創造するためには、マイクロモールディング技術を利用することができる。浸潤液は、FDA承認ポリフルオロアルコキシ（PFA）のような多数の異なる液体から選択することができる。製作された抗凝固面は滑らかであり、血液を含む多様な液体をはね返すことができる。浸潤液を閉じ込める、または血液成分および血餅の付着を防ぐそれらの有効性を決定するためには、様々な形体サイズおよび多孔度を有する一定範囲の表面構造を利用することができる。ケイ素基材中のナノ構造化支柱の配列は、半導体加工方法および技術の精度を高めるように製作することができる。支柱配列基材は、ポリスルホンまたはPDMSのようなFDA承認材料でレプリカを作るためのマスターとして使用することができる。形体サイズは、数百ナノメートル〜ミクロンの範囲（たとえば100〜1000nm）であることができ、アスペクト比は約1:1〜約10:1である。多孔質ナノ繊維構造は、金属製マイクロ流体装置の流体接触面上、電気化学的析出を使用してインサイチューで生成することができる。多様な形態および多孔度の生体適合性ポリピロールナノ構造のインサイチュー合成が当技術分野において公知である。たとえば、2010年7月19日出願の米国特許仮出願第61/353,505号およびKim, P. et al., Nano Letters（近刊）(2011)を参照。
【００５５】
これらの構造を利用して、様々な潤滑液の最適な湿潤および接着を決定することができる。ポリフッ素化化合物の類からの数多くの異なるオイルを利用することができる。候補は、抗凝固性能、生理学的条件下における化学的安定性および装置表面からの浸出のレベルに基づいて選択することができる。たとえば、生物医学的用途（たとえば血液代用物、MRI造影剤など）における使用に承認されている化合物を利用することができる。いくつかの態様においては、PFCペルフルブロンまたはペルフルオロオクチルブロミド（Alliance Pharmaceutical）を利用することができる。
【００５６】
血液への暴露ののち、蛍光および走査型電子顕微鏡法（SEM）のような表面特性決定技術を使用して、血小板またはフィブリンの接着の証拠がないか、表面を分析することができる。ポリフッ素化化合物は多様な溶媒に難溶性であり、それが、モニタリングの場合に特定の難題を招くことができる。これらの難題を解決するために、分析は、フッ素化溶媒中への抽出ののちクロマトグラフィー、質量分析法および19F-NNMRを用いる組み合わせを含むことができる。
【００５７】
高い血流の存在においてこれらの表面の有効性および安定性を試験したのち、構造的設計（すなわち支柱間隔、孔径など）をさらに最適化して、流体浸出の任意の影響を最小限にすることができる。生物学的流体と接触した非汚損面の長期的性能へと変換することができるデータを取得するために、体温よりも高い温度における一定範囲の促進浸出試験を実施することができる。これらの化合物の多くは無毒であると報告されているが、望むならば、選択した含浸流体の必要な毒物学的スクリーニングを実施することができる。
【００５８】
いくつかの態様において、マイクロ流体装置、たとえばチャネル、チューブまたはカテーテルの流体接触面は抗凝固剤によってコーティングされることができる。例示的な抗凝固剤は、非限定的に、ヘパリン、ヘパリン代用物、サリチル酸、D-フェニルアラニル-L-プロリル-L-アルギニンクロロメチルケトン（PPACK）、ヒルジン、ANCROD（登録商標）（ヘビ毒、VIPRONAX（登録商標））、組織プラスミノーゲン活性化因子（tPA）、ウロキナーゼ、ストレプトキナーゼ、プラスミン、プロ血小板減少性（prothrombopenic）抗凝固剤、血小板ホスホジエステラーゼ阻害剤、デキストラン、トロンビン拮抗剤／阻害剤、エチレンジアミン四酢酸（EDTA）、クエン酸デキストロース（ACD）、クエン酸ナトリウム、クエン酸リン酸デキストロース（CPD）、フッ化ナトリウム、シュウ酸ナトリウム、シュウ酸カリウム、シュウ酸リチウム、ヨード酢酸ナトリウム、ヨード酢酸リチウムおよびそれらの混合物を含む。
【００５９】
適当なヘパリン系抗凝固剤は、ヘパリンまたはその活性フラグメントおよび天然、合成または生合成源からのそのフラグメントを含む。ヘパリンおよびヘパリン代用物の例は、非限定的に、ヘパリンカルシウム、たとえばカルシパリン（calciparin）、低分子量ヘパリン、たとえばエノキサパリンおよびロベノックス、ヘパリンナトリウム、たとえばヘパリン、リポヘピン、リクアミン（liquaemin）ナトリウムおよびパンヘプリン、ヘパリンナトリウムジヒドロエルゴタミネンメシレート、ヘパリンリチウムおよびヘパリンアンモニウムを含む。
【００６０】
適当なプロ血小板減少性抗凝固剤は、非限定的に、アニシンジオン、ジクマロール、ワルファリンナトリウムなどを含む。
【００６１】
本明細書に記載される方法における使用に適したホスホジエステラーゼ阻害剤の例は、非限定的に、アナグレリド、ジピリダモール、ペントキシフィリンおよびテオフィリンを含む。
【００６２】
適当なデキストランは、非限定的に、デキストラン70、たとえばHYSKONTM（CooperSurgical, Inc., Shelton, Conn, U.S.A.）およびMACRODEXTM（Pharmalink, Inc., Upplands Vasby, Sweden）ならびにデキストラン75、たとえばGENTRANTM 75（Baxter Healthcare Corporation）を含む。
【００６３】
適当なトロンビン拮抗剤は、非限定的に、ヒルジン、ビバリルジン、レピルジン、デシルジン、アルガトロバン、メラガトラン、キシメラガトランおよびダビガトランを含む。
【００６４】
本明細書の中で使用されるように、抗凝固剤はまた、第Xa因子阻害剤、Ha因子阻害剤およびそれらの混合物を含むことができる。Hirsh and Weitz, Lancet, 93: 203-241, (1999)、Nagahara et al. Drugs of the Future, 20: 564-566, (1995)、Pinto et al, 44: 566-578, (2001)、Pruitt et al, Biorg. Med. Chem. Lett., 10: 685-689, (1000)、Quan et al, J. Med. Chem. 42: 2752-2759, (1999)、Sato et al, Eur. J. Pharmacol, 347: 231-236, (1998)、Wong et al, J. Pharmacol. Exp. Therapy, 292: 351-357, (1000)に記載されているものを含め、様々な直接第Xa因子阻害剤が当技術分野において公知である。例示的な第Xa因子阻害剤は、非限定的に、DX-9065a、RPR-120844、BX-807834およびSELシリーズXa阻害剤を含む。DX-9065aは、合成非ペプチドプロパン酸誘導体、571D選択的第Xa因子阻害剤である。これは、競合的なやり方で、ナノモル範囲の阻害定数で第Xa因子を直接阻害する。たとえば、Herbert et al, J. Pharmacol. Exp. Ther. 276: 1030-1038 (1996)およびNagahara et al, Eur. J. Med. Chem. 30 (suppl): 140s-143s (1995)を参照。非ペプチド合成第Xa因子阻害剤として、RPR-120844（Rhone-Poulenc Rorer）は、3-(S)-アミノ-2-ピロリジノンを中心鋳型として組み込む一連の新規な阻害剤の一つである。SELシリーズの新規な第Xa因子阻害剤（SEL1915、SEL-2219、SEL-2489、SEL-2711：セレクチド）は、コンビナトリアルケミストリーによって製造されるL-アミノ酸に基づくペンタペプチドである。これらは、第Xa因子およびpM範囲の力価に関して選択性が高い。
【００６５】
Ha因子阻害剤は、DUP714、ヒルログ、ヒルジン、メルガトランおよびそれらの組み合わせを含む。メラガトラン、Hirsh and Weitz, Lancet, 93:203-241, (1999)およびFareed et al. Current Opinion in Cardiovascular, pulmonary and renal investigational drugs, 1:40-55, (1999)に記載されているような、プロドラッグキシメラガトランの活性形態。
【００６６】
永久磁石または電磁石を使用して、ソースチャネルに向けられる磁場勾配を生成することができ、それにより、その強力な磁場勾配が、磁気的に結合した標的成分、たとえば細胞、分子および／または病原体を指向させて、ソース流体から移送チャネルおよび場合によっては捕集チャネルの中へと移動させる。磁場勾配を形成および／または集中させるための電磁石および対応するプレートの例が、米国特許出願公開公報第2009号−に開示されていて、たとえば、ネオジム磁石をマイクロ流体装置100の捕集チャネル150に隣接して配置することができる。他のタイプの磁石を使用することができ、したがって、ネオジムに限定されないということが留意されよう。
【００６７】
ソース流体からの磁性ビーズの完全な除去を保証する磁気勾配構成を創造することができる。シミュレーションを使用して、任意の磁場および流体流におけるビーズ軌道を予測することができ、それが、適当な装置構成を見いだすことを可能にする。たとえば、図11は、本明細書に記載されるマイクロ流体装置内での磁性ビーズの捕集のために設計された磁束集中装置のコンピュータシミュレーションの結果を実際の磁場の実験計測と比較して示す。見てとれるように、シミュレーション結果は実際のデータと合致していた。したがって、シミュレーションを使用して、最適な分離効率のための装置構成を見いだすことができる。
【００６８】
本発明者らは、磁力ソースの形状を変更することによって磁場勾配を改善することができることを見いだした。図5A〜5Cに示すように、いくつかの小さめの磁石を捕集チャネルに沿って配置すると、捕集チャネルに隣接して一つの磁石しか使用しない場合に対し、磁束密度勾配を約103倍高めることができる。したがって、いくつかの態様において、二つ以上（たとえば2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15以上）の磁石を捕集チャネルに隣接して配置することができる。たとえば、捕集チャネルは二つ以上（たとえば2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15以上）の隣接区分に細分割することができ、各区分がそれ自体の磁力ソースを供給されることができる。
【００６９】
捕集チャネルに隣接する磁石は、二つ以上（たとえば2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15以上）の磁石の積み重ねであることができる。したがって、いくつかの態様において、二つ以上（たとえば2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15以上）の磁石を捕集チャネルに隣接して配置することができ、それらの磁石の少なくとも一つ（たとえば1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15以上、すべてを含む）の磁石が、二つ以上（たとえば2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15以上）の磁石の積み重ねである。
【００７０】
いくつかの態様において、磁力ソースは一つの磁石であることができる。いくつかの態様において、磁力ソースは、重ね合わされた複数の磁石であることができる。たとえば、磁力ソースは、4"×1"×1/8"の寸法を有する一つのNdFeB N42磁石であることができる。いくつかの態様において、磁力ソースは、重ね合わされた二つ以上のNdFeB N42磁石、たとえば2"×1/4"×1/8"の寸法を有し、その厚さ全体で磁化されたNdFeB N42磁石であることができる。
【００７１】
いくつかの態様において、磁力ソースは、1500ターン、47ソレノイドC形鋼コアから構成された電磁石であることができるが、他の磁石設計を使用することもできる。同じく高透磁率鋼から機械加工される磁場集中装置は、3mm離間した二つ以上の個々のリッジ（1×1×20mm、w×h×l）を有し、磁石の上面に取り付けられることができる。リッジの上面と磁石の対向面との間の全空隙は5.7mmであることができる。集中装置の電磁場強度は、テスラメータ（F.W. Bell 5080）を使用して計測することができ、磁場勾配は、リッジ面に対して垂直に0.25mm離れたところで磁場強度の変化を計測することによって定量化することができる。
【００７２】
各チャネルの全長の真上に延びる表面リッジを有する別個の磁場勾配集中装置層を用いて、ソースチャネルに印加される磁場勾配を成形する、および／または集中させることもできる。この磁場集中装置は装置ボディ内に配置されないため、一つの装置ボディ内に多数のチャネルを密に配列させて処理量を高めることができる。いくつかの態様においては、一つの電磁石ハウジング内で各マイクロ流体装置の間に配置される多数の磁場勾配集中装置を間にはさみながら多数の装置を垂直に積み重ねることによってさらなる多重化を達成することができる。
【００７３】
捕集チャネルの中を通過する捕集流体の周期的流れが、移送チャネル中の磁気的に結合した標的成分を捕集流体の中に流れ込ませることができ、それにより、その後、標的細胞を、装置から放出することによって取り出し、捕集することができる。多重化は、各装置内のチャネル数を増し、多数の装置を並列および／または直列構成に積み重ねることによって達成することができる。
【００７４】
流体および装置特性決定に依存して、ソース流体および捕集流体は、マイクロ流体装置の中を約1mL/時〜約2000mL/時の範囲の流量で流れることができる。同様に、捕集流体もまた、マイクロ流体装置の中を約1mL/時〜約2000mL/時の範囲の流量で流れることができる。
【００７５】
いくつかの態様において、ソース流体は、マイクロ流体装置の中を約5mL/時〜約1000mL/時の範囲の流量で流れることができる。
【００７６】
いくつかの態様において、ソース流体は、対象の静脈血流量に実質的に類似する流量で流れることができる。
【００７７】
ソース流体が血液であるとき、マイクロ流体装置は、防汚面を組み込むことにより、血小板活性化または凝固なしで100mL/時の血流を少なくとも2時間支持することができる。いくつかの態様において、マイクロ流体装置は、血小板活性化または凝固なしで500mL/時の血流を8時間支持することができる。いくつかの態様において、マイクロ流体装置は、1000mL/時の血流を少なくとも12時間支持することができる。いくつかの態様において、マイクロ流体装置は、1250mL/時の血流を少なくとも24時間支持することができる。いくつかの態様において、マイクロ流体装置は、1500mL/時の血流を少なくとも24時間支持することができる。
【００７８】
二つ以上のマイクロ流体装置を並列に接続することによって高い流量を得ることができる。たとえば、二つのマイクロ流体装置を並列に接続することによって800mL/時超の流量を得ることができる。三つ以上のマイクロ流体装置を並列に接続することによって1250mL/時の流量を得ることができる。これらの推定値は、2mm×0.16mmの断面を有するチャネルに基づく。Wyss Instituteから入手可能であり、1.2L/時までの流量を提供することができる小動物用拍動血流ポンプ（Ismatech）を使用して、生理学的に関連する血流を評価することができる。より大きい動物のためのより大きい流量のポンプのモデルもまた入手可能である。たとえば、血液を、ラット敗血症モデル（300gの雄ウィスターラット）に接続されたDLT装置に通して5mL/時〜30mL/時の範囲の流量で流すことができる。より高等な哺乳動物、たとえばヒトの場合、連続的な静静脈血回路の場合に500mL/時〜2000mL/時の範囲の流量を使用することができる。動静脈瘻を使用する透析タイプ流動回路に関連して使用される場合、1L/時超の流量を得ることができる。最適な流量は、動物の大腿骨静動脈中の生理学的に耐性な血流に基づいて決定することができる。
【００７９】
本明細書に記載される装置は生体適合性材料から製作することができる。本明細書の中で使用されるように、語「生体適合性材料」とは、対象の生物学的組織の中に移植された、またはそれに隣接して配置されたとき時間とともにあまり劣化せず、有意な免疫応答または有害な組織反応、たとえば中毒反応または有意な刺激を誘発せず、血液と接触したとき血液凝固または凝結を誘発しない任意のポリマー材料をいう。適当な生体適合性材料は、ポリイミド、ポリ（エチレングリコール）、ポリビニルアルコール、ポリエチレンイミンおよびポリビニルアミン、ポリアクリレート類、ポリアミド類、ポリエステル類、ポリカーボネート類およびポリスチレン類の誘導体およびコポリマーを含む。装置は、一つのタイプの材料から製作することもできるし、異なるタイプの材料の組み合わせから製作することもできる。
【００８０】
いくつかの態様において、装置は、アルミニウム、ポリジメチルシロキサン、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリメチルメタクリレート、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレンポリスルホン、ポリカーボネート、ポリメチルペンテン、ポリプロピレン、ポリフッ化ビニリデン、多結晶シリコン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリスルホン、アクリロニトリルブタジエンスチレン、ポリアクリロニトリル、ポリブタジエン、ポリ（ブチレンテレフタレート）、ポリ（エーテルスルホン）、ポリ（エーテルエーテルケトン）、ポリ（エチレングリコール）、スチレン−アクリロニトリル樹脂、ポリ（トリメチレンテレフタレート）、ポリビニルブチラール、ポリ二フッ化ビニリデン、ポリ（ビニルピロリドン）およびそれらの任意の組み合わせからなる群より選択される材料から製作される。
【００８１】
いくつかの態様において、装置は、システムにおいて使用される流体と適合性である材料から製作することができる。本明細書に記載されるプラスチックは多くの流体とともに使用することができるが、一部の材料は、高度に酸性またはアルカリ性の流体が使用されるとき分解する場合があり、ソース流体からの標的成分の取り出しがそのソース流体の組成および特性を変化させることができると認識される。これらの態様においては、非磁性金属および他の材料、たとえばステンレス鋼、チタン、白金、合金、セラミックスおよびガラスを使用することができる。
【００８２】
いくつかの態様において、装置はアルミニウムから製作することができる。
【００８３】
いくつかの態様において、装置はFDA承認材料から製作することができる。
【００８４】
いくつかの態様においては、ソースチャネル、移送チャネルおよび捕集チャネルにおいて異なる材料を使用することが望ましいことがあり得る。
【００８５】
マイクロ流体装置の剛性を高め、それらを多重化し、量産しやすくする熱可塑性血液適合性材料、たとえばFDA承認ポリスルホンポリマーを利用することもできる。熱可塑性シート中のソースチャネル、捕集チャネルおよび移送チャネルは、5軸Microlution 5100-Sマイクロミリング機によって1μmの分解能で形成することができる。または、熱間エンボス加工または射出成形のような大量複製技術を利用することもできる。
【００８６】
マイクロ流体装置は、マイクロモールド成形された生体適合性材料の二つ以上の個々の層を接着することによって製作することができる。たとえば、まず、ソース流体チャネルおよび捕集流体チャネルを含む中心ボディを製作することができる。そして、製作された中心ボディに適切なラミネート層を接着することができる。
【００８７】
個々の層は、同じ材料から製作することもできるし、異なる材料から製作することもできる。たとえば、装置のラミネート層の一つまたは複数は、装置の中心ボディに使用される材料とは異なる材料であることができる。たとえば、磁力ソースに接触または隣接する装置のラミネート層は、装置の残り部分とは異なる材料から作ることができる。そのような層は薄いポリマーフィルムであることができる。これは、磁力ソースとソースチャネルとの間の、磁性ビーズ結合標的成分が流れる距離を減らすことができる。いくつかの態様において、ラミネート層は、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリウレタン、二軸延伸ポリプロピレン（BOPP）、アクリル樹脂またはそれらの任意の組み合わせから作ることができる。
【００８８】
ラミネート層は任意の厚さであることができる。しかし、本発明者らは、薄めのラミネート層がより良好な分離効率を可能にするということを見いだした。したがって、いくつかの態様において、ラミネート層は、厚さが約0.01mm〜約10mmの範囲であることができる。一つの態様において、ラミネート層は約0.1mmの厚さを有する。
【００８９】
抗凝固性SLIP面を得るためのマイクロ流体装置は、高い温度および機械的応力に対する耐性を要する極限条件において作用する物理化学的プロセスの連続によって処理される。したがって、マイクロ流体装置は、SLIP面の製作に使用される極限条件に耐えることができる材料から製作することができる。したがって、いくつかの態様において、マイクロ流体装置の中心ボディはアルミニウムから製作することができる。中心ボディにアルミニウムを使用すると、マイクロ流体装置チャネル上にSLIPS面を製作するためのより多くのオプションが可能になる。アルミニウムは、容易な製作および化学蒸着、化学浄化プロセス、高温でのポリマー付着をはじめとする多くの表面修飾プロセスに耐える能力を提供する。図6はアルミニウム製の中心ボディを示す。
【００９０】
図7は、本明細書に記載されるマイクロ流体装置702を組み込むシステム全体のブロック図を示す。特に、システム700は一つまたは複数のマイクロ流体装置702を含むことができる。図7には一つの装置702しか示されていないが、二つ以上の装置700を、多数のマイクロ流体装置702が互いに直列および／または並列に接続されることができるシステムの一部として利用することができることが留意されよう。または、多数のマイクロ流体装置702を、各マイクロ流体装置702が一つまたは複数の流体ソース704と一つまたは複数の流体コレクタ708との間で別々に、または独立して接続されることができるシステムに用いることもできる。
【００９１】
図7におけるシステムは、一つまたは複数のソース流体ソース704を含むことができ、ソース流体をマイクロ流体装置702に汲み入れるように構成されることができる。流体ソース704はヒトまたは動物であることができ、血液および／または他の生物学的流体がヒトまたは動物から直接採取される。流体ソース704はまた、非生物学的流体ソース、たとえば汚水供給源、液化食品ソースまたは微粒子もしくは成分の取り出しから恩恵を受けることができる任意の流体（液体または気体）であることもできる。これは、たとえば、水から汚染物質を取り出すこと、石油系潤滑剤を洗浄すること、および燃焼排気ガスから微粒子状放出物を取り出すことを含むことができる。
【００９２】
いくつかの態様においては、混合部品709、たとえば低剪断ミキサまたは電磁攪拌機を使用して、磁性粒子を注入し、マイクロ流体装置702に入れる前にソース流体と混合することができる。たとえば、低剪断ミキサを使用して磁性粒子をソース流体と混合することができる。ポリマーチューブ中にスパイラルバッフルを有する一連の混合要素を含む使い捨てインラインミキサをOMEGA Engineering Inc., CT（カタログ番号FMX8213およびFMX8214）から得ることができる。
【００９３】
いくつかの態様において、ミキサはインラインスパイラルミキサである。いくつかの態様において、ミキサはシリンジミキサである（図8A）。シリンジミキサは、汲み入れ中に全血中の標的成分、たとえば病原体への磁性粒子結合を促進して、凝結を誘発することなく5分未満に病原体への粒子の90％結合を得ることができる（図8B）。その結果、病原体特異的抗体でコーティングされた磁性ビーズを使用すると、35mL/時を超える流量では95％に近く、70mL/時を超える流量ではほぼ80％の、ヒト全血中の病原体除去効率を達成することができる。磁性MBL−オプソニンは、抗体でコーティングされたビーズに比べ、より多くの病原体と結合し、真菌または大腸菌のいずれかに結合した場合、より大きな磁性ビーズ−細胞クラスタを生成するため、80mL/時までの流量で、100％に近いさらに高い病原体除去効率を得ることができる（図9A〜9D）。
【００９４】
連続的なソース流体流を高い流量に維持しながらもソース流体、たとえば血液中の標的成分、たとえば病原体への効率的なビーズ結合を達成するために、二つ以上のシリンジミキサを逆止め弁と接続することができ、それらを一つの往復運動シリンジポンプに取り付けることができる。第一のシリンジが血液をビーズと混合する間、第二のシリンジが最後に混合されたバッチを小出しにし、そのサイクルが連続的に繰り返す。たとえば、所望の流量が100mL/時（＝1.67mL/分）であり、混合期間が10分であるならば、サイクルごとに16.7mLの血液を引き込むように各シリンジをセットすることができる。一つの利点は、シリンジミキサ内で流量およびインキュベーション時間を別々に調節することができ、各往復運動シリンジポンプが4×60mLシリンジ（各10分サイクルで240mL容量）までを処理することができることである。並列にリンクされた多数のセットアップを用いると、1440mL/時の連続流量を生成することができる。加えて、オプソニンでコーティングされたビーズは、磁気的に捕集されたのち再利用されて、それらがリサイクルされて、一つの装置で連続的な病原体捕獲能力を提供することができる。これを達成するために、改変されたMBLを使用することもできるし、2μmトラックエッチ膜をはさむ流れ濾過を使用して非結合磁性粒子を病原体結合粒子から捕集することもでき、この孔径を通過する非結合ビーズを再使用することができる。
【００９５】
磁性粒子は、最適化された速度でミキサ709の中に絶えず注入することができる。この段階で、磁性粒子はソース流体中の標的成分に選択的に結合し、それらの標的成分だけに磁気移動性を付与する。ソース流体がミキサ709からマイクロ流体装置702の中へと流れるとき、マイクロ流体チャネルの低いアスペクト比がソース流体の形状を効果的に偏平化して、磁場勾配への暴露の面積を最大化し、磁気的に結合した病原体が捕集チャネルに行く途中で移送チャネルに到達するために移動する距離を最小化する。移送チャネルおよびソース流体チャネルは、食塩水のような捕集流体で事前に満たすことができるが、本明細書に記載される捕集流体のような他の適合性の流体を使用することもできる。
【００９６】
図7に示すように、一つまたは複数のポンプ706をマイクロ流体装置702に接続して、流体をマイクロ流体装置702の中に流すことができる。ポンプ706はマイクロ流体装置702よりも下流に示されているが、ポンプ706は、追加的／代替的に、マイクロ流体装置702よりも上流に配置することもできることが留意されよう。一つの態様において、ポンプ706は、出口流体のいくらかまたはすべてが捕集され、貯蔵される一つまたは複数のソース流体コレクタ708に接続されることができる。
【００９７】
ソース流体が生物学的流体である一つの態様において、マイクロ流体装置702の中を通過する生物学的流体は、その生物学的流体が採取されたヒトまたは動物に戻すことができる。追加的または代替的に、ポンプ706を流体ソース704に接続することができ（ライン705を介して）、それにより、出る流体を流体ソース104に再循環させて、マイクロ流体装置702によって処理することができる。ポンプ706は、電子的な自動制御ポンプであることもできるし、手動ポンプであることもできる。または、流体ソースを高く位置させて、ポンプを援用して、または援用せずに、重力がソース流体をマイクロ流体装置702に押し通すことを可能にすることもできる。マイクロ流体システム700は、たとえば捕集流体が捕集チャネルの中を流れる間にソース流体の流れを止めることを可能にするために、マイクロ流体装置702の入口および／または出口に接続された一つまたは複数のフロー弁703、707を含むことができる。
【００９８】
図7に示すように、一つまたは複数の気泡トラップ726をマイクロ流体装置702に接続して、流体ライン中の任意の気泡が、マイクロ流体装置702の中を流れる流体から捕らえる、または取り出されるようにすることができる。トラップ726はマイクロ流体装置702よりも下流に示されているが、トラップ726は、追加的／代替的に、マイクロ流体装置702よりも上流に配置することもできることが留意されよう。一つの態様において、トラップ726は、出口流体のいくらかまたはすべてが捕集され、貯蔵されるソース流体コレクタ708に接続されることができる。
【００９９】
一つの態様において、マイクロ流体装置702はまた、捕集流体をマイクロ流体装置702に供給する一つまたは複数の捕集流体ソース710に接続されることができる。ある態様において、一つまたは複数のポンプ712は捕集流体ソース710に接続されて、捕集流体をマイクロ流体装置702に供給することができる。ポンプ706と同様、追加的／代替的に、一つまたは複数のポンプ712は、図7に示すようにマイクロ流体装置702よりも上流ではなく下流に配置されることもできることが留意されよう。また、ポンプ712は任意選択であり、シリンジまたは他の適切な装置（または重力）を使用して、捕集流体をマイクロ流体装置702の中に押し通して、捕集流体コレクタ114またはインライン分析もしくは検出装置まで到達させることもできることが留意されよう。
【０１００】
一つの態様において、マイクロ流体装置702は捕集流体コレクタ714に接続されることができ、それにより、出る捕集流体はコレクタ714の中に貯蔵される。追加的または代替的に、コレクタ714を捕集流体ソース710に接続することができ（ライン715を介して）、それにより、出る捕集流体を捕集流体ソース710に戻してマイクロ流体装置702の中に再循環させることもできる。捕集流体を捕集流体ソース710に戻す前に、たとえば濾過または磁気分離技術を使用して捕集流体を処理して、磁気的に結合した標的成分を取り出すことができる。
【０１０１】
図7に示すように、一つまたは複数の磁力ソース716がマイクロ流体装置702に隣接して配置されることができる。磁力ソース716は、本明細書の中で詳述するように、ソース流体中の標的成分に付着した磁性粒子を取り出すのに役立つ。
【０１０２】
システム700はまた、システム中の一つまたは複数の構成要素に結合された一つまたは複数の制御装置718を含むことができる。制御装置718は、好ましくは、一つまたは複数のプロセッサ720および一つまたは複数のローカル／リモート記憶メモリ722を含む。システムの動作を制御するためのユーザインタフェースを提供し、結果、動作および／または性能データをリアルタイムでユーザに表示するために、表示装置724が制御装置718に結合されることができる。制御装置718は、場合によってはポンプ706および／またはポンプ712に接続されて、これらの構成要素の動作パラメータ、たとえば流量を個別におよび／または集合的に制御したり、マイクロ流体装置702に出入りするそれぞれの流体の流れを開始および停止したりすることもできる。場合によっては、制御装置718は、流体ソース704、710、弁703、707、ミキサ構成要素709および／またはコレクタ708、714に接続されて、これらの構成要素中の弁を作動させたり、それぞれの流体または磁性ビーズをシステム内で制御されたやり方で選択的に小出しにしたりすることができる。場合によっては、制御装置718は、マイクロ流体装置702の性能を制御するために、一つまたは複数の磁力ソース716に接続されて、磁力ソース716に供給されるパワー、電圧および／または電流を選択的に制御して磁場勾配を制御および調節することもできる。また、制御装置718が磁場勾配の力レベルをマイクロ流体装置702に対して所望の距離に選択的に配置し、制御して、マイクロ流体装置702のチャネルに印加される磁場勾配を選択的に制御することが可能である。図示しないが、制御装置718は、マイクロ流体装置702の様々なセンサおよび／またはシステム700中の他の構成要素中に接続されて、システム700中を移動する流体および／または標的成分の動きおよび相互作用をモニタし、分析することができる。制御装置718は、システム700の動作を制御するためにポンプ、弁およびセンサに接続されたソフトウェアおよびハードウェアインタフェースを含むパーソナルコンピュータであることができる。または、制御装置718は、システム700を制御するためにポンプ、弁およびセンサとインタフェースするように専用ソフトウェアで特別に設計され、プログラムされた専用マイクロ制御装置であることもできる。図7に示すシステムは例示的であり、本明細書における発明的概念を逸脱することなく、さらなる構成要素、他の構成要素またはより少ない構成要素を用いてもよいことが留意されよう。
【０１０３】
いくつかの態様において、システム700は、蓄積した標的成分を取り出すためには捕集チャネル150中の流量をどのように制御するべきかを決定するために、移送チャネル714の中を通って捕集チャネル150に入る標的成分の移動をモニタするセンサを含むことができる。センサは、移送チャネルまたは捕集チャネルを通してセンサに投射される光を標的成分が遮断するとき標的成分の蓄積を検出し、標的成分によって反射された光を検出する一つまたは複数の光学センサであることができる。光学検出器は、簡単なフォトダイオードであることもできるし、あるいはCCDカメラのようなより複雑なイメージング装置であることもできる。所定量の標的成分が移送チャネルまたは捕集チャネルの中に蓄積したことをセンサが検出すると、センサから制御装置への信号が、制御装置をして、捕集チャネル中の流量を変化（たとえば増大）させるか、または放出動作を開始させることができる。同時に、制御装置は、ポンプ106を停止させて、そして／または弁703、707を作動させて、ソースチャネル140の中を通過するソース流体の流れを停止または減少させることができる。
【０１０４】
本明細書に記載されるマイクロ流体装置およびシステムは、設計および製作の簡単さ、非常に高い流れ処理量、より高い分離効率ならびに最小限の血液変性（たとえば血餅、損失、希釈）を示す。この簡単な設計はまた、二つの流体の複雑な制御および隣接する層流ストリームの間の安定な境界の維持の必要性を回避させ、多重化を簡単にする。おそらくは、製造およびアセンブリすることがより安価かつ簡単であり、既存の血液濾過生物医学的装置、たとえば持続的腎機能代替療法（CRRT）、体外式膜型人工肺（ECMO）および持続的静静脈血濾過（CVVH）に使用される装置に組み込まれるための同様な能力または高められた能力を示す。
【０１０５】
マイクロ流体装置702および磁石716は、ハウジング、すなわち装置ハウジング中に配置することができる。装置ハウジングは、多数のマイクロ流体装置および磁力ソースを接続し、物理的にアセンブルするために使用することができる。ハウジングは、マイクロ流体装置および磁力ソースの一つまたは複数の（たとえば1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15以上）セットを収容することができる規模拡大縮小可能なアセンブリを有することができる。たとえば、交互の極を有する個々の永久磁石（たとえばNIB磁石）を、磁石の一部分がヒートシンク中でフィンのように露出したまま残すことができるようにハウジング中に固定することができる。磁性フィンは、多重化されたマイクロ流体装置の間に嵌り、両側で磁性粒子結合標的成分の分離を可能にするように適切に離間させることができる。
【０１０６】
ハウジングは、任意の非磁性材料から作ることができる。たとえば、ハウジングは、アルミニウム、プラスチック、プラスチック（たとえばDarlinプラスチック）などから作ることができる。図10Aおよび10Bはドッキングステーションの模式図を示す。
【０１０７】
本明細書の中で使用されるように、語「ソース流体」とは、標的成分を含む任意の流動性物質をいう。理論に拘束されることを望まないが、ソース流体は、液体（たとえば水性または非水性）、超臨界流体、ガス、溶液、懸濁液などであることができる。
【０１０８】
いくつかの態様において、ソース流体は生物学的流体である。語「生物学的流体」および「バイオ流体」は、本明細書の中で互換可能に使用され、溶液、懸濁液、分散液およびゲルを含む生物学的起源の水性流体をいい、したがって、非溶解粒子状物質を含有してもよいし、含有しなくてもよい。例示的な生物学的流体は、非限定的に、血液（全血、血漿、臍帯血、血清を含む）、泌乳産物（たとえば乳）、羊水、腹水、痰、唾液、尿、精液、脳脊髄液、気管支吸引液、汗、粘液、液化糞便、滑液、リンパ液、涙、気管吸引物およびそれらの分画を含む。
【０１０９】
生物学的流体の群のもう一つの例は、たとえば原核生物（たとえば細菌）および真核生物（たとえば動物細胞、植物細胞、酵母、真菌）を含む単細胞または多細胞生物の培養または発酵によって得られるもの、およびそれらの分画を含む細胞培養流体である。
【０１１０】
生物学的流体の群のさらに別の例は、細胞溶解流体およびその分画である。たとえば、細胞（たとえば赤血球、白血球、培養細胞）を収穫し、溶解させて細胞溶解産物（たとえば生物学的流体）を得て、その細胞溶解産物から、本発明の支援によって対象の分子（たとえばヘモグロビン、インターフェロン、T細胞成長因子、インターロイキン）を分離してもよい。
【０１１１】
生物学的流体の群のさらに別の例は培地流体およびその分画である。たとえば、生物学的産物（たとえば、その中で培養された細胞によって分泌されるタンパク質）を含む培地を捕集し、その培地から、本発明の支援によって対象の分子を分離してもよい。
【０１１２】
いくつかの態様において、ソース流体は非生物学的流体である。本明細書の中で使用されるように、語「非生物学的流体」とは、本明細書の中で定義される生物学的流体ではない任意の水性、非水性または気体試料をいう。例示的な非生物学的流体は、非限定的に、水、塩水、ブライン、有機溶媒、たとえばアルコール類（たとえばメタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ブタノールなど）、食塩水、糖溶液、炭水化物溶液、脂質溶液、核酸溶液、炭化水素（たとえば液体炭化水素）、酸、ガソリン、石油、液化試料（たとえば液化食品）、ガス（たとえば酸素、C02、空気、窒素または不活性ガス）およびそれらの混合物を含む。
【０１１３】
いくつかの態様において、ソース流体は、生物医学および分子生物学用途のような検査室または臨床状況において使用される媒体または試薬溶液である。本明細書の中で使用されるように、語「媒体」とは、組織もしくは細胞集団を維持する、または細胞生存性を維持し、増殖を支援する栄養素を含有する細胞集団を培養するための媒体（たとえば「培地」）をいう。細胞培地は、塩、バッファー、アミノ酸、グルコースまたは他の糖、抗生物質、血清または血清代用物および他の成分、たとえばペプチド成長因子などのいずれかを適当な組み合わせで含有することができる。特定の細胞タイプに通常に使用される細胞培地は当業者に公知である。培地は、細胞がすでに添加されている培地、すなわち、進行中の細胞培養実験から得られる培地を含むこともできるし、他の態様においては、細胞を添加する前の培地であることもできる。
【０１１４】
本明細書の中で使用されるように、語「試薬」とは、生物医学および分子生物学用途のために検査室または臨床状況において使用される任意の溶液をいう。試薬は、非限定的に、食塩水、PBS溶液、バッファー溶液、たとえばリン酸バッファー、EDTA、トリス溶液などを含む。試薬溶液は、他の試薬溶液を製造するために使用することができる。たとえば、トリス溶液とEDTA溶液とを特定の比率で組み合わせて、分子生物学用途に使用するための「TE」試薬を製造することができる。
【０１１５】
ソース流体は、マイクロチャネルの中を任意の所望の流量で流れることができる。たとえば、ソース流体は、ソースチャネルの中を1mL/時〜2000mL/時の流量で流れることができる。
【０１１６】
本明細書の中で使用されるように、語「捕集流体」とは、標的成分−磁性粒子複合体を捕集するために使用することができる任意の流動性物質をいう。ソース流体と同じく、捕集流体もまた、液体（たとえば水性または非水性）、超臨界流体、ガス、溶液、懸濁液などであることができる。
【０１１７】
捕集流体の選択は具体的な用途およびソース流体に依存する。概して、捕集流体は、ソース流体および／または標的成分−磁性粒子複合体とで適合性であるように選択される。本明細書の中で使用されるように、ソース流体との適合性とは、捕集流体がソース流体に類似した密度、Cp、エンタルピー、内部エネルギー、粘度、ジュール・トムソン係数、比体積、Cv、エントロピー、熱伝導率、等張性および／または表面張力を有することをいう。いくつかの態様において、捕集流体はソース流体と混和性である。いくつかの他の態様において、捕集流体はソース流体と混和性ではない。
【０１１８】
本発明にしたがって、捕集流体は、ソース流体および浄化プロセスと適合性である流体であることができる。したがって、捕集流体は、ソース流体の中に混合されたときソース流体を汚染しない任意の流体であることができる。いくつかの態様において、捕集流体は、ソース流体と同じ組成または類似した組成であることができる。たとえば、ソース流体がバイオ流体である場合、適合性の捕集流体、たとえば等張食塩水、血清、たとえばウシ胎児血清を含有する食塩水、生理学的食塩水、バッファー、細胞培地など。概して、捕集流体は、拡散性質量移動および細胞への浸透圧損傷を最小限にするために、バイオ流体に比べて等張性であるべきである。正しい動作のために捕集流体がソース流体の粘度に合致する必要はないが、類似した粘度が剪断混合を最小限にすることができる。ソース流体が生物学的流体であるとき、捕集流体は概して無毒性流体である。特に、ヒト患者を伴う治療用途の場合には、生体適合性または注射用溶液が望ましい。いくつかの態様において、捕集流体は、生物学的流体、生体適合性流体または生物学的流体代用物である。
【０１１９】
本明細書の中で使用されるように、語「生体適合性流体」とは、生理食塩水およびその低濃縮誘導体、乳酸加リンゲル液および高張晶質液、血液ならびに血漿、血小板、アルブミンおよびクリオプレシピテートを含む血液分画、βデンプン、重合ヘモグロビン、ペルフルオロカーボンを含む血液代用物、LIPOSYN（静脈内栄養補給に使用される脂質エマルション）、食塩水または滅菌水で再構成された血液または血清成分ならびにそれらの組み合わせを含む、対象の体への注入に適切である任意の流体をいう。
【０１２０】
いくつかの態様において、捕集流体は、生物学的流体、生理学的に許容可能な流体、生体適合性流体、水、有機溶媒、たとえばアルコール類（たとえばメタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ブタノールなど）、食塩水（たとえば等張食塩水）、糖溶液、炭化水素（たとえば液体炭化水素）、酸およびそれらの混合物からなる群より選択される一つまたは複数の流体を含む。いくつかの態様において、捕集溶液は、標的成分を含まないソース流体である。いくつかの態様において、捕集流体は、ガス、たとえば酸素、C02、空気、窒素または不活性ガスである。
【０１２１】
いくつかの態様において、捕集流体は、食塩水であるか、または生理食塩水から形成される。
【０１２２】
捕集流体は、ソース流体と比べて同じまたは異なる流量で流れることができる。たとえば、捕集流体は、捕集チャネル150の中を1mL/時〜1000L/時の流量で流れることができる。加えて、ソース流体の混合または損失を防止するために、マイクロ流体装置100中の捕集流体に加えられる圧力を制御することができる。たとえば、捕集流体は、捕集流体が移送チャネル160に入り、ソース流体と混合することを防ぐために、ソース流体よりも低い圧力に維持されることができる。または、ソース流体と適合性である捕集流体は、ソース流体よりも高い圧力に維持して、一部の捕集流体を移送チャネル160に入らせて、捕集チャネル150へのソース流体の進入および損失を防ぐこともできる。一つの態様においては、以下さらに説明するように、捕集流体の流れを流動状態と停滞またはほぼ停滞状態との間で循環させることができる。たとえば、捕集流体は、静止または停滞状態であることができ、標的成分が捕集チャネル150および／または移送チャネル160の中に蓄積するのに十分な期間、相対的に高い圧力を維持することができ、所定量の標的成分が蓄積したとき（たとえば時間または量の関数として）、捕集流体を同じ圧力で流動状態に循環させて、残りのソース流体を変性させることなく、標的成分を放出し、捕集チャネル150をより清浄な捕集流体で交換することができる。周期的な放出操作は、捕集チャネル150中の圧力を下げて、移送チャネル中の流体を捕集チャネル150の中に引き込んで標的成分の放出を容易にすることができる。放出操作中、移送チャネル160および／または捕集チャネル150の中へのソース流体の損失を最小化または防止するために、ソース流体は、停止状態、停滞状態またはほぼ停滞状態であることができる。
【０１２３】
磁性粒子は任意のサイズまたは形状であることができる。たとえば、磁性粒子は、球状、棒状、楕円形、円柱形、円板形などであることができる。いくつかの態様においては、実質的に球形を有する磁性粒子を使用することができる。所定の表面化学の粒子を使用して化学的凝集および非特異的結合を最小限にすることができる。
【０１２４】
本明細書の中で使用されるように、語「磁性粒子」とは、磁場勾配によって引き寄せられるかもしくははね返される、または非ゼロ磁化率を有するナノもしくはマイクロスケールの粒子をいう。語「磁性粒子」はまた、アフィニティー分子とコンジュゲートされている磁性粒子を含む。磁性粒子は常磁性または超常磁性の粒子であることができる。いくつかの態様において、磁性粒子は超常磁性であることができる。磁性粒子は、本明細書の中でビーズとも呼ばれる。
【０１２５】
いくつかの態様においては、ポリマーシェルを有する磁性粒子を使用して、標的成分を鉄分への暴露から保護することができる。たとえば、ポリマーでコーティングされた磁性粒子を使用して、標的細胞を鉄分への暴露から保護することができる。いくつかの態様において、磁性粒子またはビーズは、ソース流体に対して望ましくない変化を生じさせないよう、使用される流体と適合性であるように選択することができる。たとえば、生物学的流体の場合、磁性粒子は周知の生体適合性材料から作ることができる。
【０１２６】
磁性粒子は、サイズが1nm〜1mmの範囲であることができる。たとえば、磁性粒子は、サイズが約250nm〜約250μmであることができる。いくつかの態様において、磁性粒子は、サイズが約0.1μm〜約50μmであることができる。いくつかの態様において、磁性粒子は、サイズが約0.1μm〜約10μmであることができる。いくつかの態様において、磁性粒子は、サイズが約50nm〜約5μmであることができる。いくつかの態様において、磁性粒子は、サイズが約100nm〜約1μmであることができる。いくつかの態様において、磁性粒子は、サイズが約1μmであることができる。いくつかの態様において、磁性粒子は、サイズが約114nmであることができる。いくつかの態様において、磁性ビーズは、サイズが約50nm、2.8μmまたは約4.5μであることができる。
【０１２７】
本発明者らはまた、様々な標的成分、たとえば病原体が様々な効率で様々なサイズの磁性粒子と結合するということを発見した。したがって、様々なサイズの磁性粒子を一緒に使用することができる。これが、磁性粒子への標的成分結合を高める、またはソース流体からの様々な標的成分の分離を可能にする。
【０１２８】
いくつかの態様において、磁性粒子は、磁性ナノ粒子または磁性マイクロ粒子であることができる。磁性ナノ粒子は、磁場を使用して操作することができるナノ粒子のクラスである。そのような粒子は一般に、鉄、ニッケルおよびコバルトのような磁性元素ならびにそれらの化合物からなる。磁性ナノ粒子は周知であり、それらの調製方法は、当技術分野において、たとえば米国特許第6,878,445号、第5,543,158号、第5,578,325号、第6,676,729号、第6,045,925号および第7,462,446号ならびに米国特許出願公開公報第2005/0025971号、第2005/0200438号、第2005/0201941号、第2005/0271745号、第2006/0228551号、第2006/0233712号、第2007/01666232号および第2007/0264199号に記載されている。これらすべての内容は参照により全体として本明細書に組み入れられる。
【０１２９】
磁性粒子は容易にかつ広く商業的に入手可能であり、アフィニティー分子に結合することができる官能基を有するもの、または有しないものがある。適当な超常磁性粒子は、たとえばDynal Inc.（Lake Success, N. Y.）、PerSeptive Diagnostics, Inc.（Cambridge, MA.）、Invitrogen Corp.（Carlsbad, CA）、Cortex Biochem Inc.（San Leandro, CA）およびBangs Laboratories（Fishers, IN.）から市販されている。また、磁性ビーズまたは粒子は、Miltenyi Biotech（50nm磁性ナノ粒子）およびInvitrogen（2.8umまたは4.5um磁性マイクロビーズ）からも入手可能である。いくつかの態様において、磁性粒子はDynal磁性ビーズ、たとえばMyOne Dynabeadsである。
【０１３０】
磁性粒子の表面は、標的成分と選択的に結合する結合分子を含むように官能化することができる。これらの結合分子は、本明細書の中ではアフィニティー分子とも呼ばれる。結合分子は、各磁性粒子に共有結合的または非共有結合的（たとえば粒子表面への分子の吸着）に結合することができる。結合分子は、標的成分の、アクセス可能である任意の部分に結合することができるように選択することができる。たとえば、結合分子は、病原体の、表面上でアクセス可能である任意の抗原、たとえば表面抗原に結合するように選択することができる。
【０１３１】
本明細書の中で使用されるように、語「結合分子」または「アフィニティー分子」とは、標的成分に結合することができる任意の分子をいう。アフィニティー分子の代表例は、非限定的に、抗体、抗体の部分、抗体の抗原結合フラグメント、抗原、オプソニン、レクチン、タンパク質、ペプチド、核酸（DNA、RNA、PNAおよびそれらの混合物である、またはヌクレオチド誘導体もしくは類似物を含む核酸）、受容体分子、たとえばインスリン受容体、受容体のリガンド（たとえば、インスリン受容体の場合のインスリン）および別の分子、たとえばビオチンおよびアビジンへのアフィニティーを有する生物学的、化学的または他の分子を含む。結合分子は、天然分子の全体を含む必要はなく、天然または非天然の分子の一部分、フラグメントまたはサブユニット、たとえば抗体のFabフラグメントからなることもできる。結合分子はさらに、検出することができるマーカーを含み得る。
【０１３２】
いくつかの態様において、アフィニティー分子は、オプソニンまたはそのフラグメントを含むことができる。本明細書の中で使用される語「オプソニン」とは、微生物または病原体の表面に結合または付着することができ、ファゴサイトーシスのプロセスのための結合エンハンサーとして働くことができる天然および合成の分子をいう。本明細書に記載される改変された分子において使用することができるオプソニンの例は、非限定的に、ビトロネクチン、フィブロネクチン、補体成分、たとえば、たとえばClq（その成分ポリペプチド鎖A、BおよびCのいずれかを含む）、補体フラグメント、たとえばC3d、C3bおよびC4b、マンノース結合タンパク質、コングルチニン、界面活性剤タンパク質AおよびD、C反応性タンパク質（CRP）、α2-マクログロブリンおよび免疫グロブリン、たとえば免疫グロブリンのFc部分を含む。
【０１３３】
いくつかの態様において、アフィニティー分子はその炭水化物認識ドメインまたは炭水化物認識部分を含む。本明細書の中で使用されるように、語「炭水化物認識ドメイン」とは、少なくとも一部分が病原体の表面上の炭水化物に結合することができる領域をいう。
【０１３４】
いくつかの態様において、アフィニティー分子は、レクチンまたはその炭水化物認識もしくは結合フラグメントもしくは部分を含む。本明細書の中で使用される語「レクチン」とは、糖類（すなわち炭水化物）と特異的に相互作用する、天然の、または遺伝子改変されたタンパク質を含む任意の分子をいう。本明細書の中で使用される語「レクチン」はまた、所望の炭水化物結合特異性を有する植物、動物、昆虫および微生物をはじめとする任意の種に由来するレクチンをいうこともできる。植物レクチンの例は、非限定的に、マメ科レクチンファミリー、たとえばConA、ダイズアグルチニンおよびレンチルレクチンを含む。植物レクチンの他の例は、イネ科およびナス科のレクチンファミリーを含む。動物レクチンの例は、非限定的に、主要な群であるS型レクチン、C型レクチン、P型レクチンおよびI型レクチンの任意の公知のレクチンならびにガレクチンを含む。いくつかの態様において、炭水化物認識ドメインは、C型レクチンまたはそのフラグメントに由来することができる。
【０１３５】
コレクチンは、コラーゲン含有C型レクチンのスーパーファミリーに属する可溶性パターン認識受容体（PRR）である。例示的なコレクチンは、非限定的に、マンナン結合レクチン（MBL）またはマンノース結合タンパク質、界面活性剤タンパク質A（SP-A）、界面活性剤タンパク質D（SP-D）、肝臓コレクチン1（CL-L1）、胎盤コレクチン1（CL-P1）、コングルチニン、43kDaのコレクチン（CL-43）、46kDaのコレクチン（CL-46）およびそれらのフラグメントを含む。
【０１３６】
いくつかの態様において、アフィニティー分子は炭水化物結合タンパク質の全アミノ酸配列を含む。
【０１３７】
概して、当技術分野において認識されている任意の組み換え炭水化物結合タンパク質または炭水化物認識ドメインをアフィニティー分子中に使用することができる。たとえば、組み換えマンノース結合レクチン、たとえば、その内容の全体が、非限定的に、参照により本明細書に組み入れられる米国特許第5,270,199号、第6,846,649号および米国特許出願第2004/0,229,212号に開示されているものをアフィニティー分子の構築に使用することができる。
【０１３８】
いくつかの態様において、アフィニティー分子は、マンノース結合レクチン（MBL）またはその炭水化物結合フラグメントもしくは部分を含む。マンノース結合タンパク質（MBP）とも呼ばれるマンノース結合レクチンは、広い範囲の微生物または病原体（ウイルス、細菌、真菌、原生動物）の表面上の炭水化物に結合し、そこで補体系を活性化することにより、生得免疫応答において役割を演じることができるカルシウム依存性血清タンパク質である。MBLはまた、直接オプソニンとして働き、病原体の表面をタグ付けして食細胞による認識および摂取を容易にすることによって病原体の結合および取り込みを媒介することができる。
【０１３９】
いくつかの態様において、アフィニティー分子は、MBLまたは内容が参照により本明細書に組み入れられる2011年1月19日出願のPCT出願第PCT/US2011/021603号および2011年1月18日出願の米国特許仮出願第61/508,957号に記載されているような、改変された形態のMBL（FcMBL：マンノース結合レクチンに融合したIgG Fc、またはAkt-FcMBL：配列AKT（アラニン、リジン、トレオニン）のN末端アミノ酸トリペプチドを有する、マンノース結合レクチンに融合したIgG Fc）を含む。MBLおよび改変されたMBLのアミノ酸配列は以下である。
【０１４０】
（i）MBL完全長（配列番号：1）
2014514060.tif 000003
【０１４１】
（ii）シグナル配列を持たないMBL（配列番号：2）
2014514060.tif 000004
【０１４２】
（iii）トランケートされたMBL（配列番号：3）
2014514060.tif 000005
【０１４３】
（iv）MBLの炭水化物認識ドメイン（CRD）（配列番号：4）
2014514060.tif 000006
【０１４４】
（v）MBLのネック＋炭水化物認識ドメイン（配列番号：45）
2014514060.tif 000007
【０１４５】
（vi）FcMBL.81（配列番号：6）
2014514060.tif 000008
【０１４６】
（vii）Akt-FcMBL（配列番号：7）
2014514060.tif 000009
【０１４７】
（viii）FcMBL.111（配列番号：8）
2014514060.tif 000010
【０１４８】
いくつかの態様において、微生物標的化分子は、配列番号：1〜配列番号：8から選択されるアミノ酸配列を含む。
【０１４９】
レクチンまたはその改変バージョンを含むアフィニティー分子は広域スペクトル病原体結合分子として働くことができる。したがって、病原体を特定することなく、レクチン（たとえばMBLおよびMBLの遺伝子改変バージョン（FcMBLおよびAkt-FcMBL））を広域スペクトル病原体結合分子として利用して病原体を捕獲または分離する装置および方法を実施することができる。
【０１５０】
MBLの本来の多価を回復させたオプソニンでコーティングされた磁性ビーズ（1μm）を使用してインビトロで実施された病原体結合実験においては、食塩水、血清代用物（血清アルブミンを含有する食塩水）または全血から磁気的に単離されるとき、天然および改変形態の両方のMBLが、類似した広い範囲の生きた病原体（カンジダ・アルビカンス（C. albicans）、緑膿菌（P. aeriginosa）、枯草菌（B. subtilis）、大腸菌（E. coli）、バークホルデリア・セノセパシア（B. cenocepacia）、クレブシエラ（Klebsiella）、表皮ブドウ球菌（S. epidermidis））に結合することが見いだされた。本発明者らは、真菌病原体（カンジダ・アルビカンス）を使用して、血清代用物中の結合のわずか10分後に97.5±3.2％の単離効率を達成することができた。
【０１５１】
改変MBL（FcMBLまたはAKT-FcMBL）は、一過性トランスフェクションによって293F細胞中で産生することができる。CHO-K1細胞中の安定な発現系を発生させて多量の試薬を提供することができる（＞10pg／細胞／日：約1gm/L）。クローンを選択したのち、タンパク質産物を、生産力のための抗Fc ELISA、力価のためのマンナン結合ならびに純度およびアセンブリのためのHPLC-SECおよびSDS-PAGEを含む多数のアッセイ法において、ベンチマーク改変MBL（一過性発現によって産生）に対して試験することができる。ひとたび約1gmの改変MBLが産生されたならば、その改変MBLを産生する安定なクローンを使用してこのオプソニンを製造することができる。
【０１５２】
MBLは広域スペクトル結合を有するが、現在、MBLによる認識を逃れる数多くの病原性微生物がある（たとえば、被包性グラム陽性細菌、たとえば黄色ブドウ球菌（S. aureus）および肺炎連鎖球菌（S. pneumonia）ならびにエンテロコッカス・フェカリス（E. fecaelis）およびH1Nウイルス）。包括的な病原体単離マイクロ流体装置能力を達成するために、MBLのマンノース結合部位の知識（Chang et al, J. Mol. Biol, 1994, 5: 241(1): 125-127）を強化することができ、突然変異誘発を定方向進化技術とともに使用して、MBLの病原体結合スペクトルを増すことができる。ファージに表示されたMBLの炭水化物結合領域を有するオプソニンディスプレイライブラリを構築し、天然MBLによって認識されない様々な病原体からの様々な表面標的を使用して、短期間で多数のラウンドの陽性および陰性スクリーニングと組み合わせることができる。ファージは細菌中に発現するため、George Church at the Wyss Instituteによって最近開発された多重化自動化ゲノムエンジニアリング（MAGE）技術を使用して、MBLをコード化するファージDNAの配列を速やかに改変することができる。MAGEは、自動化組み換えベースの遺伝子改変手法を利用して、生細胞中の何千もの特定の染色体部位を高い効率で速やかに変化させて、1日に43億までの異なるゲノム変異体を生成する能力を提供する。これは、反復される病原体単離ラウンドのために、オプソニンでコーティングされたビーズをマイクロ流体装置の中に戻すことができるよう、結合した病原体を解放するように選択的に誘発することができるMBLオプソニンの創造を可能にすることができる。天然のMBLによって認識されない病原性微生物（またはFc融合タンパク質として発現したこれらの病原体からの抗原）のパネルを使用する選択技術を使用して、より広域の病原体スペクトルに結合する改変MBLの修飾バージョンを特定することができる。磁気的にタグ付けされた病原体または毒素を用いるプルダウンアッセイ法を使用して、結合したタンパク質をスクリーニングすることができる。加えて、病原体結合の結合力は、MBLをIgGではなくIgMに融合することによって高めることができ、これらの改変されたリガンドを様々なビーズコーティング密度で試験して多価を最適化することができる。
【０１５３】
核酸ベースの結合分子はアプタマーを含む。本明細書の中で使用されるように、語「アプタマー」とは、ワトソン・クリック塩基ペアリングまたはトリプレックス形成以外の機構によって、選択された非オリゴヌクレオチド分子または分子群を特異的に認識することができる1本鎖、部分的に1本鎖、部分的に2本鎖または2本鎖のヌクレオチド配列をいう。アプタマーは、非限定的に、ヌクレオチド、リボヌクレオチド、デオキシリボヌクレオチド、ヌクレオチド類似物、改変ヌクレオチドならびにバックボーン改変、枝分かれ部位および非ヌクレオチド残基を含むヌクレオチド、群またはブリッジを含む、既定の配列セグメントおよび配列を含むことができる。分子への結合に関してアプタマーを選択する方法は当技術分野において広く知られており、当業者には容易にアクセス可能である。アプタマーを含むオリゴヌクレオチドは任意の長さ、たとえば約1ヌクレオチド〜約100ヌクレオチド、約5ヌクレオチド〜約50ヌクレオチドまたは約10ヌクレオチド〜約25ヌクレオチドであることができる。概して、核酸足場へのハイブリダイゼーションのためのより長いオリゴヌクレオチドが、改変された微生物表面結合ドメインと基質との間のより強い結合強度を生むことができる。
【０１５４】
本明細書に記載される局面のいくつかの態様において、結合分子は、ポリクローナルおよび／またはモノクローナル抗体ならびにそれらの抗原結合誘導体またはフラグメントであることができる。周知の抗原結合フラグメントは、たとえば、単一ドメイン抗体（単一VLまたはVH抗体ドメインを本質的に含むdAb）、Fvフラグメント、たとえば1本鎖Fvフラグメント（scFv）、FabフラグメントおよびF（ab'）2フラグメントを含む。そのような抗体分子の構築の方法は当技術分野において周知である。したがって、本明細書の中で使用されるように、語「抗体」とは、無傷の免疫グロブリンまたはFc（結晶性フラグメント）領域もしくはFc領域のFcRn結合フラグメントを有するモノクローナルもしくはポリクローナル抗原結合フラグメントをいう。抗原結合フラグメントは、組み換えDNA技術によって製造されてもよいし、無傷の抗体の酵素的または化学的開裂によって製造されてもよい。「抗原結合フラグメント」は、とりわけ、Fab、Fab'、F(ab')2、Fv、dAbおよび相補性決定領域（CDR）フラグメント、1本鎖抗体（scFv）、単一ドメイン抗体、キメラ抗体、二特異性抗体およびポリペプチドに特異的抗原結合を付与するのに十分である免疫グロブリンの一部分を少なくとも含むポリペプチドを含む。語Fab、Fc、pFc'、F(ab')2およびFvは、標準的な免疫学的意味で用いられる［Klein, Immunology（John Wiley, New York, N.Y., 1982）、Clark, W. R. (1986) The Experimental Foundations of Modern Immunology（Wiley & Sons, Inc., New York）、Roitt, I. (1991) Essential Immunology, 7th Ed.（Blackwell Scientific Publications, Oxford）］。様々な抗原に特異的な抗体または抗原結合フラグメントがR&D Systems、BD Biosciences、e-BiosciencesおよびMiltenyiのような販売者から市販されているか、または当業者に公知の方法によってこれらの細胞表面マーカーに対して産生することができる。
【０１５５】
いくつかの態様において、結合分子は細胞表面マーカーまたは細胞表面分子と結合することができる。いくつかのさらなる態様において、結合分子は、細胞表面マーカーと結合するが、その細胞表面マーカーによって媒介される下流でのシグナル伝達イベントを開始させない。細胞表面分子に特異的な結合分子は、非限定的に、抗体またはそのフラグメント、天然または組み換えリガンド、小分子、核酸およびその類似物、細胞内抗体、アプタマー、レクチンおよび他のタンパク質またはペプチドを含む。
【０１５６】
本明細書の中で使用されるように、「細胞表面マーカー」とは、細胞の外面に存在する任意の分子をいう。細胞表面上に通常は見られないいくつかの分子は、組み換え技術により、細胞の表面に発現するように改変することができる。哺乳動物細胞上に存在する多くの天然の細胞表面マーカーは「CD」または「白血球分化抗原」分子と呼ばれる。細胞表面マーカーは、多くの場合、抗体が結合することができる抗原決定基を提供する。
【０１５７】
したがって、本明細書の中で定義されるように、「細胞表面マーカーに特異的な結合分子」とは、その細胞表面マーカーと選択的に反応する、またはそれに選択的に結合することができるが、別の細胞表面マーカーまたは抗原に対しては検出可能な反応性をほとんどまたは全く有しない任意の分子をいう。理論に拘束されることを望まないが、細胞表面マーカーに特異的なアフィニティー分子は一般に、そのマーカーに特有の構造的特徴を認識する。本明細書に記載される局面のいくつかの態様において、細胞表面マーカーに特異的な好ましいアフィニティー分子は、ポリクローナルおよび／またはモノクローナル抗体ならびにそれらの抗原結合性誘導体またはフラグメントである。
【０１５８】
結合分子は、当業者に公知の多様な方法のいずれかを使用して、磁性粒子にコンジュゲートさせることができる。アフィニティー分子は、磁性粒子に共有結合的または非共有結合的に結合またはコンジュゲートさせることができる。アフィニティー分子と磁性粒子の間の共有結合はリンカーによって媒介されることができる。アフィニティー分子と磁性粒子の間の非共有結合的結合は、イオン相互作用、ファンデルワールス相互作用、双極子−双極子相互作用、水素結合、静電相互作用および／または形状認識相互作用に基づくことができる。
【０１５９】
本明細書の中で使用されるように、語「リンカー」とは、化合物の二つの部分を接続する有機部分を意味する。リンカーは一般に、直接結合または原子、たとえば酸素もしくは硫黄、単位、たとえばNH、C(O)、C(0)NH、SO、S02、S02NHまたは原子の鎖、たとえば置換されている、または非置換のC1〜C6アルキル、置換されている、または非置換のC2〜C6アルケニル、置換されている、または非置換のC2〜C6アルキニル、置換されている、または非置換のC6〜C12アリール、置換されている、または非置換のC5〜C12ヘテロアリール、置換されている、または非置換のC5〜C12ヘテロシクリル、置換されている、または非置換のC3〜C12シクロアルキル（一つまたは複数のメチレンがO、S、S(O)、S02、NH、C(O)によって中断または終端されていることができる）を含む。
【０１６０】
いくつかの態様において、結合分子は、結合分子対の使用によって磁性粒子に結合される。本明細書の中で使用されるように、語「結合分子対」とは、互いに特異的に結合する第一および第二の分子の対をいう。結合対の一方のメンバーがアフィニティー分子とコンジュゲートされ、第二のメンバーが磁性粒子とコンジュゲートされる。本明細書の中で使用されるように、語「特異的結合」とは、結合対の第一のメンバーが、他の分子に対するよりも高いアフィニティーおよび特異性で結合対の第二のメンバーに結合することをいう。
【０１６１】
例示的な結合対は、任意のハプテンまたは抗原性化合物と、対応する抗体またはその結合部分もしくはフラグメントとの組み合わせ（たとえば、ジゴキシゲニンおよび抗ジゴキシゲニン、マウス免疫グロブリンおよびヤギ抗マウス免疫グロブリン）および非免疫学的結合対（たとえばビオチン−アビジン、ビオチン−ストレプトアビジン、ホルモン［たとえばチロキシンおよびコルチゾルホルモン結合タンパク質、受容体−受容体作用薬、受容体−受容体拮抗剤（たとえばアセチルコリン受容体−アセチルコリンまたはその類似物）、IgG−タンパク質A、レクチン−炭水化物、酵素−酵素補因子、酵素−酵素阻害剤および核酸二重鎖を形成することができる相補性オリゴヌクレオチド対）などを含む。結合対はまた、負の電荷を有する第一の分子および正の電荷を有する第二の分子を含むことができる。
【０１６２】
結合分子対とのコンジュゲーションを使用する一つの非限定的な例がビオチンサンドイッチ法である。たとえば、Davis et al, 103 PNAS 8155 (2006)を参照。一緒にコンジュゲートされる二つの分子をビオチン化したのち、四価ストレプトアビジンを使用して一緒にコンジュゲートさせる。加えて、ビオチン化のために、ペプチドを、アクセプタペプチド（APとも呼ばれる。Chen et al., 2 Nat. Methods 99 (2005)）の15アミノ酸配列に結合することができる。アクセプタペプチド配列は、E. Coli酵素ビオチンリガーゼ（BirA、Id.）による部位特異的ビオチン化を可能にする。改変された微生物表面結合ドメインを、固体基質とのコンジュゲーションのために同様にビオチン化することができる。タンパク質をビオチン化するためのキットが数多く入手可能である。固体面へのコンジュゲーションのためのもう一つの例は、PLP媒介バイオコンジュゲーションを使用することであろう。たとえばWitus et al, 132 JACS 16812 (2010)を参照。
【０１６３】
いくつかの場合、標的成分はアフィニティー結合対の一方のメンバーを含む。そのような場合、結合対の第二のメンバーをアフィニティー分子として磁性粒子にコンジュゲートさせることができる。
【０１６４】
いくつかの態様において、磁性粒子は、二つ以上の異なるアフィニティー分子によって官能化される。二つ以上の異なるアフィニティー分子は、同じ標的成分を標的化することもできるし、異なる標的成分を標的化することもできる。たとえば、多数の表面抗原または細胞表面マーカーを同時に標的化するために、磁性粒子を抗体およびレクチンで官能化することができる。もう一つの例において、磁性粒子は、様々な細胞上の表面抗原または細胞表面マーカーを標的化する抗体で、または多様な病原体上の表面マーカーを認識するレクチン、たとえばマンノース結合レクチンで官能化することができる。
【０１６５】
いくつかの態様において、結合／アフィニティー分子は、標的細胞の表面上の受容体に結合するリガンドである。そのようなリガンドは、天然分子、そのフラグメントまたは合成分子もしくはそのフラグメントであることができる。いくつかの態様において、リガンドは、標的細胞との結合のために選択される非天然分子である。非天然細胞結合リガンドを選択するための高処理量法が当技術分野において公知であり、当業者に容易に利用可能である。たとえば、Anderson, et al., Biomaterial microarrays: rapid, microscale screening of polymer-cell interaction. Biomaterials (2005) 26: 4892-4897、Anderson, et al, Nanoliter-scale synthesis of arrayed biomaterials and application to human embryonic stem cells. Nature Biotechnology (2004) 22: 863-866、Orner, et al., Arrays for the combinatorial exploration of cell adhesion. Journal of the American Chemical Society (2004) 126: 10808-10809、Falsey, et al., Peptide and small molecule microarray for high throughput cell adhesion and functional assays. Bioconjugate Chemistry (2001) 12:346-353、Liu, et al., Biomacromolecules (2001) 2(2): 362-368およびTaurniare, et al., Chem. Comm. (2006): 2118-2120を参照。
【０１６６】
いくつかの態様において、結合分子および／または磁性粒子は、蛍光標識またはビオチン標識のような標識とコンジュゲートさせることができる。標識とコンジュゲートすると、結合分子および磁性粒子は、それぞれ「標識された結合分子」および「標識された磁性粒子」と呼ばれる。いくつかの態様において、結合分子および磁性粒子は、いずれも独立して、蛍光標識またはビオチン標識のような標識とコンジュゲートされる。理論に拘束されることを望まないが、そのような標識は、ソース流体中の標的成分に選択的に結合するための方法の効率および／または有効性を容易に追跡することを可能にする。たとえば、多蛍光標識を使用して、磁性粒子、遊離標的成分および磁性粒子−標的成分複合体を区別することができる。
【０１６７】
本明細書の中で使用されるように、語「標識」とは、標的の存在を示す検出可能なシグナルを生成することができる組成物をいう。適当な標識は、蛍光分子、放射性同位体、ヌクレオチドクロモフォア、酵素、基質、化学発光部分、磁性粒子、生物発光部分などを含む。そのようなものとして、標識は、本明細書に記載される方法および装置において使用することができる分光的、光化学的、生化学的、免疫化学的、電気的、光学的または化学的手段によって検出可能な任意の組成物である。たとえば、結合分子および／または磁性粒子はまた、標識に特異的な抗体、たとえば抗c-Myc抗体を使用して検出することができる検出可能なタグ、たとえばc-Myc、HA、VSV-G、HSV、FLAG、V5またはHISによって標識することもできる。
【０１６８】
例示的な蛍光標識は、非限定的に、ヒドロキシクマリン、スクシンイミジルエステル、アミノクマリン、スクシンイミジルエステル、メトキシクマリン、スクシンイミジルエステル、カスケードブルー、ヒドラジド、パシフィックブルー、マレイミド、パシフィックオレンジ、ルシファーイエロー、NBD、NBD-X、R-フィコエリスリン（PE）、PE-Cy5コンジュゲート（Cychrome、R670、Tri-Color、Quantum Red）、PE-Cy7コンジュゲート、Red 613、PE-テキサスレッド、PerCP、ペリジニンクロロフィルタンパク質、TruRed（PerCP-Cy5.5コンジュゲート）、FluorX、フルオレセインイソチオシアネート（FITC）、BODIPY-FL、TRITC、X-ローダミン（XRITC）、リサミンローダミンB、テキサスレッド、アロフィコシアニン（APC）、APC-Cy7コンジュゲート、Alexa Fluor 350、Alexa Fluor 405、Alexa Fluor 430、Alexa Fluor 488、Alexa Fluor 500、Alexa Fluor 514、Alexa Fluor 532、Alexa Fluor 546、Alexa Fluor 555、Alexa Fluor 568、Alexa Fluor 594、Alexa Fluor 610、Alexa Fluor 633、Alexa Fluor 647、Alexa Fluor 660、Alexa Fluor 680、Alexa Fluor 700、Alexa Fluor 750、Alexa Fluor 790、Cy2、Cy3、Cy3B、Cy3.5、Cy5、Cy5.5またはCy7を含む。
【０１６９】
標的成分に結合する磁性粒子の程度は、磁場が印加されたとき結合した標的成分が動くような程度である。磁性粒子と標的成分との結合は、アフィニティー分子、すなわち標的成分に結合する磁性粒子の表面上のアフィニティー分子によって媒介されるということが理解されよう。標的成分への磁性粒子の結合は、当業者に公知の方法またはアッセイ法、たとえばリガンド結合カイネティックアッセイ法および飽和アッセイ法を使用して決定することができる。たとえば、結合の程度を最適化するために、標的成分と磁性粒子との結合カイネティクスをバッチ条件下で検査することができる。もう一つの例において、標的成分に結合するために必要な磁性粒子の量は、バッチ条件下、標的成分に対する磁性粒子の比率を変えることによって確認することができる。結合効率は、任意の運動学的関係、たとえば一次関係に従うことができる。いくつかの態様において、結合効率はラングミュア吸着モデルに従う。
【０１７０】
本明細書に記載されるマイクロ流体装置の分離効率は、当技術分野において公知であり、マイクロ流体装置に容易に適合可能である方法を使用して測定することができる。たとえば、アフィニティー分子とコンジュゲートした磁性粒子および標的成分を適切な媒体中でプレインキュベートして最大結合を可能にしたのち、ソース流体中に再懸濁させる。分離効率に対する電磁石電流変化の効果は、たとえば、PBS中に懸濁させた標的成分−磁性粒子複合体を使用して分析することができる。捕集流体の粘度が血液のような生物学的流体とのその流体力学的相互作用にどのように影響したかを試験するために、医療グレードのデキストラン（40kDa、Sigma）を使用して粘度を変化させることができる。たとえば、デキストランを、PBS中、5、10および20％で溶解して、室温で2、3、11センチポアズの粘度を有する溶液を製造することができる。試料をソース入口、ソース出口およびソースチャネルから捕集し、フローサイトメトリーによって分析して、磁性粒子および粒子結合標的成分の分離効率を評価することができる。効率は、1-Xsource-out/Xsource-inとして計算することができる。ソース流体損失は、ソース流体中の適切なマーカーを使用して定量化することができる。たとえば、血液損失は、赤血球のOD600を計測することによって定量化することができる（損失＝ODcollection-out/ODsource-out）。
【０１７１】
標的成分への磁性粒子の結合に最適な時間は、用いられる装置または方法の詳細に依存して異なることができる。標的成分への磁性粒子の結合に最適な混合および／またはインキュベーション時間は、当業者に周知のカイネティックアッセイ法を使用して決定することができる。たとえば、カイネティックアッセイ法は、用いられる装置または方法の詳細、たとえば容積、濃度、混合が実施される方法および場所などを模倣する条件下で実施することができる。別々のマイクロ流体混合チャネル内で混合を実施することにより、標的成分への磁性粒子の結合の速度を増すことができる。
【０１７２】
本明細書の中で使用されるように、語「標的成分」とは、ソース流体から濾過または分離される任意の分子、細胞または微粒子をいう。標的細胞成分の代表例は、非限定的に、哺乳動物細胞、ウイルス、細菌、真菌、酵母、原生動物、微生物、寄生生物などを含む。標的分子の代表例は、非限定的に、ホルモン、サイトカイン、タンパク質、ペプチド、プリオン、レクチン、オリゴヌクレオチド、汚染分子および粒子、分子および化学毒素、エキソソームなどを含む。標的成分はまた、非生物学的流体中に見られる汚染物質、たとえば水または石油製品中の病原体または鉛を含む。寄生生物は、原生動物門、扁形動物門、袋形動物門、鉤頭虫門および節足動物門の生物を含む。
【０１７３】
本明細書の中で使用されるように、語「分子毒素」とは、毒素を提示された宿主の中で侵害性、有毒性または有害性の効果の発現を発生または開始させる、生物によって生成される化合物をいう。そのような有害な状態は、発熱、吐き気、下痢、体重減、神経学的障害、腎障害、出血など含む場合がある。毒素は、非限定的に、細菌毒素、たとえばコレラ毒素、熱不安定性および熱安定性の大腸菌毒素、クロストリジウム・ディフィシレ（Clostridium difficile）毒素AおよびB、アエロリシン、ヘモリシンなど、原生動物、たとえばジアルジア（giardia）属によって生成される毒素、真菌によって生成される毒素などを含む。この語には、外毒素、すなわち生物によって細胞外産物として分泌される毒素および腸毒素、すなわち生物の腸に存在する毒素が含まれる。
【０１７４】
いくつかの態様において、標的成分は、生または死細胞（哺乳動物を含む、原核生物および真核生物）、ウイルス、細菌、真菌、酵母、原生動物、微生物、寄生生物などからなる群より選択される生体粒子／病原体である。本明細書の中で使用されるように、病原体とは、疾病を生じさせる任意の生物または微生物である。
【０１７５】
例示的な哺乳動物細胞は、非限定的に、幹細胞、癌細胞、前駆細胞、免疫細胞、血液細胞、胎児細胞などを含む。
【０１７６】
例示的な真菌および酵母は、非限定的に、クリプトコッカス・ネオフォルマンス(Cryptococcus neoformans)、カンジダ・アルビカンス、カンジダ・トロピカリス(Candida tropicalis)、カンジダ・ステラトイデア(Candida stellatoidea)、カンジダ・グラブラタ(Candida glabrata)、カンジダ・クルセイ(Candida krusei)、カンジダ・パラシローシス(Candida parapsilosis)、カンジダ・ギリエルモンジィ(Candida guilliermondii)、カンジダ・ビスワナチイ(Candida viswanathii)、カンジダ・ルシタニエ(Candida lusitaniae)、ロドトルラ・ムチラギノーザ(Rhodotorula mucilaginosa)、アスペルギルス・フミガーツス(Aspergillus fumigatus)、アスペルギルス・フラーブス（Aspergillus flavus）、アスペルギルス・クラバタス（Aspergillus clavatus）、クリプトコッカス・ネオフォルマンス（Cryptococcus neoformans）、クリプトコッカス・ローレンティ（Cryptococcus laurentii）、クリプトコッカス・アルビダス（Cryptococcus albidus）、クリプトコッカス・ガッティ（Cryptococcus gattii）、ヒストプラスマ・カプスラーツム（Histoplasma capsulatum）、ニューモシスチス・イロベチー（Pneumocystis jirovecii）（またはニューモシスチス・カリニ（Pneumocystis carinii））、スタキボトリス・チャータラム（Stachybotrys chartarum）およびそれらの任意の組み合わせを含む。
【０１７７】
例示的な細菌は、非限定的に、炭疽菌、カンピロバクター、コレラ、ジフテリア、腸内毒素原性大腸菌（E. coli）、ジアルジア属、淋菌、ヘリコバクターピロリ（Helicobacter pylori）、ヘモフィルスインフルエンザB、判別不能ヘモフィルスインフルエンザ、髄膜炎菌、百日咳菌、肺炎球菌、サルモネラ菌、赤痢菌、連鎖球菌B、グループA連鎖球菌、破傷風菌、ビブリオコレラ菌（Vibrio cholerae）、エルシニア、ブドウ球菌（Staphylococcus）、シュードモナス（Pseudomonas）種、クロストリジウム（Clostridia）種、結核菌（Myocobacterium tuberculosis）、らい菌（Mycobacterium leprae）、リステリア菌（Listeria monocytogenes）、チフス菌（Salmonella typhi）、志賀赤痢菌（Shigella dysenteriae）、ペスト菌（Yersinia pestis）、ブルセラ（Brucella）種、レジオネラ・ニューモフィラ（Legionella pneumophila）、リケッチア（Rickettsiae）、クラミジア（Chlamydia）、ウェルチ菌（Clostridium perfringens）、ボツリヌス菌（Clostridium botulinum）、黄色ブドウ球菌（Staphylococcus aureus）、梅毒トレポネーマ（Treponema pallidum）、ヘモフィルスインフルエンザ、梅毒トレポネーマ（Treptonema pallidum）、肺炎桿菌（Klebsiella pneumoniea）、緑膿菌（Pseudomonas aeruginosa）、クリプトスポリジウム・パルバム（Cryptosporidium parvum）、肺炎連鎖球菌（Streptococcus pneumoniae）、ボルデテラ・パータシス（Bordetella pertussis）、ナイセリア・メニンギチジス（Neisseria meningitides）およびそれらの任意の組み合わせを含む。
【０１７８】
例示的な寄生生物は、非限定的に、赤痢アメーバ(Entamoeba histolytica)、プラズモディウム(Plasmodium)種、リーシュマニア(Leishmania)種、トキソプラズマ(Toxoplasmosis)、ぜん虫(Helminth)およびそれらの任意の組み合わせを含む。
【０１７９】
例示的なウイルスは、非限定的に、HIV-1、HIV-2、肝炎ウイルス（B型およびC型肝炎を含む）、エボラウイルス、西ナイルウイルス、およびヘルペスウイルス、たとえばHSV-2、アデノウイルス、デング熱血清型1〜4、エボラ、エンテロウイルスは、単純ヘルペスウイルス1または2、インフルエンザ、日本ウマ脳炎、ノーウォーク、パピローマウイルス、パルボウイルスB19、風疹、麻疹、ワクチニア、水痘、サイトメガロウイルス、EBウイルス、ヒトヘルペスウイルス6、ヒトヘルペスウイルス7、ヒトヘルペスウイルス8、痘瘡ウイルス、水疱性口内炎ウイルス、A型肝炎ウイルス、B型肝炎ウイルス、C型肝炎ウイルス、D型肝炎ウイルス、E型肝炎ウイルス、ポリオウイルス、ライノウイルス、コロナウイルス、インフルエンザウイルスA、インフルエンザウイルスB、麻疹ウイルス、ポリオーマウイルス、ヒトパピローマウイルス、呼吸器合胞体ウイルス、アデノウイルス、コクサッキーウイルス、デングウイルス、ムンプスウイルス、狂犬病ウイルス、ラウス肉腫ウイルス、黄熱病ウイルス、エボラウイルス、マールブルグウイルス、ラッサ熱ウイルス、東部ウマ脳炎ウイルス、日本脳炎ウイルス、セントルイス脳炎ウイルス、マレーバレー熱ウイルス、西ナイルウイルス、リフトバレー熱ウイルス、ロタウイルスA、ロタウイルスB、ロタウイルスC、シンドビスウイルス、ヒトT細胞白血病ウイルス1型、ハンタウイルス、風疹ウイルス、サル免疫不全ウイルスおよびそれらの任意の組み合わせを含む。
【０１８０】
非生物学的流体中に見られる例示的な汚染物質は、非限定的に、微生物（たとえばクリプトスポリジウム、ランブル鞭毛虫、細菌、レジオネラ菌、大腸菌群、ウイルス、真菌）、ブロメート、クロライト、ハロ酢酸、トリハロメタン類、クロラミン類、塩素、二酸化塩素、アンチモン、ヒ素、水銀（無機）、ニトレート、ニトライト、セレン、タリウム、アクリルアミド、アラクロール、アトラジン、ベンゼン、ベンゾ(a)ピレン(PAHs)、カルボフラン、炭素、テトラクロリド、クロルダン、クロロベンゼン、2,4-D、ダラポン、1,2-ジブロモ-3-クロロプロパン(DBCP)、o-ジクロロベンゼン、p-ジクロロベンゼン、1,2-ジクロロエタン、1,1-ジクロロエチレン、シス-1,2-ジクロロエチレン、トランス-1,2-ジクロロエチレン、ジクロロメタン、1,2-ジクロロプロパン、ジ（2-エチルヘキシル）アジペート、ジ（2-エチルヘキシル）フタレート、ジノセブ、ダイオキシン（2,3,7,8-TCDD）、ジクワット、エンドサル、エンドリン、エピクロロヒドリン、エチルベンゼン、エチレンジブロミド、グリホサート、ヘプタクロル、ヘプタクロルエポキシド、ヘキサクロロベンゼン、ヘキサクロロシクロペンタジエン、鉛、リンデン、メトキシクロル、オキサミル（Vydate）、ポリ塩化ビフェニル類（PCB）、ペンタクロロフェノール、ピクロラム、シマジン、スチレン、テトラクロロエチレン、トルエン、トキサフェン、2,4,5-TP（Silvex）、1,2,4-トリクロロベンゼン、1,1,1-トリクロロエタン、1,1,2-トリクロロエタン、トリクロロエチレン、塩化ビニルおよびキシレン類を含むことができる。
【０１８１】
装置の例示的使用
本明細書に記載される装置、システムおよび方法は、治療用途（たとえば生物濾過、毒素除去、病原体除去、サイトカインまたは免疫調節物質の取り出し）、濾過、濃縮、精製、診断などをはじめとする多様な用途のために新規な利点を提供する。
【０１８２】
いくつかの態様において、本明細書に記載される装置、システムおよび方法は、ソース流体から標的成分を選択的に分離するために使用される。非限定的な例として、本明細書に示される装置、システムおよび方法は、処置を必要とする対象を処置する中で生物学的流体から細胞、生体粒子、病原体、分子および／または毒素を分離するために使用することができる。
【０１８３】
分離された標的成分は、診断、培養、感受性検査、薬物耐性検査、病原体型分類または亜型分類、PCR、NMR、質量分析法、赤外分光法、免疫染色およびイムノアッセイ法をはじめとする任意の目的に利用することができる。病原体の特定および型分類は感染症の臨床管理において重要である。微生物の正確な正体は、疾病状態を健康な状態から区別するために使用されるだけでなく、抗生物質または他の抗微生物治療が処置に最も適しているかどうか、また、どの抗生物質または他の抗微生物治療が処置に最も適しているかを決定するのに重要である。したがって、対象の血液から分離された病原体は、病原体型分類および亜型分類のために使用することができる。病原体型分類の方法は当技術分野において周知であり、多様な表現型特徴、たとえば成長特性、色、細胞またはコロニー形態、抗生物質感受性、染色、臭いおよび特定の抗体との反応性ならびに分子的方法、たとえば特定の核酸プローブのDNAまたはRNAへのハイブリダイゼーションによる型分類、ゲノム配列決定、RFLPおよびPCRフィンガープリンティングを使用することを含む。
【０１８４】
PCRフィンガープリンティングにおいては、PCRによって生成されたフラグメントのサイズが識別子として使用される。このタイプのアッセイ法において、プライマーは、可変数の縦列反復配列（VNTRと呼ばれる。真核生物）を含む領域に標的化される。反復の数、ひいてはPCRアンプリコンの長さは所与の病原体に特徴的であることができ、単一の反応におけるこれらの座のいくつかの同時増幅が、特異的かつ再現可能なフィンガープリントを創造することができ、近縁種間の区別を可能にする。生物が非常に近縁である場合、増幅の標的はサイズ差を示さない場合があり、増幅されたセグメントをさらに探査して、より正確な特定を達成しなければならない。これは、PCRフラグメントの内部を配列特異的ライゲーションイベントのための鋳型として使用することによって達成することができる。
【０１８５】
本明細書に記載される方法、システムおよび装置はまた、病原体の様々な亜集団または様々な病原体の組み合わせが感染対象中に存在するかどうかを決定するために使用することもできる。病原体の亜型を速やかに決定する能力は、様々な病原体亜型による感染からの臨床転帰および一つの個体における多数の型による感染からの臨床転帰の比較を可能にする。多くの場合、病原体亜型は、特定の薬物による処置の示差的効能と関連している。たとえば、HCV型は、インターフェロンによる処置の示差的効能と関連している。病原体亜型のための感染個体の予備スクリーニングが、臨床医がより正確な診断を下し、高額かつ実りのない薬物処置を回避することを可能にする。
【０１８６】
本明細書の中で使用されるように、標的成分の取り出しまたは分離とは、ソース流体中の標的成分の量を少なくとも5％、10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、75％、80％、85％、90％、95％、100％（完全な削減）減らすことをいう。
【０１８７】
血液からの病原体除去
いくつかの態様において、本明細書に示される装置、システムおよび方法は、敗血症関連の標的成分を、それを必要とする患者の血液から取り出すために使用される。本明細書の中で使用されるように、敗血症関連の標的成分とは、対象における敗血症の発症に寄与することができる任意の分子または生体粒子をいう。
【０１８８】
本明細書の中で使用されるように、「敗血症」とは、全身性微生物感染に対する体または対象の応答をいう。敗血症は、免疫無防備状態の患者の主要な死因であり、米国において年に200,000人を超える死亡の原因である。敗血症の発症は、急速に成長する感染因子が血液中に飽和し、対象の免疫学的浄化機構に打ち勝ったとき起こる。大部分の既存の治療は無効であり、対象は、血餅形成、低灌流、ショックおよび多臓器不全が原因で死亡することができる。
【０１８９】
いくつかの態様において、本明細書に示される装置、システムおよび方法は、処置を必要とする対象を処置するための従来の治療と組み合わせて使用される。たとえば、本明細書に示される装置、システムおよび方法は、敗血症処置のための従来の治療、たとえば殺真菌剤とともに使用される。もう一つの例において、本明細書に記載される装置、システムおよび方法は、癌を病む対象を処置するために使用される。方法は、対象から得られた生物学的流体から癌細胞を取り出すこと、および化学療法、放射線療法、ステロイド、骨髄移植、幹細胞移植、成長因子投与、ATRA（全トランスレチノイン酸）投与、ヒスタミン二塩酸塩（セプレン）投与、インターロイキン-2（プロロイキン）投与、ゲムツズマブオゾガマイシン（マイロターグ）投与、クロファラビン投与、ファルネシルトランスフェラーゼ阻害剤投与、デシタビン投与、MDR1阻害剤（多剤耐性タンパク質）投与、三酸化ヒ素投与、リツキシマブ投与、シタラビン（ara-C）投与、アントラサイクリン（たとえばダウノルビシンまたはイダルビシン）投与、イマチニブ投与、ダサタニブ投与、ニロチニブ投与、プリン類似物（たとえばフルダラビンなど）投与、アレムツズマブ（抗CD52）投与、（フルダラビンとシクロホスファミド）、フルダラビン投与、シクロホスファミド投与、ドキソルビシン投与、ビンクリスチン投与、プレドニゾロン投与、レナリドマイド投与、フラボピリドール投与またはその中の任意の組み合わせをはじめとするさらなる処置を提供することを含む。いくつかの態様において、本明細書に示される装置、システムおよび方法は、任意の他の治療を対象に提供することなく、処置を必要とする対象を処置するために使用される。たとえば、本明細書に示される装置、システムおよび方法は、敗血症処置、生物学的流体からの病原体および／または毒素除去を必要とする対象の敗血症処置、生物学的流体からの病原体および／または毒素除去のために使用される。
【０１９０】
いくつかの態様において、本明細書に記載される装置、システムおよび方法は、ソース流体から標的成分を精製または濃縮するために使用される。たとえば、本明細書に記載される装置、システムおよび方法は、化学反応の生成物または細胞培養において産生される分子を精製するために使用することができる。
【０１９１】
本発明者らは、病原体除去に関してマイクロ流体装置のインビボ試験をすでに実施している。病原体除去のためのマイクロ流体装置のインビボ試験は、真菌病原体を静脈注射されたウサギにおいて試験した。マイクロ流体装置は、マイクロ流体装置を通しての30分間の連続血液灌流（12mL/時）の後でさえ、ウサギによって十分に耐容された。静脈注射ののち数分で健康な脾臓が微生物の大部分を濾過することを減らすために、より生理学的に適切な敗血症動物モデルを使用することができる。たとえば、ラット腹腔内敗血症モデル（Weinstein et al., Infect. Immun., 1974, 10(6): 1250-1255）を確立して、広域スペクトルオプソニンを使用するマイクロ流体装置の効能を決定または実証することができる。このモデルは、Dr. Andrew Onderdonk（Onderdonk et al, Infect. Immun., 1974, 10(6): 1255-1259）によって開発され、1979年以来、すべての主要な抗生物質の承認に使用されている。
【０１９２】
散在性敗血症は、1匹のラットから盲腸コネンツ（conents）の接種物または公知の細菌もしくは真菌微生物培養物を別のラットの腹腔内に移植することによって作り出される。盲腸接種物は複雑であり、条件的生物（たとえば大腸菌、エンテロコッカス(Enter occoccus)、ストレプトコッカス(Steptococcus)およびスタフィロコッカス(Staphyloccocus）ならびに偏性嫌気性菌（たとえばバクテロイデス(Bacteroides)、プレボテーラ(Prevotella)、クロストリジウム(Clostridium)およびフゾバクテリウム(Fusobacterium)の混合物を含有する。ラットにおいて起こる感染プロセスは、大腸の外傷、たとえば銃創、刺創、外傷後腸破裂および結腸手術中の偶発的な腹膜汚損ののちヒトにおいて起こるであろう感染プロセスに似ている。
【０１９３】
マイクロ流体装置の試験は、ラットモデルにおいて、MBLでコーティングされた磁性ビーズを用いて実施することができる。感染性病原体の移植ののち時間とともにラットから採取された血液試料中、病原体数を定量化することができ、これらの試料中で微生物を検出してから24時間後、血液浄化実験を開始することができる。カテーテルをラットの二つの大腿静脈中に外科手術的に配置することができ、輸血ポンプを使用してヘパリン化血をバイオミメティック脾臓装置中に再循環させることができ（流量＜100mL/時）、健康なドナーラットからの適合血を使用して回路を満たすことができる。血液を装置に3時間（ラットの血液全量がシステム中を何度も通過するのに十分な期間）通したのち、血液浄化効率を決定することができ、また、その後5日にわたってラット生存率を計測することができる。
【０１９４】
したがって、本明細書において提供されるものは、はじめに感染源を特定しなければならないことがなく、血液に含まれる病原体を取り出すための、ロバストであり、ポータブルであり、高流量の連続流を処理することができ、有疾患対象、患者または兵士の末梢血管に容易に挿入される血液浄化装置である。
【０１９５】
ソース流体からの希薄細胞集団の単離および濃縮
本発明のいくつかの局面において、本明細書に記載される方法、装置およびシステムは、ソース流体から希薄細胞集団、たとえば幹細胞、前駆細胞、癌細胞または胎児細胞を単離し、濃縮するために使用することができる。患者の全血量を装置の中に通して循環させることができるため、本方法を使用して低頻度集団を特定することができる。そのような細胞集団は、ソース流体中に存在する細胞の小さな部分を表す場合があり、他のやり方では単離または濃縮することが困難である場合がある。
【０１９６】
希薄細胞集団を単離または濃縮することができるソース流体は、そのような細胞が存在し得る任意の流体試料であることができる。いくつかの態様において、ソース流体は、自然な状態では流体形態で見られる生物学的試料、たとえば全血、血漿、血清、羊水、臍帯血、リンパ液、脳脊髄液、尿、痰、胸水、涙、乳、乳頭吸引液および唾液である。他の態様において、バイオ流体試料は、希薄細胞集団を単離または濃縮し得る固形または半固形の組織、臓器または他の生物学的試料から調製される流体試料である。そのような態様においては、本明細書に記載される方法および装置における使用のために、単一細胞集団が組織または臓器から調製され、バッファー、たとえば血清を含有する食塩水中に再懸濁されてもよい。そのような単一細胞懸濁液は、当業者に公知の任意の方法、たとえばスライド、酵素処理または組織ディソシエータを使用する手作業的方法を使用して調製されてもよい。本明細書に記載される方法および装置における使用のために単一細胞懸濁液を調製し得る組織および臓器は、非限定的に、骨髄、胸腺、糞便、皮膚切片、脾臓組織、膵臓組織、心臓組織、肺組織、脂肪組織、結合組織、上皮下組織、上皮組織、肝臓組織、腎臓組織、子宮組織、呼吸組織、胃腸組織、尿生殖管組織および癌組織を含む。
【０１９７】
局面の一つまたは複数の態様においては、本明細書に記載される方法、装置およびシステムを使用して、幹細胞のような希薄な細胞集団を、単離および濃縮に備えて、その希薄な細胞集団に特異的な一つまたは複数のマーカー、たとえば細胞表面マーカーによって特定することができる。したがって、そのような態様においては、希薄な細胞集団の上または中に存在するマーカーの一つまたは複数に特異的な結合分子に結合またはコンジュゲートした磁性粒子を使用することができる。いくつかの態様において、アフィニティー分子は、マーカーに特異的な抗体または抗原結合フラグメントである。いくつかの態様において、希薄な細胞集団の上または中に見られる一つまたは複数のマーカーに特異的な一つまたは複数のアフィニティー分子が磁性粒子にコンジュゲートされる。たとえば、一つの磁性粒子を、各アフィニティー分子が希薄な細胞集団と対応する異なるマーカーに特異的である多数の異なるアフィニティー分子にコンジュゲートさせることができる。もう一つの例においては、各磁性粒子が単一の細胞マーカーに特異的なアフィニティー分子にコンジュゲートまたは結合されている磁性粒子の組み合わせが使用され、そのような粒子の組み合わせが、希薄な細胞集団を単離または濃縮するために使用される。一つまたは複数の態様において、希薄な細胞集団は幹細胞または前駆細胞集団である。
【０１９８】
例示的な細胞マーカーは、非限定的に、以下のマーカー：c-Myc、CCR4、CD15（SSEA-1、ルイスX）、CD24、CD29（インテグリンβ1）、CD30、CD49f（インテグリンα6）、CD9、CDw338（ABCG2）、E-カドヘリン、Nanog、Oct3/4、Smad2/3、So72、SSEA-3、SSEA-4、STAT3（pS727）、STAT3（pY705）、STAT3、TRA-1-60、TRA-1-81、CD117（SCF R、c-kit）、CD15（SSEA-1、ルイスX）、VASA（DDX4）、CD72、サイトケラチン7、Trop-2、GFAP、S100B、Nestin、Notch1、CD271（p75、NGFR/NTR）、CD49d（インテグリンα4）、CD57（HNK-1）、MASH1、ニューロゲニン3、CD146（MCAM、MUC18）、CD15s（シアリルルイスx）、CD184（CXCR4）、CD54（ICAM-1）、CD81（TAPA-1）、CD95（Fas/APO-1）、CDw338（ABCG2）、Ki-67、Noggin、So71、So72、ビメンチン、α−シヌクレイン（pY125）、α−シヌクレイン、CD112、CD56（NCAM）、CD90（Thy-1）、CD90.1（Thy-1.1）、CD90.2（Thy-1.2）、ChAT、コンタクチン、ダブルコルチン、GABA A受容体、Gad65、GAP-43（ニューロモジュリン）、GluRデルタ2、GluR2、GluR5/6/7、グルタミンシンターゼ、Jagged1、MAP2（a+b）、MAP2B、mGluRlアルファ、mGluRl、N-カドヘリン、ニューロフィラメントNF-H、ニューロフィラメントNF-M、ニューロピリン-2、ニカストリン、P-糖タンパク、p150 Glued、Pax-5、PSD-95、セロトニン受容体5-HT 2AR、セロトニン受容体5-HT 2BR、SMN、シナプシンI、シナプトフィシン、シナプトタグミン、シンタキシン、タウ、TrkB、Tubby、チロシンヒドロキシラーゼ、ビメンチン、CD140a（PDGFRα）、CD44、CD44H（Pgp-1、H-CAM）、CRABP2、フィブロネクチン、Sca-1（Ly6A/E）、β-カテニン、GATA4、HNF-1β（TCF-2）、N-カドヘリン、HNF-1α、Tat-SF1、CD49f（インテグリンα6）、Gad67、ニューロピリン-2、CD72、CD31（PECAM1）、CD325（M-カドヘリン）、CD34（Mucosialin、gp105-120）、NF-YA、CD102、CD105（エンドグリン）、CD106（VCAM-1）、CD109、CD112、CD116（GM-CSF受容体）、CD117（SCF R、c-kit）、CD120a（TNF受容体タイプI）、CD120b（TNF受容体タイプII）、CD121a（IL-1受容体タイプI/p80）、CD124（IL-4受容体α）、CD141（トロンボモジュリン）、CD144（VE-カドヘリン）、CD146（MCAM、MUC18）、CD147（ニューロテリン）、CD14、CD151、CD152（CTLA-4）、CD157、CD166（ALCAM）、CD18（インテグリンβ2鎖、CR3/CR4）、CD192（CCR2）、CD201（EPCR）、CD202b（TIE2）（pY1102）、CD202b（TIE2）（pY992）、CD202b（TIE2）、CD209、CD209a（CIRE、DC-SIGN）、CD252（OX-40リガンド）、CD253（TRAIL）、CD262（TRAIL-R2、DR5）、CD325（M-カドヘリン）、CD36、CD45（白血球共通抗原、Ly-5）、CD45R（B220）、CD49d（インテグリンα4）、CD49e（インテグリンα5）、CD49f（インテグリンα6）、CD54（ICAM-1）、CD56（NCAM）、CD62E（E-セレクチン）、CD62L（L-セレクチン）、CD62P（P-セレクチン）、CDw93（ClqRp）、Flk-1（KDR、VEGF-R2、Ly-73）、HIF-1α、IP-10、α-アクチニン、アネキシンVI、カベオリン-2、カベオリン-3、CD66、CD66c、コネキシン-43、デスミン、マイオジェニン、N-カドヘリン、CD325（E-カドヘリン）、CD10、CD124（IL-4受容体α）、CD127（IL-7受容体α）、CD38、HLA-DR、末端トランスフェラーゼ（TdT）、CD41、CD61（インテグリンβ3）、CD11c、CD13、CD114（G-CSF受容体）、CD71（トランスフェリン受容体）、PU.l、TER-119/赤血球細胞（Ly-76）、CaMキナーゼIV、CD164、CD201（EPCR）、CDw338（ABCG2）、CDw93（ClqRp）、MRP1、Notch1、P-糖タンパク質、WASP（ウィスコットアルドリッチ症候群タンパク質）、Acrp30（アジポネクチン）、CD151、β-エノラーゼ（ENO-3）、アクチン、CD146（MCAM、MUC18）、MyoD、IGFBP-3、CD271（p75、NGFR/NTR）、CD73（エ��ト-5'-ヌクレオチダーゼ）およびTAZの一つまたは複数を含むことができる。
【０１９９】
本明細書の中で使用されるように、語「単離」および「単離方法」とは、標的成分がソース流体から取り出されるプロセスをいう。細胞の単離に関して、語「単離」および「単離方法」とは、細胞または細胞集団が、それがはじめに見いだされた対象もしくは流体試料またはそのような細胞の子孫から取り出されるプロセスをいう。本明細書の中で使用されるように、単離された細胞の集団に関して使用される語「単離された集団」とは、ソース流体から取り出され、分離された細胞の集団またはそのような試料中に見られる細胞の混合もしくは不均質集団をいう。そのような混合集団は、たとえば、単離された血液から得られた末梢血単核細胞の集団または組織試料の細胞懸濁液、たとえば脾臓から調製された単一細胞懸濁液を含む。一つまたは複数の態様において、単離された集団は、細胞が単離または濃縮された不均質集団に比べて実質的に純粋な細胞集団である。本明細書に記載されるこの局面およびすべての局面の一つまたは複数の態様において、単離された集団は、単離された前駆細胞集団である。一つまたは複数の態様においては、単離された細胞または細胞集団、たとえば前駆細胞の集団をインビトロで、たとえば成長因子またはサイトカインの存在においてさらに培養して、単離された細胞集団または実質的に純粋な細胞集団中の細胞の数をさらに増大させる。そのような培養は、当業者に公知の任意の方法を使用して実施することができる。一つまたは複数の態様においては、本明細書に開示される方法によって得られる、単離された、または実質的に純粋な前駆細胞集団を、のちに、第二の対象に導入する、または細胞集団がはじめに単離された対象に再び導入する（たとえば同種異系移植）。
【０２００】
本明細書の中で使用されるように、特定の細胞集団に関する語「実質的に純粋な」とは、細胞集団全体を構成する細胞に対して少なくとも約75％、少なくとも約80％、少なくとも約85％、少なくとも約90％、少なくとも約95％、少なくとも約98％または少なくとも約99％純粋である細胞の集団をいう。換言するならば、本明細書に開示される方法を使用して単離される前駆細胞の集団に関して、語「実質的に純粋」または「本質的に精製された」とは、本明細書の中で定義される前駆細胞ではない細胞を約25％未満、約20％未満、約15％未満、約10％未満、約9％未満、約8％未満、約7％未満、約6％未満、約5％未満、約4％未満、約4％未満、約3％未満、約2％未満、約1％未満または約1％未満しか含有しない前駆細胞の集団をいう。
【０２０１】
いくつかの態様において、希薄な細胞集団は、本明細書に記載される方法、システムおよび装置を使用して濃縮される。語「濃縮する」または「濃縮された」とは、本明細書の中で互換可能に使用され、一つのタイプの細胞、たとえば前駆細胞の収率（分画）が、出発バイオ流体試料、たとえば培養物またはヒト全血中のそのタイプの細胞の分画に対して少なくとも15％、少なくとも20％、少なくとも25％、少なくとも30％、少なくとも35％、少なくとも40％、少なくとも45％、少なくとも50％、少なくとも55％、少なくとも60％、少なくとも65％、少なくとも70％または少なくとも75％増していることをいう。
【０２０２】
ソース流体からの癌細胞の取り出し
本明細書に記載される方法、システムおよび装置はまた、癌処置のための治療、たとえば血液学的悪性疾患または他の臓器部位からの転移性細胞のような癌の危険がある、または癌を有する患者または対照から得られるソース流体中に存在する癌細胞の取り出しに使用するための新規な利点を提供することができる。一つまたは複数の態様において、癌細胞は、ALL、B-CLL、CML、AML癌細胞または乳房、肺、腎臓、脳、脊髄、肝臓、脾臓、血液、気管支、中枢神経系、子宮頸部、結腸、直腸および虫垂、大腸、小腸、膀胱、精巣、卵巣、骨盤、リンパ節、食道、子宮、胆管、膵臓、胆嚢、ブドウ膜、網膜、上部気道消化管（たとえば口唇、口腔（口）、鼻腔、副鼻腔、咽頭および喉頭）、卵巣、副甲状腺、松果腺、下垂体、前立腺、結合組織、骨格筋、唾液腺、甲状腺、胸腺、尿道もしくは外陰部からの癌細胞である。
【０２０３】
本明細書の中で使用されるように、「血液学的悪性疾患」とは、血液、骨髄およびリンパ節に影響するタイプの癌をいう。これら三つは免疫系を介して密接に接続されているため、三つのうちの一つに影響する疾病はしばしば他の二つにも影響する。リンパ腫は厳密にはリンパ節の疾患であるが、多くの場合、骨髄に転移して血液に影響し、ときには異常タンパクを産生する。
【０２０４】
血液学的悪性疾患は、二つの主要な血液細胞系統、すなわち骨髄細胞系およびリンパ細胞系に由来し得る。骨髄細胞系は通常、顆粒球、赤血球、血小板、マクロファージおよびマスト細胞を産生し、リンパ細胞系はB、T、NKおよび血漿細胞を産生する。リンパ腫、リンパ性白血病および多発性骨髄腫は、リンパ系から生じる病態であり、急性および慢性骨髄性白血病、骨髄異形成症候群および骨髄増殖性疾患は、起源が骨髄である癌細胞を含む。
【０２０５】
局面のいくつかの態様において、ALL、B-CLL、CMLまたはAMLのような癌を有する、または癌の危険にある対象が、本明細書に記載される方法、装置およびシステムを使用して処置される。そのような態様において、本明細書に記載される方法、装置およびシステムは、癌を有する、または癌の危険にある対象から得られたソース流体から癌細胞を取り出すために使用される。いくつかの態様において、ソース流体は、対象から得られる血液または骨髄のような生物学的流体である。
【０２０６】
いくつかの態様においては、対象から得られたソース流体から癌細胞を取り出すために、一つまたは複数のマーカー、たとえば癌細胞集団に特異的な細胞表面マーカーに特異的な結合分子が使用される。したがって、そのような態様においては、癌細胞集団の上または中に存在するマーカーの一つまたは複数に特異的な結合分子に結合またはコンジュゲートした磁性粒子を使用することができる。いくつかの態様において、結合分子は、癌細胞集団の上または中に存在するマーカーに特異的な抗体または抗原結合フラグメントである。たとえば、いくつかの態様においては、本明細書に記載される方法、装置およびシステムを使用して、CLL細胞上のみに存在するB細胞軽鎖に特異的なモノクローナル抗体を磁性粒子に結合またはコンジュゲートさせることができ、そのようなコンジュゲートさせた磁性粒子を、CLLを有する対象からの流体試料と接触させて、CLL細胞を取り出すことができる。
【０２０７】
いくつかの態様においては、癌細胞集団の上または中に見られる一つまたは複数のマーカーに特異的な一つまたは複数の結合分子が磁性粒子にコンジュゲートされる。たとえば、一つの磁性粒子を多数の異なるアフィニティー分子にコンジュゲートさせることができ、各結合分子が、癌細胞集団と対応する異なるマーカーに特異的である。もう一つの例においては、磁性粒子の組み合わせが使用され、各磁性粒子が一つのタイプの結合分子、たとえば癌細胞表面マーカーに特異的な抗体にコンジュゲートまたは結合され、そしてそのような粒子の組み合わせが、癌細胞集団を単離または濃縮するために使用される。
【０２０８】
例示的な癌マーカーは、非限定的に、CD19、CD20、CD22、CD33、CD52、単一型表面IgM、CD10、Bcl-6、CD79a、CD5、CD23および末端デオキシトランスフェラーゼ（TdT）を含む。白血病のような癌細胞に特有である、またはその上で増加すると識別されている任意のさらなるマーカーもまた、本明細書に記載される方法、装置およびシステムの範囲に含まれる。
【０２０９】
本明細書に記載される方法、装置およびシステムの範囲内で有用な他の癌抗原は、たとえば、PSA、Her-2、Mic-1、CEA、PSMA、mini-MUC、MUC-1、HER2受容体、マモグロブリン、ラビリンチン、SCP-1、NY-ESO-1、SSX-2、N末端ブロックされた可溶性サイトケラチン、43kDヒト癌抗原、PRAT、TUAN、Lb抗原、癌胎児性抗原、ポリアデニル酸ポリメラーゼ、p53、mdm-2、p21、CA15-3、腫瘍性タンパク質18／スタスミンおよびヒト腺性カリクレイン、黒色腫抗原などを含む。
【０２１０】
本明細書に記載される局面の他の態様において、方法およびシステムは、癌を有する、または癌の危険にある対象から得られたソース流体から標的癌細胞を取り出すことを含み、さらに、取り出した癌細胞を遺伝子分析に付して、その癌の原因または性質を特定することを含む。そのような特定が、高められた処置モダリティおよび効能を可能にすることができる。理論に拘束されることを望まないが、これはさらに、本明細書に記載される方法、装置およびシステムが個人化医療処置において使用されることを可能にする。たとえば、取り出された細胞に対するそのような遺伝子解析を使用して、AML素因に関与する原因の染色体転座イベントのどれが対象のAMLを生じさせているのかを特定する、たとえば10番染色体と11番染色体との間で転座が起こっていると特定することができる。
【０２１１】
本明細書の中で使用されるように、「癌」とは、周辺組織を侵襲し、新たな身体部位に転移する傾向にある新生物細胞の増殖を特徴とする様々な悪性新生物のいずれかをいい、また、そのような悪性新生物成長を特徴とする病的状態をいう。血管が、体の他の場所に転移し、拡散するための導管を提供する。そして、転移部位に到達すると、癌細胞は新たな血液供給ネットワークを確立しようとする。本明細書に開示される方法に含まれるものは、非限定的に、すべてのタイプの癌腫および肉腫、たとえば肛門、膀胱、胆管、骨、脳、乳房、子宮頸部、結腸／直腸、子宮内膜、食道、眼、胆嚢、頭頸部、肝臓、腎臓、喉頭、肺、縦隔（胸）、口、卵巣、膵臓、陰茎、前立腺、皮膚、小腸、胃、脊髄、尾骨、精巣、甲状腺および子宮に見られる癌腫および肉腫をはじめとする癌の処置を受ける対象である。癌腫のタイプは、乳頭腫／癌、絨毛癌、内胚葉洞腫瘍、奇形腫、腺腫／腺癌、黒色腫、線維腫、脂肪腫、平滑筋腫、横紋筋腫、中皮腫、血管腫、骨腫、軟骨腫、神経膠腫、リンパ腫／白血病、扁平上皮癌、小細胞癌、大細胞未分化癌、基底細胞癌および副鼻腔未分化癌を含む。肉腫のタイプは、軟部組織肉腫、たとえば歯槽軟部肉腫、血管肉腫、皮膚線維肉腫、デスモイド腫瘍、線維形成性小円形細胞腫瘍、骨外性軟骨肉腫、骨外性骨肉腫、線維肉腫、血管周囲細胞腫、血管肉腫、カポジ肉腫、平滑筋肉腫、脂肪肉腫、リンパ管肉腫、リンパ肉腫、悪性線維性組織球腫、神経線維肉腫、横紋筋肉腫、滑膜肉腫およびアスキン腫瘍、ユーイング肉腫（原始神経外胚葉性腫瘍）、悪性血管内皮腫、悪性神経鞘腫、骨肉腫および軟骨肉腫を含む。
【０２１２】
本明細書に記載される方法、装置およびシステムはまた、治療（放射線または化学）に対する癌患者の患者特異的応答および一般的応答を決定するのに有用である。たとえば、処置レジメンの開始の前後に循環性の腫瘍細胞を対象から単離し、分析することができる。本明細書に記載される方法、装置およびシステムはまた、癌病期分類および／または早期悪性度診断を決定するために使用することもできる。たとえば、遊離粒子および細胞結合粒子の容易な検出のために磁性粒子を標識でタグ付けすることができる。また、分離された細胞を病期特異的マーカーに関して分析することができる。癌の病期は、その癌がどれほど拡散したかの記述子である（通常はI期〜IV期）。病期は、多くの場合、腫瘍のサイズ、どれほど深く浸入しているか、隣接臓器を侵襲しているかどうか、どれほど多くのリンパ節に転移しているか（しているならば）、および遠隔臓器にも拡散しているかどうかを考慮する。診断における病期が最も強力な生存率予測子であり、多くの場合、病期に基づいて処置が変更されるため、癌病期分類は重要である。処置は病期と直接的に関連するため、正しい病期分類はきわめて重要である。誤った病期分類は、不適切な処置および患者生存率の実質的低下を招くことができる。一つの細胞の見落としが、タグ付けミスを意味し、癌の予想されない深刻な拡散を招く可能性がある。
【０２１３】
本明細書の中で使用されるように、語「処置する」または「処置」とは、疾病の発現を防ぐ、または減速させることが目的である治療的処置および予防的措置の両方をいう。例によって限定されることを望まないが、疾病が癌であるならば、腫瘍の発現、癌の拡散を遅らせる、または不適切な増殖もしくは細胞塊、たとえば癌に伴う病態、疾病もしくは障害の少なくとも一つの効果もしくは症候を減らすことが処置とみなされるであろう。本明細書に定義される一つまたは複数の症候または臨床マーカーが減るならば、処置は一般に「有効」である。
【０２１４】
または、疾病の進行が低下または停止するならば、処置は「有効」である。すなわち「処置」は、症候またはマーカーの改善を含むだけでなく、処置の非存在において予想されるであろう症候の進行または悪化の休止または少なくとも減速をも含む。有益な、または所望の臨床結果は、非限定的に、検出可能または検出不可能を問わず、一つまたは複数の症候の緩和、疾病の程度の低下、疾病の安定化（すなわち悪化しない）状態、疾病進行の遅延または減速、疾病状態の寛解または緩和および緩解（部分的または全部）を含む。「処置」はまた、処置を受けない場合の余命に比べての余命の延長を意味する。処置を必要とする者は、すでに癌の診断を受けた者および転移による二次性腫瘍を発症する可能性のある者を含む。
【０２１５】
いくつかの局面において、本明細書に記載される方法、装置およびシステムは、分析およびソース流体中の標的成分の存在の検出のために使用することができる。ソース流体からの分離ののち、そのような標的成分の検出のための当技術分野において公知の任意の方法を使用して標的成分を分析することができる。たとえば、標的成分は、標識、たとえば色素、抗体、標的成分と結合し、容易に検出可能である分子または標的成分と結合し、標識とコンジュゲートしている分子でタグ付けすることができる。または、光学的技術、たとえば顕微鏡検査法、位相差イメージングなどのような他の方法を標的成分の検出に用いることもできる。
【０２１６】
捕集流体は、捕集流体がまだ捕集マイクロチャネルの中にあるとき分析されることもできるし、捕集流体の一部分が取り出され、取り出された部分が標的成分の存在に関して分析されることもできる。いくつかの態様においては、捕集流体からの磁性粒子を捕集流体から分離し、結合した標的成分の存在に関して分析することができる。いくつかの態様においては、捕集チャネルの出口ポートが、標的成分を分析するために使用されるインラインまたはオンチップ診断装置に接続されることができる。この態様において、インラインまたはオンチップ診断装置は、磁気的に結合した標的成分をインライン分析および試験に付し、たとえば相対的に小さな量のバイオ流体中の低濃度病原体の検出を提供するために、磁場勾配を使用して磁気的に結合した標的成分の動きを制御することができる。たとえば、磁場勾配を使用して、磁気的に結合した標的成分を捕集流体から分離または単離したのち、色素、抗体、非標識光学または固体検出技術の一つまたは複数を使用して分析することができる。
【０２１７】
アルミニウムから製作された中心ボディを含むマイクロ流体装置の態様を使用して、本発明者らは、1μm磁性ビーズに結合したカンジダ・アルビカンスを血液から418mL/時で約90％の単離効率で単離することができた。さらに、二つのマイクロ流体装置を並列に使用して、本発明者らは、1μmWT-MBL磁性ビーズに結合したカンジダ・アルビカンスを血液から418mL/時で85％超の単離効率で単離することができた。
【０２１８】
本明細書に記載される局面の一つまたは複数の態様において、本発明の多重化装置は、血液凝結を誘発することなく、または他の血液細胞もしくは分子成分の有意な損失を生じさせることなく、生きた真菌病原体の85％超を全血から浄化することができた。いくつかのそのような態様において、全血は836mLの流量で流れることができる。結果は、本明細書に記載される新規な多重化マイクロ流体−マイクロ磁気細胞分離設計が、標的成分分離効率を維持しながらもはるかに高い処理量を提供するということを明らかに実証し、ひいては、血液浄化のような臨床用途のためのそれらの価値を確認させる。
【０２１９】
マイクロ流体−マイクロ磁気細胞分離装置の従来の設計に対する本設計の革新は、それが、粒子を取り出すために、（a）捕集流体の第二の連続ストリーム（たとえば食塩水）または（b）二つの層流ストリームの間の安定な境界の維持（US2009-0078614およびUS2009-0220932にすでに記載されているマイクロ流体装置における中心的要素である）のいずれをも使用しないということを含む。したがって、本システムは、その簡素さおよびロバストさによって改良されている。また、血液と食塩水との間の流体力学の不均衡のせいで血液が失われたり希釈されたりすることはない。このバイオミメティック設計は、血液流量が相対的に低速かつ偶発性であり、オプソニン化病原体が保持される脾洞をまねたものである。そして、捕集チャネル中の食塩水を使用して「洞」を定期的に洗い流し、これが、リンパ濾胞の中を通過する老廃物およびリンパ液の浸透流をまねる。
【０２２０】
流体洗浄
図20は、本明細書に記載されるマイクロ流体装置を使用して、磁性ビーズに結合した標的成分を取り出すために流体を処理する方法のフローチャートを示す。図20に示すように、2002において、捕集流体を捕集チャネルに汲み入れ、移送チャネルおよびソースチャネルのいくらかまたは全部に満たすことができる。2004において、ソース流体をたとえば混合によって磁性粒子と合わせることができる。磁性ビーズは、ソース流体中の標的成分が磁性ビーズに結合することを可能にするアフィニティーコーティングを含むことができる。2006において、たとえば電磁石にパワーを印加することにより、または永久磁石をソースチャネルに対して所定の位置に配置することにより、磁場勾配をソースチャネルに印加することができる。2008において、ソース流体をソースチャネルに汲み入れ、その中に通して、磁性ビーズ（およびそれに結合した任意の標的成分）を磁場勾配に暴露する。2010において、磁性ビーズおよび標的成分は移送チャネルの中を通って移動して捕集チャネルに到達する。2012において、システムは、所定量の磁性ビーズが捕集チャネルの中に蓄積し、捕集チャネルが放出されなければならないかどうかを決定するためにチェックする。これは、所定量のソース流体流ののち、または所定期間ののちであることもできるし、あるいはセンサからの信号に基づくこともできて、捕集流体を捕集チャネルの中に流して、捕集チャネルを洗い流し、磁性ビーズを捕集チャネルの外に放出することができる。放出操作の間、放出操作の期間だけソース流体流を低下または停止させることができる。十分な磁性ビーズが捕集チャネルの中に蓄積していないならば、プロセスは2008に戻り、ソース流体はソースチャネルの中に流れ続ける。
【０２２１】
概して、方法は、まず、標的成分に付着した磁性粒子を含有するソース流体をマイクロ流体装置内のソース流体チャネルの中に通すこと、捕集流体をマイクロ流体装置内の捕集流体チャネルの中に配置して、捕集流体チャネルが一つまたは複数の別々の移送チャネルを介してソース流体と連絡するようにすること、および磁場勾配をソース流体に印加して、磁場勾配が磁性粒子および磁性粒子結合標的成分をしてソース流体チャネルから少なくとも一つの別個の移送チャネルを介して捕集流体チャネルの中へと移動させるようにすることを含む。
【０２２２】
ソース流体をソース流体チャネルに供給する前に、アフィニティー／結合分子でコーティングされた磁性粒子をソース流体の中に加えることができる。いくつかの態様においては、連続的なソース流体、たとえば血液の流れを維持しながらも、より長いビーズ−病原体インキュベーション期間を可能にする半バッチ混合プロセスが提供される。そのようなプロセスはまた、血液濃縮装置、血液加温装置および酸素添加技術を使用する従来の持続的静静脈血濾過ユニットへの統合を可能にする。いくつかのさらなる態様においては、浄化された生物学的流体が生物学的系、たとえば敗血症患者に戻される前にすべての残りの磁性粒子を取り出すために、超高効率磁気トラップのようなさらなる安全性特徴が、本明細書に記載される装置に加えられる。
【０２２３】
所望の標的成分を取り出したのち、「浄化された」ソース流体および／または標的成分を含有する捕集流体をさらなる処理、たとえば検出または分析のために移送することができる。本発明のいくつかの態様においては、浄化された流体をソースに戻すことができる。生物学的流体の場合、浄化された生物学的流体を、もともとの生物学的系または別の対象もしくは培地、生物学的足場、バイオリアクタなどに戻すことができる。いくつかの態様においては、浄化された生物学的流体を、もともとの生物学的系に戻す前に、後処理、たとえばさらなる処理、濾過または（血液）加温プロセスに付すことが望ましいことがある。さらに、望むならば、「浄化された」ソース流体の少なくとも一部分をソース流体チャネルの中に再循環させることもできる。
【０２２４】
また、捕集流体および磁性粒子の少なくとも一部分を捕集チャネルから捕集することもできる。磁性粒子は、磁性粒子のいずれかが標的成分を含有するかどうかを検出する前に、捕集流体から分離することができる。分離した磁性粒子を分析して、磁性粒子に付着した標的成分の量を定量化することができる。
【０２２５】
方法はさらに、捕集流体中の磁性粒子がマイクロ流体装置から取り出される選択された量の期間、流れを開始させることを含むことができる。捕集流体の通過はさらに、捕集流体を不規則な、または周期的な間隔で捕集流体チャネルの中に間欠的に通すことを含むことができる。
【０２２６】
この局面の一つまたは複数の態様において、ソース流体は、血液、臍帯血、血清、血漿、尿、液化糞便試料、脳脊髄液、羊水、リンパ液、粘液、涙、気管吸引物、痰、食塩水、バッファー、生理食塩水または細胞培地を含む群における一つまたは複数から選択される。
【０２２７】
この局面の一つまたは複数の態様において、捕集流体は等張食塩水である。
【０２２８】
この局面の一つまたは複数の態様において、標的成分は、病原体、幹細胞、癌細胞、胎児細胞、血液細胞もしくは免疫細胞、サイトカイン、ホルモン、抗体、血液タンパク質または分子もしくは化学毒素からなる群より選択される。
【０２２９】
本明細書に開示される様々な局面は、以下の番号付き項目の一つまたは複数によって記載されることができる。
1.  （i）a. 第一の外面上の、ソース入口とソース出口との間に接続されたソースチャネル、
b. 第二の外面上の、捕集入口と捕集出口との間に接続された捕集チャネル、および
c. 該ソースチャネルと該捕集チャネルとを接続している少なくとも一つの移送チャネル
を含む中心ボディ、
（ii）該中心ボディの該第一の外面と接触している第一のラミネート層であって、該ソース入口が該第一のラミネート層の外面上のソース入口ポートと連通しており、該ソース出口が該第一のラミネート層の該外面上のソース出口ポートと連通しており、かつ該第一のラミネート層と該中心ボディの該第一の外面とが該ソースチャネルを画成している、第一のラミネート層、
（iii）該中心ボディの該第二の外面と接触している第二のラミネート層であって、該捕集入口が該第二のラミネート層の外面上の捕集入口ポートと連通しており、該捕集出口が該第二のラミネート層の該外面上の捕集出口ポートと連通しており、かつ該第二のラミネート層と該中心ボディの第二の外面とが該捕集チャネルを画成している、第二のラミネート層、ならびに
（iv）該捕集チャネルに隣接して配置され、かつ該ソースチャネルの中を流れる流体に磁場勾配を印加し、該ソースチャネル中の標的成分を少なくとも一つの該移送チャネルまたは該捕集チャネルの中に移動させるように構成された一つまたは複数の磁場勾配ソース
を含む、マイクロ流体装置。
2.  （i）ソース流体から取り出される標的成分を含むソース流体をソースチャネルに送るための、ソース入口ポートに接続された流体ソース、および
（ii）捕集流体を捕集チャネルに送って該捕集チャネルおよび少なくとも一つの移送チャネルを満たすための、捕集入口ポートに接続された捕集流体ソース
をさらに含む、項目1のマイクロ流体装置。
3.  ソースチャネル、捕集チャネルまたは少なくとも一つの移送チャネルの少なくとも一つの流体接触面が、抗凝固面である、項目1または2のマイクロ流体装置。
4.  流体接触面が、液体を注入した滑りやすい多孔質面（SLIPS）である、項目3のマイクロ流体装置。
5.  流体接触面が抗凝固剤でコーティングされている、項目3または4のマイクロ流体装置。
6.  第一のラミネート層が約0.01mm〜約10mmの厚さを有する、項目1〜5のいずれかのマイクロ流体装置。
7.  第一のラミネート層が約0.07mm〜約0.1mmの厚さを有する、項目6のマイクロ流体装置。
8.  第二のラミネート層が約0.01mm〜約10mmの厚さを有する、項目1〜7のいずれかのマイクロ流体装置。
9.  第二のラミネート層が約0.07mm〜約0.1mmの厚さを有する、項目6のマイクロ流体装置。
10.  ソース入口に接続され、かつ複数の磁性粒子をソース流体に送るように適合されたインラインミキサ装置をさらに含む、項目1〜9のいずれかのマイクロ流体装置。
11.  a. ソース入口、または
b. ソース出口
に直接的または間接的に接続されたインラインバブルトラップ装置をさらに含む、項目1〜10のいずれかのマイクロ流体装置。
12.  ソースチャネルと捕集チャネルとの間の距離が約10μm〜約10mmである、項目1〜11のいずれかのマイクロ流体装置。
13.  ソースチャネルと捕集チャネルとの間の距離が約500μmである、項目12のマイクロ流体装置。
14.  ソースチャネルおよび捕集チャネルが、独立して、約1mm〜約10cmの長さ、約0.1mm〜約100mmの幅および約0.1mm〜約20mmの深さを有する、項目1〜13のいずれかのマイクロ流体装置。
15.  ソースチャネルおよび捕集チャネルが実質的に同様な寸法を有する、項目1〜14のいずれかのマイクロ流体装置。
16.  ソースチャネルが、約25mmの長さ、約2mmの幅および約0.6mmの深さを有する、項目1〜15のいずれかのマイクロ流体装置。
17.  捕集チャネルが、約25mmの長さ、約2mmの幅および約0.6mmの深さを有する、項目1〜16のいずれかのマイクロ流体装置。
18.  少なくとも一つの移送チャネルが約200μm×10mm〜約1mm×100mmの断面寸法を有する、項目1〜17のいずれかのマイクロ流体装置。
19.  少なくとも一つの移送が約400μm×2mmの断面寸法を有する、項目18のマイクロ流体装置。
20.  移送チャネルの間隔が約10μm〜約5mmである、項目1〜19のいずれかのマイクロ流体装置。
21.  移送チャネルの間隔が約3mmである、項目20のマイクロ流体装置。
22.  約2cm〜約100cmの長さ、約2cm〜約100cmの幅および約2cm〜約100cmの幅を有する、項目1〜21のいずれかのマイクロ流体装置。
23.  約128mmの長さ、約57mmの幅および約2mmの深さを有する、項目1〜22のいずれかのマイクロ流体装置。
24.  ソースチャネルが、約25mmの長さ、約2mmの幅および約0.6mmの深さを有し、捕集チャネルが、約25mmの長さ、約2mmの幅および約0.6mmの深さを有し、少なくとも一つの移送が約400μm×2mmの断面寸法を有し、かつ移送チャネルの間隔が約3mmである、約128mmの長さ、約57mmの幅および約2mmの深さを有する項目1〜23のいずれかのマイクロ流体装置。
25.  移送チャネルの少なくとも一つがソースチャネルに対して90°未満の角度に配向されている、項目1〜24のいずれかのマイクロ流体装置。
26.  中心ボディ、第一のラミネート層または第二のラミネート層が生体適合性材料から製作されている、項目1〜25のいずれかのマイクロ流体装置。
27.中心ボディ、第一のラミネート層または第二のラミネート層がFDA承認血液適合性材料から製作されている、項目1〜26のいずれかのマイクロ流体装置。
28.  中心ボディ、第一のラミネート層または第二のラミネート層が、アルミニウム、ポリジメチルシロキサン、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリメチルメタクリレート、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレンポリスルホン、ポリカーボネート、ポリメチルペンテン、ポリプロピレン、ポリフッ化ビニリデン、多結晶シリコン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリスルホン、アクリロニトリルブタジエンスチレン、ポリアクリロニトリル、ポリブタジエン、ポリ（ブチレンテレフタレート）、ポリ（エーテルスルホン）、ポリ（エーテルエーテルケトン）、ポリ（エチレングリコール）、スチレン−アクリロニトリル樹脂、ポリ（トリメチレンテレフタレート）、ポリビニルブチラール、ポリ二フッ化ビニリデン、ポリ（ビニルピロリドン）、ステンレス鋼、チタン、白金、合金、セラミックスおよびガラス、非磁性金属ならびにそれらの任意の組み合わせからなる群より選択される材料から製作されている、項目1〜27のいずれかのマイクロ流体装置。
29.  磁場勾配が、ソースチャネル中の標的成分を少なくとも一つの捕集チャネルの中に移動させるのに十分である、項目1〜28のいずれかのマイクロ流体装置。
30.  ソース流体が、血液、血漿、血清、泌乳産物、乳、羊水、腹水、痰、唾液、尿、精液、脳脊髄液、気管支吸引液、汗、粘液、液化糞便試料、滑液、リンパ液、涙、気管吸引物およびそれらの任意の混合物からなる群より選択される生物学的流体である、項目1〜29のいずれかのマイクロ流体装置。
31.  ソース流体が、水、有機溶媒、食塩水、糖溶液、炭水化物溶液、脂質溶液、核酸溶液、炭化水素、酸、ガソリン、石油、液化食品、ガスおよびそれらの任意の混合物からなる群より選択される非生物学的流体である、項目1〜30のいずれかのマイクロ流体装置。
32.  捕集流体が、水、有機溶媒、食塩水、糖溶液、炭水化物溶液、脂質溶液、核酸溶液、炭化水素、酸、ガソリン、石油、液化食品、ガスおよびそれらの任意の混合物からなる群より選択される、項目1〜31のいずれかのマイクロ流体装置。
33.  捕集流体が、等張食塩水、生物学的流体、生体適合性流体または生物学的流体代用物である、項目32のマイクロ流体装置。
34.  捕集流体中の標的成分を分析するように適合された、捕集出口に接続されたインライン診断装置をさらに含む、項目1〜33のいずれかのマイクロ流体装置。
35.  インライン診断装置が、捕集流体中の標的成分を捕集チャンバの中に集めるように適合された、捕集チャンバに隣接した磁場勾配ソースを含む、項目34のマイクロ流体装置。
36.  a. ソース流体がソースチャネルの中を1mL/時〜2000mL/時の流量で流れ、かつ
b. 捕集流体が捕集チャネルの中を1mL/時〜2000mL/時の流量で流れる、
項目1〜35のいずれかのマイクロ流体装置。
37.  標的成分が、磁場勾配によって引き寄せられるかまたははね返される、項目1〜36のいずれかのマイクロ流体装置。
38.  標的成分が、磁場勾配によって引き寄せられるかまたははね返される粒子に結合される、項目1〜37のいずれかのマイクロ流体装置。
39.  標的成分が、磁場勾配によって引き寄せられるかまたははね返される粒子に結合している結合／アフィニティー分子に結合される、項目1〜38のいずれかのマイクロ流体装置。
40.  結合／アフィニティー分子が、抗体、抗原、タンパク質、ペプチド、核酸、受容体分子、受容体のリガンド、レクチン、炭水化物、脂質、アフィニティー結合対の一方のメンバーおよびそれらの任意の組み合わせからなる群より選択される、項目39のマイクロ流体装置。
41.  結合／アフィニティー分子が、MBL（マンノース結合レクチン）、FcMBL（マンノース結合レクチンに融合したIgG Fc）、AKT-FcMBL（配列AKT（アラニン、リジン、トレオニン）のN末端アミノ酸トリペプチドを有する、マンノース結合レクチンに融合したIgG Fc）およびそれらの任意の組み合わせからなる群より選択される、項目39または40のマイクロ流体装置。
42.  結合／アフィニティー分子が、配列番号：1、配列番号：2、配列番号：3、配列番号：4、配列番号：5、配列番号：6、配列番号：6、配列番号：7、配列番号：8およびそれらの任意の組み合わせから選択されるアミノ酸配列を含む、項目39〜41のいずれかのマイクロ流体装置。
43.  前記粒子が常磁性である、項目38〜42のいずれかのマイクロ流体装置。
44.  前記粒子が0.1nm〜500μmの範囲のサイズである、項目38〜43のいずれかのマイクロ流体装置。
45.  前記粒子が、球形、棒状、楕円形、円柱形または円板形である、項目38〜44のいずれかのマイクロ流体装置。
46.  標的成分が、生細胞または死細胞（原核生物または真核生物）、ウイルス、細菌、真菌、酵母、原生動物、微生物、寄生生物などからなる群より選択される生体粒子／病原体である、項目1〜45のいずれかのマイクロ流体装置。
47.  標的成分が、
a.クリプトコッカス・ネオフォルマンス(Cryptococcus neoformans)、カンジダ・アルビカンス(Candida albicans)、カンジダ・トロピカリス(Candida tropicalis)、カンジダ・ステラトイデア(Candida stellatoidea)、カンジダ・グラブラタ(Candida glabrata)、カンジダ・クルセイ(Candida krusei)、カンジダ・パラシローシス(Candida parapsilosis)、カンジダ・ギリエルモンジィ(Candida guilliermondii)、カンジダ・ビスワナチイ(Candida viswanathii)、カンジダ・ルシタニエ(Candida lusitaniae)、ロドトルラ・ムチラギノーザ(Rhodotorula mucilaginosa)、アスペルギルス・フミガーツス(Aspergillus fumigatus)、アスペルギルス・フラーブス(Aspergillus flavus)、アスペルギルス・クラバタス(Aspergillus clavatus)、クリプトコッカス・ネオフォルマンス(Cryptococcus neoformans)、クリプトコッカス・ローレンティ(Cryptococcus laurentii)、クリプトコッカス・アルビダス(Cryptococcus albidus)、クリプトコッカス・ガッティ(Cryptococcus gattii)、ヒストプラスマ・カプスラーツム(Histoplasma capsulatum)、ニューモシスチス・イロベチー(Pneumocystis jirovecii)（またはニューモシスチス・カリニ(Pneumocystis carinii)）、スタキボトリス・チャータラム(Stachybotrys chartarum)およびそれらの任意の組み合わせからなる群より選択される真菌または酵母、
b. 炭疽菌、カンピロバクター、コレラ、ジフテリア、腸内毒素原性大腸菌（E. coli）、ジアルジア属、淋菌、ヘリコバクターピロリ（Helicobacter pylori）、ヘモフィルスインフルエンザB、判別不能ヘモフィルスインフルエンザ、髄膜炎菌、百日咳菌、肺炎球菌、サルモネラ菌、赤痢菌、連鎖球菌B、グループA連鎖球菌、破傷風菌、ビブリオコレラ菌（Vibrio cholerae）、エルシニア、ブドウ球菌（Staphylococcus）、シュードモナス（Pseudomonas）種、クロストリジウム（Clostridia）種、結核菌（Mycobacterium tuberculosis）、らい菌（Mycobacterium leprae）、リステリア菌（Listeria monocytogenes）、チフス菌（Salmonella typhi）、志賀赤痢菌（Shigella dysenteriae）、ペスト菌（Yersinia pestis）、ブルセラ（Brucella）種、レジオネラ・ニューモフィラ（Legionella pneumophila）、リケッチア（Rickettsiae）、クラミジア（Chlamydia）、ウェルチ菌（Clostridium perfringens）、ボツリヌス菌（Clostridium botulinum）、黄色ブドウ球菌（Staphylococcus aureus）、梅毒トレポネーマ（Treponema pallidum）、ヘモフィルスインフルエンザ、梅毒トレプトネーマ（Treptonema pallidum）、肺炎桿菌（Klebsiella pneumoniae）、緑膿菌（Pseudomonas aeruginosa）、クリプトスポリジウム・パルバム（Cryptosporidium parvum）、肺炎連鎖球菌（Streptococcus pneumoniae）、ボルデテラ・パータシス（Bordetella pertussis）、ナイセリア・メニンギチジス（Neisseria meningitides）およびそれらの任意の組み合わせからなる群より選択される細菌、
c. 赤痢アメーバ(Entamoeba histolytica)、プラズモディウム(Plasmodium)種、リーシュマニア(Leishmania)種、トキソプラズマ(Toxoplasmosis)、ぜん虫(Helminth)およびそれらの任意の組み合わせからなる群より選択される寄生生物、
d. HIV-1、HIV-2、肝炎ウイルス（B型およびC型肝炎を含む）、エボラウイルス、西ナイルウイルス、およびヘルペスウイルス、たとえばHSV-2、アデノウイルス、デング熱血清型1〜4、エボラ、エンテロウイルス、単純ヘルペスウイルス1または2、インフルエンザ、日本ウマ脳炎、ノーウォーク、パピローマウイルス、パルボウイルスB19、風疹、麻疹、ワクチニア、水痘、サイトメガロウイルス、EBウイルス、ヒトヘルペスウイルス6、ヒトヘルペスウイルス7、ヒトヘルペスウイルス8、痘瘡ウイルス、水疱性口内炎ウイルス、A型肝炎ウイルス、B型肝炎ウイルス、C型肝炎ウイルス、D型肝炎ウイルス、E型肝炎ウイルス、ポリオウイルス、ライノウイルス、コロナウイルス、インフルエンザウイルスA、インフルエンザウイルスB、麻疹ウイルス、ポリオーマウイルス、ヒトパピローマウイルス、呼吸器合胞体ウイルス、アデノウイルス、コクサッキーウイルス、デングウイルス、ムンプスウイルス、狂犬病ウイルス、ラウス肉腫ウイルス、黄熱病ウイルス、エボラウイルス、マールブルグウイルス、ラッサ熱ウイルス、東部ウマ脳炎ウイルス、日本脳炎ウイルス、セントルイス脳炎ウイルス、マレーバレー熱ウイルス、西ナイルウイルス、リフトバレー熱ウイルス、ロタウイルスA、ロタウイルスB、ロタウイルスC、シンドビスウイルス、ヒトT細胞白血病ウイルス1型、ハンタウイルス、風疹ウイルス、サル免疫不全ウイルスおよびそれらの任意の組み合わせからなる群より選択されるウイルス、または
e. （a）〜（d）の任意の組み合わせ
である、項目46のマイクロ流体装置。
48.  標的成分が、幹細胞、癌細胞、前駆細胞、免疫細胞、血液細胞、胎児細胞などからなる群より選択される細胞である、項目46のマイクロ流体装置。
49.  標的成分が、ホルモン、サイトカイン、タンパク質、ペプチド、プリオン、レクチン、オリゴヌクレオチド、分子または化学毒素およびそれらの任意の組み合わせからなる群より選択される、項目1〜48のいずれかのマイクロ流体装置。
50.  （i）項目1〜49のいずれかのマイクロ流体装置、
（ii）ソースチャネルに接続され、かつソース流体から取り出される標的成分を含むソース流体を該ソースチャネル送る流体ソース、
（iii）該ソースチャネルに接続され、かつ該ソース流体を該ソールチャネルに汲み入れるように適合されたソースポンプ、
（iv）該ソースチャネルおよび該流体ソースに接続され、かつ該ソース流体を磁性粒子と混合するように適合されたソースミキサ、
（v）捕集入口に接続され、かつ捕集流体を第一の捕集チャネルに送り、標的成分を少なくとも一つの移送チャネルから該捕集チャネルの中に引き込み、そして該標的成分を該捕集チャネルから放出するように適合された捕集流体ソース、
（vi）該捕集入口および該捕集流体ソースに接続され、かつ該捕集流体を該捕集チャネルの中に汲み入れるように適合された捕集ポンプ、ならびに
（vii）プロセッサと対応するメモリとを有し、かつ
a. 該ソースチャネルの中を通過するソース流体の流れを制御するためのソースポンプ、および
b. 該捕集チャネルの中を通過する該捕集流体の流れを制御するための捕集ポンプ
に結合されている制御装置
を含む、システム。
51.  捕集出口に接続され、かつ捕集流体中の標的成分を分析するように適合されたインライン診断装置をさらに含む、項目50のシステム。
52.  インライン診断装置が、第一の捕集流体中の標的成分を捕集チャンバの中に集めるように適合された、捕集チャンバに隣接した磁場勾配ソースを含む、項目51のシステム。
53.  インライン診断装置が、色素、抗体、非標識光学技術または固体検出技術の一つまたは複数を使用して標的成分を分析する、項目51または52のシステム。
54.  磁場勾配が、ソースチャネル中の標的成分を捕集チャネルの中に移動させるのに十分である、項目50〜53のいずれかのシステム。
55.  i.項目1〜50のいずれかのマイクロ流体装置を提供する段階、
ii.ソース流体から取り出される／分離される標的成分を含むソース流体をソースチャネルの中に流す段階、
iii.捕集流体を捕集チャネルの中に提供する段階、
iv.磁場勾配を該ソースチャネル中の該ソース流体に印加して、それによって該標的成分を少なくとも一つの移送チャネルの一つの中に移動させる段階
を含む、ソース流体を浄化する方法。
56.  捕集流体を捕集チャネルの中に流す段階をさらに含む方法であって、該捕集流体中の標的成分が該捕集チャネルから取り出される、項目55の方法。
57.  捕集流体を捕集チャネルの中に連続的に流す段階をさらに含む方法であって、該捕集流体中の標的成分が該捕集チャネルから取り出される、項目55または56の方法。
58.  捕集流体を捕集チャネルの中に周期的間隔で流す段階をさらに含む方法であって、該捕集流体中の標的成分が該捕集チャネルから取り出される、項目56または57の方法。
59.  ソース流体が、血液、血漿、血清、泌乳産物、乳、羊水、腹水、痰、唾液、尿、精液、脳脊髄液、気管支吸引液、汗、粘液、液化糞便試料、滑液、リンパ液、涙、気管吸引物およびそれらの任意の混合物からなる群より選択される生物学的流体である、項目55〜58のいずれかの方法。
60.  ソース流体が、水、有機溶媒、食塩水、糖溶液、炭水化物溶液、脂質溶液、核酸溶液、炭化水素、酸、ガソリン、石油、液化食品、ガスおよびそれらの任意の混合物からなる群より選択される非生物学的流体である、項目55〜58のいずれかの方法。
61.  捕集流体が、水、有機溶媒、食塩水、糖溶液、炭水化物溶液、脂質溶液、核酸溶液、炭化水素、酸、ガソリン、石油、液化食品、ガスおよびそれらの任意の混合物からなる群より選択される、項目55〜60のいずれかの方法。
62.  捕集流体が、等張食塩水、生物学的流体、生体適合性流体または生物学的流体代用物である、項目55〜61のいずれかの方法。
63.  標的成分が、磁場勾配によって引き寄せられるかまたははね返される、項目55〜62のいずれかの方法。
64.  標的成分が、磁場勾配によって引き寄せられるかまたははね返される粒子に結合される、項目55〜63のいずれかの方法。
65.  標的成分が、磁場勾配によって引き寄せられるかまたははね返される粒子に結合している結合／アフィニティー分子に結合される、項目55〜64のいずれかの方法。
66.  結合／アフィニティー分子が、抗体、抗原、タンパク質、ペプチド、核酸、受容体分子、受容体のリガンド、レクチン、炭水化物、脂質、アフィニティー結合対の一方のメンバーおよびそれらの任意の組み合わせからなる群より選択される、項目65の方法。
67.  結合／アフィニティー分子が、MBL（マンノース結合レクチン）、FcMBL（マンノース結合レクチンに融合したIgG Fc）、AKT-FcMBL（配列AKT（アラニン、リジン、トレオニン）のN末端アミノ酸トリペプチドを有する、マンノース結合レクチンに融合したIgG Fc）およびそれらの任意の組み合わせからなる群より選択される、項目65または66の方法。
68.  結合／アフィニティー分子が、配列番号：1、配列番号：2、配列番号：3、配列番号：4、配列番号：5、配列番号：6、配列番号：6、配列番号：7、配列番号：8およびそれらの任意の組み合わせから選択されるアミノ酸配列を含む、項目65〜67のいずれかの方法。
69.  前記粒子が常磁性である、項目64〜68のいずれかの方法。
70.  前記粒子が0.1nm〜1mmの範囲のサイズである、項目64〜69のいずれかの方法。
71.  前記粒子が、球形、棒状、楕円形、円柱形または円板形である、項目64〜70のいずれかの方法。
72.  標的成分が、生細胞または死細胞（原核生物または真核生物）、ウイルス、細菌、真菌、酵母、原生動物、微生物、寄生生物などからなる群より選択される生体粒子／病原体である、項目55〜71のいずれかの方法。
73.  標的成分が、
a. クリプトコッカス・ネオフォルマンス、カンジダ・アルビカンス、カンジダ・トロピカリス、カンジダ・ステラトイデア、カンジダ・グラブラタ、カンジダ・クルセイ、カンジダ・パラシローシス、カンジダ・ギリエルモンジィ、カンジダ・ビスワナチイ、カンジダ・ルシタニエ、ロドトルラ・ムチラギノーザ、アスペルギルス・フミガーツス、アスペルギルス・フラーブス、アスペルギルス・クラバタス、クリプトコッカス・ネオフォルマンス、クリプトコッカス・ローレンティ、クリプトコッカス・アルビダス、クリプトコッカス・ガッティ、ヒストプラスマ・カプスラーツム、ニューモシスチス・イロベチー（またはニューモシスチス・カリニ）、スタキボトリス・チャータラムおよびそれらの任意の組み合わせからなる群より選択される真菌または酵母、
b. 炭疽菌、カンピロバクター、コレラ、ジフテリア、腸内毒素原性大腸菌、ジアルジア属、淋菌、ヘリコバクターピロリ、ヘモフィルスインフルエンザB、判別不能ヘモフィルスインフルエンザ、髄膜炎菌、百日咳菌、肺炎球菌、サルモネラ菌、赤痢菌、連鎖球菌B、グループA連鎖球菌、破傷風菌、ビブリオコレラ菌、エルシニア、ブドウ球菌、シュードモナス種、クロストリジウム種、結核菌、らい菌、リステリア菌、チフス菌、志賀赤痢菌、ペスト菌、ブルセラ種、レジオネラ・ニューモフィラ、リケッチア、クラミジア、ウェルチ菌、ボツリヌス菌、黄色ブドウ球菌、梅毒トレポネーマ、ヘモフィルスインフルエンザ、梅毒トレプトネーマ、肺炎桿菌、緑膿菌、クリプトスポリジウム・パルバム、肺炎連鎖球菌、ボルデテラ・パータシス、ナイセリア・メニンギチジスおよびそれらの任意の組み合わせからなる群より選択される細菌、
c. 赤痢アメーバ、プラズモディウム種、リーシュマニア種、トキソプラズマ、ぜん虫およびそれらの任意の組み合わせからなる群より選択される寄生生物、
d. HIV-1、HIV-2、肝炎ウイルス（B型およびC型肝炎を含む）、エボラウイルス、西ナイルウイルス、およびヘルペスウイルス、たとえばHSV-2、アデノウイルス、デング熱血清型1〜4、エボラ、エンテロウイルス、単純ヘルペスウイルス1または2、インフルエンザ、日本ウマ脳炎、ノーウォーク、パピローマウイルス、パルボウイルスB19、風疹、麻疹、ワクチニア、水痘、サイトメガロウイルス、EBウイルス、ヒトヘルペスウイルス6、ヒトヘルペスウイルス7、ヒトヘルペスウイルス8、痘瘡ウイルス、水疱性口内炎ウイルス、A型肝炎ウイルス、B型肝炎ウイルス、C型肝炎ウイルス、D型肝炎ウイルス、E型肝炎ウイルス、ポリオウイルス、ライノウイルス、コロナウイルス、インフルエンザウイルスA、インフルエンザウイルスB、麻疹ウイルス、ポリオーマウイルス、ヒトパピローマウイルス、呼吸器合胞体ウイルス、アデノウイルス、コクサッキーウイルス、デングウイルス、ムンプスウイルス、狂犬病ウイルス、ラウス肉腫ウイルス、黄熱病ウイルス、エボラウイルス、マールブルグウイルス、ラッサ熱ウイルス、東部ウマ脳炎ウイルス、日本脳炎ウイルス、セントルイス脳炎ウイルス、マレーバレー熱ウイルス、西ナイルウイルス、リフトバレー熱ウイルス、ロタウイルスA、ロタウイルスB、ロタウイルスC、シンドビスウイルス、ヒトT細胞白血病ウイルス1型、ハンタウイルス、風疹ウイルス、サル免疫不全ウイルスおよびそれらの任意の組み合わせからなる群より選択されるウイルス、または
e. （a）〜（d）の任意の組み合わせ
である、項目72の方法。
74.  標的成分が、幹細胞、癌細胞、前駆細胞、免疫細胞、血液細胞、胎児細胞などからなる群より選択される細胞である、項目72の方法。
75.  標的成分が、ホルモン、サイトカイン、タンパク質、ペプチド、プリオン、レクチン、オリゴヌクレオチド、分子または化学毒素、エキソソームおよびそれらの任意の組み合わせからなる群より選択される、項目55〜71のいずれかの方法。
76.  ソースチャネルの中を通過するソース流体の流れを開始する前に前記粒子を該ソース流体に加える段階をさらに含む、項目64〜75のいずれかの方法。
77.  ソースチャネルの中を通過するソース流体の流れを開始した後に前記粒子を該ソース流体に加える段階をさらに含む、項目64〜75のいずれかの方法。
78.  捕集流体の少なくとも一部分を捕集チャネルから捕集する段階をさらに含む、項目55〜77のいずれかの方法。
79.  標的成分をさらに分離するために、ソース流体の一部分を二回目のパスのためにソースチャネルの中に再循環させる段階をさらに含む、項目55〜78のいずれかの方法。
80.  標的成分の少なくとも10％がソース流体から取り出される、項目55〜79のいずれかの方法。
81.  ソース流体がソースチャネルの中を1mL/時〜2000mL/時の速度で流れる、項目55〜80のいずれかの方法。
82.  捕集流体が捕集チャネルの中を1mL/時〜2000mL/時の速度で流れる、項目55〜81のいずれかの方法。
83.  捕集チャネルの中を通過する流量が間欠的である、項目55〜82のいずれかの方法。
84.  所定量のソース流体がソースチャネルの中を通過するまで捕集流体流がオフであり、その後、所定の流量で所定の期間、該捕集流体流がオンにされる、項目83の方法。
85.  捕集流体が捕集チャネルの中を流れる間、ソースチャネルの中の流れが止められる、項目84の方法。
86.  標的成分を含有する捕集流体を捕集流体コレクタの中に捕集する段階、少なくとも一種類の標的成分を該捕集流体コレクタから取り出す段階、および、免疫染色、培養、PCR、質量分析法および抗生物質感受性検査を含む群からのプロセスの一つまたは複数を使用して、取り出された標的成分を分析する段階をさらに含む、項目55〜85のいずれかの方法。
87.  捕集流体中の標的成分を分析するように適合された、捕集出口に接続されたインライン診断装置を提供する段階をさらに含む、項目55〜86のいずれかの方法。
88.  インライン診断装置が、捕集流体中の標的成分を捕集チャンバの中に集めるように適合された、捕集チャンバに隣接した磁場勾配ソースを含む、項目87の方法。
【０２３０】
いくつかの選択された定義
別段述べられない限り、または文脈から暗示されない限り、以下の語句は以下に提供される意味を含む。別段明示的に述べられない限り、または文脈から明らかでない限り、以下の語句は、それらの語または句が、それが関連する技術分野において獲得した意味を除外しない。発明の範囲は特許請求の範囲によってのみ限定されるため、これらの定義は、本明細書に記載される局面の特定の態様の説明に役立つように提供されるものであり、請求項に係わる発明を限定することを意図したものではない。さらに、文脈によって別段求められない限り、単数形の語は複数を含み、複数形の語は単数形を含むものとする。
【０２３１】
本明細書の中で使用されるように、語「含む」は、本発明にとって有用である組成物、方法およびそれらの各構成要素を参照して使用されるが、有用であるかどうかにかかわらず指定されていない要素の包含をも受け入れる。
【０２３２】
本明細書の中で使用される語「本質的に〜からなる」は、所与の態様に関して求められる要素を参照する。この語は、本発明のその態様の基本的および新規または機能的な特徴に実質的に影響しないさらなる要素の存在を許す。
【０２３３】
語「〜からなる」とは、態様の説明において述べられていない任意の要素を除外する、本明細書に記載される組成物、方法およびそれらの各構成要素を参照する。
【０２３４】
実施例以外または他のやり方で指示される以外、本明細書において使用される成分または反応条件の量を表すすべての数値は、すべての場合において語「約」によって修飾されるものと理解されるべきである。百分率に関連して使用される場合の語「約」は、参照される値の±5％を意味し得る。たとえば、約100は、95〜105を意味する。
【０２３５】
名詞の単数形は、文脈が別段明確に指示しない限り、複数の参照対象をも含む。同様に、語「または」は、文脈が明らかに別段指示しない限り、「および」を含むものと解釈される。したがって、たとえば、「方法」の参照は、本明細書に記載される、および／またはこの開示などを読んだ当業者に明らかになるタイプの一つまたは複数の方法および／または工程を含む。
【０２３６】
本明細書に記載されるものに類似した、または等しい方法および材料を本開示の実施または試験において使用することができるが、適当な方法および材料が以下に記される。語「含む」は「包含する」を意味する。略語「e.g.」はラテン語exempli gratiaに由来するものであり、本明細書の中では、非限定的な例を示すために使用される。したがって、略語「e.g.」は語「たとえば」と同義である。
【０２３７】
本明細書の中で使用されるように、「対象」とはヒトまたは動物をいう。通常、動物は、脊椎動物、たとえば霊長類、げっ歯類、家畜または狩猟動物である。霊長類は、チンパンジー、カニクイザル、クモザルおよびマカク、たとえばアカゲザルを含む。げっ歯類は、マウス、ラット、ウッドチャック、フェレット、ウサギおよびハムスターを含む。家畜および狩猟動物は、ウシ、ウマ、ブタ、シカ、バイソン、バッファロー、ネコ種、たとえば家ネコ、イヌ種、たとえばイヌ、キツネ、オオカミ、鳥類、たとえばニワトリ、エミュー、ダチョウおよび魚類、たとえばマス、ナマズおよびサケを含む。患者または対象は、前記の任意のサブセット、たとえば前記のすべてを含むが、一つまたは複数の群または種、たとえばヒト、霊長類またはげっ歯類を除く。本明細書に記載される局面の特定の態様において、対象は哺乳動物、たとえば霊長類、たとえばヒトである。語「患者」および「対象」は本明細書の中で互換可能に使用される。
【０２３８】
いくつかの態様において、対象は動物である。動物は、ヒト、非ヒト霊長類、マウス、ラット、ウサギ、イヌ、ネコ、ウマまたはウシであることができるが、これらの例に限定されない。ヒト以外の哺乳動物を、障害の動物モデルを表す対象として有利に使用することができる。
【０２３９】
対象は、本明細書に記載される任意の微生物または病原体によって生じる疾病または障害を病む、または有するものと事前に診断または特定されている対象であることができる。例としてのみ、対象は、敗血症、炎症性疾患または感染症と診断されていることができる。
【０２４０】
以下の実施例が本発明のいくつかの態様および局面を例示する。当業者には、本発明の真意または範囲を変えることなく様々な修飾、追加、置換などを実施することができ、そのような修飾および変更が、特許請求の範囲に定義される発明の範囲に包含されるということが明らかであろう。以下の実施例は本発明をいかなるやり方でも限定しない。
【実施例】
【０２４１】
実施例1：高流量マイクロフルイディクス
FDA承認血液適合性材料であるポリスルホンからマイクロ流体装置を製作した。装置を、片側を接着剤で覆われた光学的に明澄なフィルムによって積層した。以前、本発明者らは、360mL/時までの高流量で装置の能力を試験したことがあるが、血液は短期間しか注入されなかった。したがって、本発明者らは、健康なヒトドナーから捕集したヘパリン化ヒト全血を100および200mL/時の流量で2時間循環させた（図14）。血液を装置の中で循環させたのち、チャネルの中に残る血液をPBSバッファーによって洗浄した。装置中の剪断応力によって血餅は形成されなかった。しかし、非ヘパリン化ヒト全血を装置の中で2時間循環させたとき、本発明者らは、チャネル表面に付着したいくつかの大きな血餅を発見した。抗凝固面、たとえばSLIPSを装置に適用すると、この問題を解決することができる。
【０２４２】
さらに、本発明者らは、二つのポリスルホンベースのマイクロ流体装置を並列に接続して処理量を劇的に増加させた（合計836mL/時、各装置418mL/時）。本発明者らは、血液（CPDA-1添加）が、並列にリンクされた二つのマイクロ流体装置の中に分岐することを見事に実証し、そのとき、合計836mL/時の流量で二つの装置の間の流量の差は5％未満であると測定された（図15Aおよび15B）。これは、敗血症患者の大きな血液量を処理し、浄化するために本発明のマイクロ流体装置を使用することができるように多数のマイクロ流体装置を並列に統合することができることを示す。
【０２４３】
抗凝固性SLIP面を得るためのマイクロ流体装置は、高い温度および機械的応力に対する耐性を要する極限条件において作用する物理化学的プロセスの連続によって処理される。したがって、本発明者らは、アルミニウムを使用してマイクロ流体装置を製造した（図6）。アルミニウムは、容易な製作および化学蒸着、化学浄化プロセス、高温でのポリマー付着を含む多くの表面修飾プロセスに耐える能力を提供する。また、アルミニウム装置を光学的に明澄なフィルムによって積層したのち、本発明者らは、ヒト血液（CPDA-1を1単位添加）を418mL/時で5分間、装置の中に注入した。このデータは、アルミニウムDLT装置が、高い流量（一つの装置で418mL/時）でさえ、短期間では任意の血餅形成を生じさせないことを示した。
【０２４４】
実施例2：敗血症動物モデル
本発明者らは、従来のマイクロ流体装置設計に改良を加えて、1μmのMBLにコンジュゲートした磁性ビーズ結合病原体の単離効率を高めた。磁性ビーズ結合病原体を引き寄せるために装置全体における高い磁束密度勾配を強化するために、本発明者らは、上下のポリスルホン層に代えて、片側を接着剤でコーティングされた薄いポリマーフィルムを用い、このポリマーフィルムが、磁性ビーズ結合病原体が中を流れるボトム上で固定磁石と血液チャネルとの間の距離を減らす。磁石からの距離が増すとともに磁束密度勾配は劇的に減少するため、この改良された製作方法は、磁石表面の近くできわめて強力な磁力を利用することを可能にする。そのうえ、磁石の周囲の磁場をより正確に推定するためのコンピュータシミュレーション研究が、磁石の形状寸法を変更することによって磁力を改善することができることを明らかにした。図5A〜5Cに示すように、この新たな設計における磁束密度勾配は、多くて、従来の磁石セットアップの約103倍の大きさであると推定された。この理論的な推定は、これら二つの実験セットアップ、すなわち、単一磁石（4"×1"×1/8"、NdFeB N42）およびアセンブルした磁石（2"×1/4"×1/8"、厚さ全体で磁化されたNdFeB N42）から得られた単離効率を比較することによって証明された。
【０２４５】
そのうえ、本発明者らは、磁性ビーズ結合病原体が磁力によって引かれ、ソースチャネルから捕集チャネルの中に引かれるマイクロ流体装置中の移送チャネルの形状を変更した。従来の設計において、磁性ビーズ結合病原体は、おそらくは、円形のスルーホールの配列の間でチャネル壁に付着し、それが、単離された病原体を回収することを妨げることができる。したがって、本発明者らは移送チャネルの形状を変更した。本発明者らは、チャネルの中央に断面積2mm×400μmの移送チャネルまたはスリット(各チャネルの中に29のスリット、装置中に16の分岐チャネル）を製造して、すべての磁性ビーズおよびビーズ結合病原体がそのスリットに通して食塩水チャネルの中に引き込まれることができ、ビーズ結合病原体がDLT装置の壁に付着することができないことを保証した。この新たな特徴はまた、血液を浄化したのち、磁気的に単離された病原体を回収することができることを可能にした。
【０２４６】
本発明者らは、磁性ビーズ結合病原体を装置から捕集し、次いでそれらをポテトデキストロースプレート上で平板培養することにより、DLT装置中で単離された病原体の数を定量化した。結果は、単離された病原体をDLT装置から捕集することができることを明らかにした。対照的に、円形移送チャネルを有する従来装置は、おそらくは装置の下寄り血液チャネルネットワークの壁に付着したビーズ結合病原体のせいで、単離された病原体を捕集チャネルから回収することはできなかった。スリットを有するこの改良された設計は、敗血症患者の血液から捕獲された病原体の定量的および定性的分析を実施することを可能にすることができ、それが、副作用を回避し得る、より適切な抗生物質によって敗血症患者を処置するためのさらなる情報を臨床医に提供する。
【０２４７】
これらの改良された設計を一緒に組み合わせることが、図16に示すように、有意に改善された単離能力および増大した処理量につながった。本発明者らは、装置の新たな設計の単離効率を定量化した。各1μmのakt Fc MBLビーズおよび1μmの野生型MBLビーズに結合したカンジダ・アルビカンスをヒト血液（CPDA-1）に加え、本発明者らの改良されたDLT装置を使用して、418mL/時でさえ90％を超える効率で血液から取り出した。実施例1,1で詳述したように、並列にリンクされた二つの装置は、本発明者らが1μmのWT-MBL磁性ビーズ結合カンジダ・アルビカンスをヒト血液（CPDA-1）に添加した836mL/時の流量でさえ匹敵し得る結果（単離効率85％）を出した。並列に稼働する二つのDLT装置は、同様な単離結果（図15における、上DLT装置からの84.9％、下DLT装置からの85.6％）を出し、これは、血液が各DLT装置の中に等しく分配されたことをクロスチェックする。そのうえ、高められた磁力を利用するこの改良された設計はさらに、磁性ナノ粒子（直径114nm）を使用する細菌の効率的な単離を可能にして細菌をより効率的に捕獲することができる。対照実験として、本発明者らは、磁場を印加することなく、1μm磁性ビーズに結合したカンジダ・アルビカンスを含有する血液をDLT装置の中に流したが、病原体分離は認められなかった。
【０２４８】
加えて、本発明者らはまた、インラインミキサをDLTチューブに統合して、より現実的な敗血症血液浄化の実験条件を模倣する、遊離病原体を含有する血液からの病原体取り出し効率を測定した（図17）。高粘度溶液を混合するために開発された使い捨てインラインミキサ（OMEGA Engineering Inc., CT）は、ポリマーチューブ中にスパイラルバッフルを有する一連の混合要素からなる。磁性ビーズ（1μmのakt Fc MBL、3.5×108個/mL）を、7.1μL/分の流量で、添加されたカンジダ・アルビカンスを含有する血液が中を流れるチューブの中に導入したのち、蠕動ポンプとDLT装置との間に配置されたインラインミキサ中で血液および磁性ビーズを混合した。雄ウィスターラットの大腿静脈中の血液流量（18mL/時）を記載する以前の実験に基づいてこの条件におけるDLTシステムの流量（10mL/時）を仮定し、ラット敗血症モデルにおいてDLTシステムを稼働させると、さらに、体外DLTシステムが血液を循環させることができる最適な流量を明らかにすることができる。所与の条件（10mL/時、長さ50cmのチューブ）で、血液試料（CPDA-1、5mM CaCl2、カンジダ・アルビカンス添加）を、DLTシステムの中に流しながらビーズと約5分間混合したのち、添加されたカンジダ・アルビカンスの約88％を血液から除去した。
【０２４９】
最後に、実施例1に記載したように、本発明者らはまた、アルミニウムでDLT装置を製造して、DLT装置チャネルネットワーク上にSLIPS面を構築するためのより多くのオプションを探査した。アルミニウムDLT装置は、ポリスルホンDLT装置と同じ設計パラメータを有する。本発明者らは、アルミニウムDLT装置が、418mL/時で、匹敵し得る単離効率（約90％）で1μm磁性ビーズ結合カンジダ・アルビカンスを血液から単離することができることを確認した。
【０２５０】
実施例3：ラット敗血症モデル
本発明者らは、マイクロ流体装置およびチューブセットアップを変更して、マイクロ流体システムをラット敗血症モデルに調節した。ラットにおける小さな血液量が、晶質液を満たしてラットにおける血液の希釈効果を最小限にするための装置およびチューブの容積の減少を可能にした。改良された装置設計は、1.2mLの血液チャネルネットワークおよび1mLのチューブを有するが、従来の装置は、2.5mLが血液チャネルネットワークを満たすことを可能にした。そのうえ、血流中の気泡がインビボモデルで致命的な空気塞栓を生じさせることができるため、本発明者らはまた、マイクロ流体装置中の気泡を完全に除くために、バブルトラップ装置（#25014、www.restek.com）をDLTシステム（図18）と統合した。チューブ内で偶発的に発生する気泡を完全に取り除くことができる。過剰量の気泡がチューブに入るならば、バブルトラップ装置の前に、三方弁を介してそれらの気泡を取り除くことができる。
【０２５１】
他の態様が本発明の範囲および真意の範囲内である。たとえば、ソフトウェアの性質のせいで、上記機能は、ソフトウェア、ハードウェア、ファームウェア、ハードワイヤリングまたはこれらのいずれかの組み合わせを使用して実現することができる。機能を実現する特徴はまた、機能の部分が異なる物理的場所で実現されるように分散されることを含め、様々な位置に物理的に配置されてもよい。
【０２５２】
すでに示されていない程度に、本明細書に記載され、示された様々な態様の任意の一つを、本明細書に開示された他の態様のいずれかに示された特徴を組み込むようにさらに変更することもできることが当業者によって理解されるであろう。
【０２５３】
特定されたすべての特許および他の刊行物は、たとえば本発明に関連して使用される場合があるそのような刊行物に記載されている方法を説明し、開示するために、参照により明示的に本明細書に組み入れられる。それらの刊行物は、本出願の出願日よりも前の開示に関してのみ提供される。これに関するいかなる記載も、本発明者らが、先行発明のために、または他の理由のために、そのような開示に先立つ権利を有しないことを認めるものと解釈されるべきではない。これらの文献の内容に関する日付または提示に関するすべての記述は、本出願人に利用可能であった情報に基づくものであり、これらの文献の日付または内容の正確さのいかなる承認も構成しない。
【図１】
2014514060.tif 000012
【図２】
2014514060.tif 000013
【図３Ａ】
2014514060.tif 000014
【図３Ｂ】
2014514060.tif 000015
【図４】
2014514060.tif 000016
【図５Ａ】
2014514060.tif 000017
【図５Ｂ】
2014514060.tif 000018
【図５Ｃ】
2014514060.tif 000019
【図６】
2014514060.tif 000020
【図７】
2014514060.tif 000021
【図８Ａ】
2014514060.tif 000022
【図８Ｂ】
2014514060.tif 000023
【図９Ａ】
2014514060.tif 000024
【図９Ｂ】
2014514060.tif 000025
【図９Ｃ】
2014514060.tif 000026
【図９Ｄ】
2014514060.tif 000027
【図１０Ａ】
2014514060.tif 000028
【図１０Ｂ】
2014514060.tif 000029
【図１１】
2014514060.tif 000030
【図１２Ａ】
2014514060.tif 000031
【図１２Ｂ】
2014514060.tif 000032
【図１２Ｃ】
2014514060.tif 000033
【図１３Ａ】
2014514060.tif 000034
【図１３Ｂ】
2014514060.tif 000035
【図１４】
2014514060.tif 000036
【図１５】
2014514060.tif 000037
【図１６Ａ】
2014514060.tif 000038
【図１６Ｂ】
2014514060.tif 000039
【図１７Ａ】
2014514060.tif 000040
【図１７Ｂ】
2014514060.tif 000041
【図１８】
2014514060.tif 000042
【図１９】
2014514060.tif 000043
【図２０】
2014514060.tif 000044
【手続補正書】
【提出日】平成25年12月5日(2013.12.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１４４】
（v）MBLのネック＋炭水化物認識ドメイン（配列番号：5）
2014514060.tif 000045
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】配列表
【補正方法】追加
【補正の内容】
【配列表】
2014514060000001.app
【国際調査報告】
2014514060.tif 000046
2014514060.tif 000047
2014514060.tif 000048
2014514060.tif 000049