(57)【要約】  本明細書で、固形多孔質媒体のストリップを通る流体の静電作動に依存する、液体のデジタルマイクロ流体（ＤＭＦ）加工のための２つの関連技術が開示される。第１の技術では、異なるサイズの粒子を含むＤＭＦデバイス中の液滴が固形多孔質媒体を通って運ばれ、サイズに基づいて液滴へと粒子をろ過、濃縮、および回収し得る。第２の技術では、液体媒体のアリコートを固形多孔質媒体に直接添加し、それはそこでＤＭＦデバイス中に吸い上げられ、ろ液が液滴へと収集され得るようにする。両方の技術は、ＤＭＦデバイス上で全血から血漿を生成するために有用であり得る。この操作は、デジタルマイクロ流体の診断用途に対し広範囲に影響を有する。【選択図】図１Ａ
2020515387.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
異質の懸濁液のろ過のためのデジタルマイクロ流体ベースの方法であって、
ａ）デジタルマイクロ流体デバイス中の下部プレートと上部プレートとの間に多孔質材料を位置付けることであって、前記多孔質材料は予め選択されたサイズより小さい粒子がそこを通過することを可能にしつつ前記予め選択されたサイズより大きい粒子が通過するのを防ぐために予め選択された多孔度を有する、位置付けることと、
ｂ）異なるサイズの粒子を含む液滴を前記下部プレート上に配置された電極アレイ上に分配することおよび前記多孔質材料の第１の側から第２の側へ前記多孔質材料を通って前記液滴を運ぶような方法で前記電極アレイを作動させることであって、これにより前記予め選択されたサイズより小さい前記粒子が前記多孔質材料内を通過してろ過された液滴を形成し一方で前記予め選択されたサイズより大きい前記粒子が前記多孔質材料中にまたは前記第１の側の前記多孔質材料の表面に捕捉されるようになる、作動させることと、
ｃ）前記ろ過された液滴を前記多孔質材料から離れる方向に移動させるために前記電極アレイを作動させてさらなる処理を待つことと、
ｄ）前記多孔質材料の前記第２の側の前記電極アレイ上に再懸濁緩衝液の液滴を分配することおよび前記より大きい捕捉された粒子が前記多孔質材料から解放されかつ前記多孔質材料の前記第１の側の再懸濁緩衝液の前記液滴中に懸濁されるように前記多孔質材料の前記第２の側から前記第１の側に前記多孔質材料を通って再懸濁緩衝液の前記液滴を運ぶように前記電極アレイを作動させることと、
ｅ）再懸濁緩衝液の前記液滴を前記多孔質材料から離れて移動させるために前記電極アレイを作動させて任意にさらなる処理を待つことと
を含む、方法。
【請求項２】
前記多孔質材料は、任意の長さおよび対向する端を有する多孔質材料のストリップであり、かつ前記対向する端は、液体が前記対向する端から出るのを防ぐためにその中に埋め込まれた疎水性材料を備える、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記デジタルマイクロ流体デバイスは、単プレート操作のために構成される、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記デジタルマイクロ流体デバイスは、２プレート操作のために構成される、請求項１または２に記載の方法。
【請求項５】
前記多孔質材料は、液滴が多孔質材料の前記２つ以上のストリップを通されるように前記デジタルマイクロ流体デバイス中に連続的に配設される多孔質材料の２つ以上のストリップであり多孔質材料の前記ストリップが複数の異なるサイズを有する液滴をろ過するために減少させた孔径を有するように選択される、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記液滴は、ヒトまたは動物の流体の流体である、請求項１、２、３、または５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記液滴は、ヒトの血液、ヒトの精液および尿の液滴である、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記液滴は、ヒト血液の液滴でありかつ前記方法は、全血から血漿を生成するように構成される、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
異質の懸濁液のろ過のためのデジタルマイクロ流体ベースの方法であって、
ａ）デジタルマイクロ流体デバイス中の下部プレートと上部プレートとの間に多孔質材料を位置付けることであって、前記多孔質材料は予め選択されたサイズより小さい粒子がそこを通過することを可能にしつつ前記予め選択されたサイズより大きい粒子が通過するのを防ぐために予め選択された多孔度を有し、前記多孔質材料は前記上部プレートの縁を越えて延在する添加部位を有する、位置付けることと、
ｂ）異なるサイズの粒子を含むサンプル液滴を前記多孔質材料の前記添加部位に分配し前記サンプル液滴が前記多孔質材料中に吸い上げられるようにすることと、
ｃ）前記下部プレート上に配置された電極アレイ上に試薬を分配することおよび前記多孔質材料の第１の側から第２の側へ前記多孔質材料を通って前記液滴を運ぶような方法で前記電極アレイを作動させることであって、これにより前記予め選択されたサイズより小さい前記粒子は前記多孔質材料内から出て前記小さい粒子を有する粒子含有試薬液滴を前記第２の側にもたらし一方で前記予め選択されたサイズより大きい前記粒子は前記多孔質材料中に補足されたままである、作動させることと、
ｃ）前記粒子含有試薬液滴を前記多孔質材料から離れる方向に移動させるために前記電極アレイを作動させてさらなる処理を待つことと
を含む、方法。
【請求項１０】
予め選択された多孔度を有しその上に前記サンプル試薬が添加される前記添加部位に積層され得る分離膜を含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記多孔質材料は、任意の長さおよび対向する端を有する多孔質材料のストリップでありかつ前記添加部位に対向する多孔質ストリップの端は、前記ストリップの前記端から液体が出るのを防ぐためにその中に埋め込まれた疎水性材料を備える、請求項９または１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記デジタルマイクロ流体デバイスは、単プレート操作のために構成される、請求項９、１０または１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記デジタルマイクロ流体デバイスは、２プレート操作のために構成される、請求項９、１０または１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記液滴は、ヒトまたは動物の液体の流体である、請求項９〜１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記液滴は、ヒトの血液、ヒトの精液および尿の液滴である、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記液滴は、ヒト血液の液滴でありかつ前記方法は、全血から血漿を生成するために構成される、請求項１５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、デジタルマイクロ流体デバイスにおける少量の不均一懸濁液をろ過するためのデジタルマイクロ流体（ＤＭＦ）ベースの方法およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
マクロスケールでは遍在しているが、マイクロ流体デバイス内の均質混合物のろ過および／または分離は、近年の調査の対象となっている。マイクロ流体の分野では、誘電泳動（ＤＥＰ）、磁気法、および音響法（参考文献１）などの能動的技術、ならびに確定的横変位、クロスフローろ過、流体力学的ろ過、およびピンチフローろ過（ｐｉｎｃｈｅｄ  ｆｌｏｗ  ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ）を含む受動的技術（参考文献２）など、いくつかのろ過戦略が文書化されている。前者の能動的技術では、必要な外部操作フィールドを適用するために必要とされる機器によりマイクロ流体デバイスに複雑さおよびコストが加わり、一方で後者の受動的技術は多くの場合、ポンプおよびバルブシステム、ならびに粒子をろ過し分離するための連続フローを必要とする。マイクロ流体ベースのろ過システムに影響する別の典型的な課題は、デバイスを形成するために必要な製造方法が一般に、複雑なクリーンルームベースの技術を伴い、かつ異なるサイズまたはクラスの粒子をろ過できる構造を形成するために別個の設計を反復する必要があることである。
【０００３】
デジタルマイクロ流体（ＤＭＦ）は、静電気力を使用して、別個のピコリットル〜マイクロリットルサイズの液滴を操作することを含む、堅牢な液体処理技術である（参照文献３）。ＤＭＦは、従来の連続フローマイクロ流体とは異なり、チャネル内の連続フローではなく、液滴が、対向電極の上部プレートと、絶縁された駆動電極のアレイを担持する下部プレートとの間に挟まれる。この構成では、それぞれが別個のマイクロリアクターとして機能する個々の液滴を分配し、混合し、合流し、かつ分離することができるため、ＤＭＦは、強力なサンプル処理および化学処理技術となる。さらに重要なことに、ＤＭＦは、再構成可能であり、一般的なデバイスアーキテクチャを使用し、事実上無制限の操作の組み合わせのために再利用できる。
【０００４】
これまで、ＤＭＦデバイス内でのろ過および／または分離の例はほとんどなかった。ある方法は、固相抽出用デバイス内に形成された多孔質ポリマーモノリス（ＰＰＭ）ディスクを伴い（参考文献４）、他のアプローチでは、抗体機能化磁気ビーズを使用して、血液または血清などの複雑なマトリックスから生体分子を分離し、単離した（参考文献５）。これらの方法は成功したが、複雑で時間を要する製造ステップ（ＰＰＭディスクの製造）、特別に機能化された磁気ビーズ（およびステッパーモーターに取り付けられた磁石）、またはサンプルについて分析前にチップ外で希釈する必要があった。最後に、デバイス内の粒子を分離するために、重力および流体力を使用するＤＭＦ法が開発された（参考文献６）。しかし、この方法は、非浮揚性粒子および特定のサイズ範囲内の粒子を必要とするため、範囲が制限されていた。
【発明の概要】
【０００５】
本明細書では、固形の多孔質媒体のストリップを通る流体の静電作動に依存するＤＭＦの２つの関連技術を開示する。技術（１）では、異なるサイズの粒子を含むＤＭＦデバイス中の液滴が固形多孔質媒体を通って運ばれ、ろ過、濃縮、およびサイズに基づく液滴への粒子の回収を可能にする。技術（２）では、液体媒体のアリコートを固形多孔質媒体に直接添加し、そこでＤＭＦデバイス中に吸い上げ、ろ液を収集して、液滴にすることができる。両方の技術は、ＤＭＦデバイス上の全血から血漿を生成するために有用であり得る。この操作は、デジタルマイクロ流体の診断用途では、広範囲に影響を有する。
【０００６】
第１の実施形態では、不均一懸濁液をろ過するためのデジタルマイクロ流体ベースの方法が提供され、本方法は以下を含む：
ａ）デジタルマイクロ流体デバイス中の下部プレートと上部プレートとの間に多孔質材料を位置付けることであって、多孔質材料は予め選択されたサイズよりも小さい粒子を通過させつつ予め選択されたサイズよりも大きい粒子が通過するのを防ぐために予め選択された多孔度を有する、位置付けること。
ｂ）異なるサイズの粒子を含む液滴を下部プレートに配置された電極アレイに分配することおよび、この液滴を、多孔質材料を通じ多孔質材料の第１の側から第２の側へ運ぶような方法で電極アレイを作動させ、これにより予め選択されたサイズよりも小さい粒子が多孔質材料内を通過し一方で予め選択されたサイズよりも大きい粒子は多孔質材料中または第１の多孔質材料の表面に捕捉されるようにすること。
ｃ）ろ過させた液滴を多孔質材料から離れる方向に移動させるために電極アレイを作動させて、さらなる処理を待つこと。
ｄ）多孔質材料の第２の側の電極アレイ上に再懸濁緩衝液の液滴を分配することおよび電極アレイを作動させて再懸濁緩衝液の液滴を、多孔質材料を通って第２の側から第１の側に運び、捕捉されたより大きい粒子が多孔質材料から解放され再懸濁緩衝液の液滴中に懸濁されるようにすること。
ｅ）再懸濁緩衝液の液滴を多孔質材料から離れる方向に移動させるために電極アレイを作動させて、さらなる処理を待つこと。
【０００７】
第２の実施形態では、不均一懸濁液をろ過するためのデジタルマイクロ流体ベースの方法が提供され、この方法は以下を含む：
ａ）デジタルマイクロ流体デバイス中の下部プレートと上部プレートとの間に多孔質材料を位置付けることであって、多孔質材料は予め選択されたサイズよりも小さい粒子を通過できるようにしつつ予め選択されたサイズより大きい粒子が通過するのを防ぐために予め選択された多孔度を有し、多孔質材料は上部プレートの縁を越えて延在する添加部位を有する、位置付けること。
ｂ）異なるサイズの粒子を含むサンプル液滴を多孔質材料の添加部位に分配してサンプル液滴が多孔質材料中に吸い上げられるようにすること。
ｃ）下部プレートに配置された電極アレイ上に試薬を分配することおよび電極アレイを作動させて多孔質材料内を通って多孔質材料の第１の側から第２の側に液滴を運ぶようにし、予め選択されたサイズよりも小さい粒子が多孔質材料内から出てより小さい粒子を有する粒子含有試薬液滴を第２の側にもたらし一方で予め選択されたサイズより大きい粒子は多孔質材料中に補足されたままであること。
ｃ）粒子含有試薬液滴を多孔質材料から離れる方向に移動させるために電極アレイを作動させて、さらなる処理を待つこと。
【０００８】
以下の詳細な説明および図面を参照することにより、本開示の機能的および有利な態様のさらなる理解を実現できる。
【０００９】
ここでは、図面を参照して、単なる例として実施形態を説明する：
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１Ａ】流体中の異なるサイズの粒子を分離するために、多孔質膜を含むように改変されたＤＭＦデバイスを示す図である。
【図１Ｂ】図１Ｂ（ｉ）〜図１Ｂ（ｉｖ）は、本明細書に開示される分離プロセスでの異なるステップを実施する図１Ａのデバイスの順序を示す図である。
【図１Ｃ】図１Ａおよび１ＢのＤＭＦデバイスを使用した粒子分離実験の結果を示す写真（ＵＶ照明下で収集）を示す。
【図２Ａ】流体中の異なるサイズの粒子を分離するための２つの多孔質膜を含むように改変されたＤＭＦデバイスの別の実施形態を示す図である。
【図２Ｂ】図２Ｂ（ｉ）〜図２Ｂ（ｉｉｉ）は、本明細書に開示される分離プロセスでの異なるステップを実施する図２Ａのデバイスの順序を示す図である。
【図２Ｃ】図２Ｃ（ｉ）〜図２Ｃ（ｉｉ）は、図２ＡのＤＭＦデバイスを使用した分離実験の順序を示す写真である。
【図２Ｄ】図２Ｂの順序に示すように処理された全血アリコートの代表的な結果を示す図である。
【図２Ｅ】未処理の全血と比較した、図２Ｂの順序に示すように処理された全血アリコートの相対純度（赤血球数）を示す図である。
【図３】図１ＡのＤＭＦデバイスと比較して、異なる配向に配置された流体中の異なるサイズの粒子を分離するための多孔質膜を含むように改変されたＤＭＦデバイスの別の実施形態を示す図である。
【図４】流体中の複数の異なるサイズの粒子を分離するための、連続的に位置付けられた複数の多孔質膜を含むように改変されたＤＭＦデバイスの別の実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本開示の様々な実施形態および態様は、以下で論じられる詳細を参照して記載される。以下の説明および図面は、本開示を例示するものであり、本開示を限定するものと解釈されるべきではない。図は、一定の縮小比ではない。本開示の様々な実施形態を完全に理解するために、多数の特定の詳細が記載されている。しかし、ある例では、本開示の実施形態を簡潔に論じるために、周知のまたは従来の詳細は記載されていない。    
【００１２】
本明細書で使用される場合、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」および「含んでいる（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語は、包括的かつオープンエンドであり、排他的ではないと解釈されるものとする。具体的には、本明細書および特許請求の範囲で使用される場合、「含む」および「含んでいる」という用語およびそれらの変形は、指定された特徴、ステップまたは構成要素が含まれることを意味する。これらの用語は、他の特徴、ステップ、または構成要素の存在を除外するものと解釈されるものではない。
【００１３】
本明細書で使用される「例示的」という用語は、「例、事例、または例示として機能する」ことを意味し、本明細書で開示される他の構成よりも好ましいまたは有利であると解釈されるべきではない。
【００１４】
本明細書で使用される「約」および「およそ」という用語は、特性、パラメータ、および寸法の変動など、値の範囲の上限および下限に存在し得る変動を網羅することを意味する。非限定的な一例では、「約」および「およそ」という用語は、プラスまたはマイナス１０パーセント以下を意味する。
【００１５】
別に定義されない限り、本明細書で使用されるすべての技術用語および科学用語は、当業者に一般に理解されているのと同じ意味を持つように意図される。
【００１６】
本明細書で使用される場合、本開示の文脈における「粒子」という用語は、細胞などのバルク流体と区別できる流体媒体中のあらゆるものを意味する。
【００１７】
技術（１）では、粒子は、飽和された多孔質材料のストリップを通して液体を押し進める一連の電極に電圧を印加することにより液滴からろ過され、疎水性バリアを有する両端で固定されかつ、ＤＭＦデバイスの上部プレートと下部プレートとの間に挟まれる。多孔質媒体の孔径より大きい直径を有する粒子は、ストリップに捕捉されるようになり、一方で液体（多孔質媒体の孔径より小さい直径を有する粒子の懸濁液を含む）は、他の側に通過される。フィルターに捕捉された粒子は次いで、新しい液滴を、ストリップ内を通過させて反対方向に戻すことにより収集され得る。多孔質媒体を通って各方向に移動する液滴の数（および体積）を調整することにより、粒子を濃縮または希釈し得る。
【００１８】
図１Ａは、流体中の異なるサイズの粒子を分離するために、多孔質材料１２を含むように改変されたＤＭＦデバイス１０を示す。流体および多孔質材料１２は、駆動電極のアレイを担持するＤＭＦ下部プレート１６と上部プレートの対向電極１８との間に挟まれる。多孔質材料１２は、分離される粒子よりも小さい孔を含む任意の媒体であってよい。多孔質材料１２は、材料１２の端の周りの液体の吸い上げを防止するために材料１２の両端に配置される疎水性アンカー２０を含む。多孔質材料１２の非限定的な例としては、ポリマーベース、繊維ベース、またはこれら２つの何らかの組み合わせである多孔質膜が挙げられる。図１Ａは、ろ過されるように位置付けられた液滴２４を示す。
【００１９】
技術（１）の例示的な図解を図１Ｂに示し、予備データを図１Ｃに示す。図１Ｃでは、それぞれ０．３μｍおよび１０μｍの直径を有する赤色および緑色蛍光ビーズの混合物を含む液滴を、技術（１）を使用してＤＭＦデバイス１０で加工した。多孔質材料１２のストリップは、１０μｍの緑色粒子が捕捉されるようになり一方で液滴（２８）および赤色のより小さい粒子が通過するような孔径を有した。緑色の粒子を次に収集して、緩衝液の新鮮な液滴（３４）にした。
【００２０】
より詳細には、図１Ａ、図１Ｂおよび図１Ｃは技術（１）を示し、そこで図１Ａ〜図１Ｂ（ｉｖ）は、ＤＭＦデバイス上での液滴ろ過ステップおよび粒子再懸濁ステップを示す。図１Ａでは、前述のように、多孔質材料１２のストリップは、疎水性バリア２０を有する両端において、ＤＭＦデバイス１０の上部プレートまたは下部プレートに固定され（この場合はパラフィンワックスを介して）、かつ媒体１２がそれぞれ上部プレート１８と下部プレート１６との間にあるように、組み立てられる。多孔質材料１２の左側に示される液滴２４は、分配され、ろ過される準備ができている。ろ過される液滴２４は、一連の電圧を下部プレート１６の電極に印加することにより分配され、作動される。図１Ｂ（ｉ）では、液滴が多孔質材料１２を通過すると、材料１２を通過できない粒子がストリップ上で捕捉され、一方でろ液は、多孔質材料１２の孔径より小さいサイズを有する任意の小さい粒子を含む他の側へと進む。図１Ｂ（ｉｉ）では、粒子が多孔質材料１２中に補足されて示されており、ろ過された液滴２８は、多孔質材料１２から離れる方向に移動され、多孔質ストリップ１２の右側に示される。図１Ｂ（ｉｉｉ）では、捕捉された粒子を収集するために、再懸濁緩衝液の液滴３２が分配され、反対方向から多孔質ストリップ材料１２に向かって（ストリップ１２の右側から左側）作動される。図１Ｂ（ｉｖ）では、緩衝液がストリップを通過すると、補足された粒子はストリップ１２から解放され、液滴３４中に懸濁される。
【００２１】
図１Ｃは、粒子分離実験の結果を示す写真（ＵＶ照明下で収集）を示す。最初に、直径０．３μｍの粒子とより大きい１０μｍの粒子の混合物を含む液滴を、疎水性バリア２０を有する両端で固定された多孔質材料１２のストリップを通って、左から右に通過させた。得られたろ液液滴２８は、写真の右側に見え、直径０．３μｍの粒子を含む。第二に、緩衝液の液滴が分配され、ストリップを通って右から左に通過され、多孔質材料に捕捉されたより大きい粒子が放出され、その結果得られた液滴３４が写真の左側に見える。
【００２２】
技術（２）は、技術（１）と同様に、ＤＭＦデバイス中の多孔質の固形媒体のストリップに依存する。しかし、技術（２）では、ろ過される液体懸濁液は多孔質媒体（単に、ストリップの「縁」であり得るか、またはストリップの縁に積層された別の「膜」であり得る）中に直接添加される。この溶液が固定媒体を通して吸い上げられると、固定材料の孔径よりも大きい直径を有する粒子が上部または媒体内に補足されるようになり、一方で流体は毛細力によってストリップ中」に流れ込む。緩衝液の液滴を次に、ストリップを通過させて溶質または小さい粒子を収集する。
【００２３】
図２Ａは、流体中の異なるサイズの粒子を分離するための２つの多孔質膜５２および５４を含むように改変されたＤＭＦデバイス５０の別の実施形態を示す。この実施形態では、疎水性アンカー６４を有する多孔質膜５４が、ＤＭＦデバイス５０の上部プレート５６と下部プレート５８との間に置かれ、一端が上部プレート５６の縁を超えて延在する。第２の分離膜５２は、上部プレート５６の外側の第１の多孔質膜５４の上部に積層される。多孔質膜５４は、分離された流体をＤＭＦデバイス５０に輸送するための媒体として作用し、これは、後に回収される。図２Ａに示すように、分離される粒子懸濁液を含む液滴６８が分離膜５２に供給される。再懸濁緩衝液６２の供給源は、図２Ａの材料５４の左側に示されるように、緩衝液が必要になったときに、多孔質材料５４の横に液滴７２を移動できるように配置される。分離膜５２の目的は、粒子懸濁液６８を直接適用する場合に、いかなる前処理もなく、デバイス上でろ過し、懸濁液６８内に存在する望ましくない粒子をすべて捕捉し、毛細管作用を介して、他の所望の成分を多孔質ストリップ５４に移動させ得るようにすることである。
【００２４】
プロセス（２）の例示的な説明図を図２Ｂ（ｉ）〜図２Ｂ（ｉｉｉ）に示し、予備データを図２Ｃ、図２Ｄ、および図２Ｅに示す。図２Ｃ（ｉ）は、染色した緩衝液の５０μＬのアリコートをＤＭＦデバイス５０に添加し、多孔質膜５２および５４を染料で飽和させた写真を示す。非染色緩衝液の新鮮な液滴６２を、多孔質膜５４を左から右へ通過させ、染色された液体を収集した（図２Ｂ（ｉｉｉ）のとおり）。図２Ｃ（ｉｉ）は、結果として抽出された液滴（８０）を示し、これは写真の右側に見え、青い染料を含む。青い染料が枯渇された多孔質膜５４の領域も確認できる。
【００２５】
図２Ｄおよび図２Ｅの両方で、全血の５０μＬのアリコートをＤＭＦデバイス５０に添加し、ここでは、細胞および他の粒子が、膜５２に補足されるようになった。緩衝液の新鮮な液滴を使用して血漿を収集し（図２Ｂ（ｉｉｉ）のとおり）、これを次に６２０ｎｍで光学密度を測定することによるタンパク質アッセイキットを使用してタンパク質含量について評価した。参考として、標準的な血漿分離技術である遠心分離を使用して回収されたタンパク質含有量も示す。タンパク質回収率は、それぞれ図２Ｂの順序および標準技術に示すように処理された全血アリコートから生成された血漿液滴間のタンパク質濃度の比である。
【００２６】
生成された血漿液滴の純度を、図２Ｂに示す順序を用いて全血アリコートを処理した後に残存している赤血球の数を数えることにより測定する。参考のため、全血中の赤血球数も示す。分離効率は、除去された赤血球の割合である。これらのデータは予備的なものである。新規技術は、血液の体積、膜および多孔質材料のサイズ、回収液滴の数および体積を調整することにより、可動部品なしに動作する簡素なハンドヘルドＤＭＦデバイス上で、標準技術に匹敵する回収率を可能にすることが確信される。さらに、予備的なエビデンス（本明細書に示さず）は、新しい技術で観察された溶血レベルが、標準技術で観察される溶血レベルに匹敵するか、それよりも低いことを示唆する。
【００２７】
より具体的には、図２Ａ、図２Ｂ（ｉ）〜図２Ｂ（ｉｉｉ）、図２Ｄ、および図２Ｅは技術（２）を示し、図２Ａ〜図２Ｂ（ｉｉｉ）において、ＤＭＦデバイスでのろ過ステップを例解する。図２Ａでは、多孔質材料５４のストリップは、それぞれ、ＤＭＦデバイス５０の上部プレートまたは下部プレート５６、５８のいずれかに疎水性バリア６４（この場合、パラフィンワックスを介して）を有する一端で固定され、媒体がＤＭＦデバイス５０の上部プレート５６と下部プレート５８の間にあるように組み立てられる。ストリップ５４の形状は、一端が上部プレート５６の境界を越えて延在するように設計される。必要に応じて、付加的な分離膜５２をストリップの自由端に積層させてもよい。図２Ｂ（ｉ）では、懸濁液の固形アリコート６８が膜／ストリップ５２に添加され、その結果、流体がデバイス５０中に吸い上げられ、多孔質材料５４を飽和させる。図２Ｂ（ｉｉ）では、一連の電圧を下部プレート５８の電極に印加することにより、緩衝液滴７２が多孔質材料のストリップ５４を通過する。図２Ｂ（ｉｉｉ）では、溶質の懸濁液（および／または膜／媒体５４の孔径より小さい直径を有する粒子の懸濁液）が収集されて、液滴８０になる。
【００２８】
図２Ｄは、図２Ｂ（ｉ）〜図２Ｂ（ｉｉｉ）に示すように処理した全血アリコートの代表的な結果を示す。タンパク質回収率は、標準遠心分離技術を使用して生成された血漿と比較した血漿サンプル中のタンパク質の量を表す。「ＤＭＦ−１」、「ＤＭＦ−２」、ＤＭＦ−３」および「ＤＭＦ−４」は、ＤＭＦデバイス上の別々の血液アリコートから回収された血漿液滴を表し、「遠心分離」は、標準遠心分離技術によって回収された血漿である。「ＤＭＦ−１」、「ＤＭＦ−２」、ＤＭＦ−３」および「ＤＭＦ−４」についてのタンパク質回収率は、多孔質膜５４から抽出された血漿体積を考慮して補正される。
【００２９】
図２Ｅは、図２Ｂ（ｉ）〜２Ｂ（ｉｉｉ）で概説したプロセスの分離効率のデータを示す。簡潔に言えば、全血の５０μＬアリコートをＤＭＦデバイス５０上に添加し、そこで細胞および他の粒子が膜５２に捕捉されるようになった。緩衝液の新鮮な液滴を使用して血漿を収集し（図２Ｂ（ｉｉｉ）のとおり）、血球計を使用して、回収した血漿液滴（２００ＲＢＣ／μＬ）中の赤血球（ＲＢＣ）を数えた。参考として、全血（６．１×１０６ＲＢＣ／μＬ）および遠心分離技術によって回収された血漿（０ＲＢＣ／μＬ）のＲＢＣ数を示す。分離効率は、ＤＭＦまたは標準遠心分離プロセスのいずれかによって除去されたＲＢＣの割合であり、これも示されている。
【００３０】
図３は、ＤＭＦデバイス７０の別の実施形態を示しており、本デバイスは、図１ＡのＤＭＦデバイス１０と比較して異なる配向に配置された、流体中の異なるサイズの粒子を分離するための多孔質膜ストリップ７２を含むように改変された。多孔質ストリップ７２は、多重分離を可能にするために、図１Ａのデバイス１０のストリップ５４の配向と比較して、デバイス７０においてより長く作られ、９０度回転させたものである。
【００３１】
図４は、流体中の異なるサイズの複数の粒子を分離するために、連続的に位置付けられた複数の多孔質膜９２を含むように改変されたＤＭＦデバイス９０の別の実施形態を示す。膜９２は、減少する孔径に基づいて配設されたデバイス９０中に置かれて、後に回収され得る粒子を連続的にろ過する。
【００３２】
上の議論では、ＤＭＦデバイスを、ＤＭＦ電極を保持する下部プレートと、対向電極である上部プレートとを有するものとして言及した。本方法の代替的実施形態では、駆動電極および対向電極が同一平面上にある単プレートＤＭＦデバイスが使用され得る。単プレートデバイスは、電圧の印加方法が２プレートデバイスとは異なる。駆動電圧を下部プレートに印加し接地電圧を上部プレートに印加する代わりに、駆動電圧および接地電圧の両方が下部プレート上での隣接する電極に印加される。この実施形態では、本手順は、上述したものと依然として同じである。上部プレートはなお必要とされるが、それは対向電極の役割を果たさない。
【００３３】
本開示の好ましい実施形態の前述の説明は、本開示の原理を例示するために提示されており、本開示を図示した特定の実施形態に限定するものではない。本開示の範囲は、添付の特許請求の範囲およびそれらの等価物に含まれる実施形態のすべてによって定義されることが意図される。
【００３４】
参考文献
（１）  Ｙｕ，  Ｚ．  Ｔ．  Ｆ．；  Ａｗ  Ｙｏｎｇ，  Ｋ．  Ｍ．；  Ｆｕ，  Ｊ．  Ｓｍａｌｌ  ２０１４，  １０  （９），  １６８７−１７０３．
（２）  Ｂｈａｇａｔ，  Ａ．  Ａ．  Ｓ．；  Ｂｏｗ，  Ｈ．；  Ｈｏｕ，  Ｈ．  Ｗ．；  Ｔａｎ，  Ｓ．  Ｊ．；  Ｈａｎ，  Ｊ．；  Ｌｉｍ，  Ｃ．  Ｔ．  Ｍｅｄｉｃａｌ  ＆  Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  ＆  Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ  ２０１０，  ４８  （１０），  ９９９−１０１４．
（３）  Ｃｈｏｉ，  Ｋ．；  Ｎｇ，  Ａ．  Ｈ．  Ｃ．；  Ｆｏｂｅｌ，  Ｒ．；  Ｗｈｅｅｌｅｒ，  Ａ．  Ｒ．  Ａｎｎｕａｌ  Ｒｅｖｉｅｗ  ｏｆ  Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  ２０１２，  ５  （１），  ４１３−４４０．
（４）Ｙａｎｇ，  Ｈ．；  Ｍｕｄｒｉｋ，  Ｊ．  Ｍ．；  Ｊｅｂｒａｉｌ，  Ｍ．  Ｊ．；  Ｗｈｅｅｌｅｒ，  Ａ．  Ｒ．  Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  ２０１１，  ８３  （１０），  ３８２４−３８３０．
（５）  Ｓｅａｌｅ，  Ｂ．；  Ｌａｍ，  Ｃ．；  Ｒａｃｋｕｓ，  Ｄ．  Ｇ．；  Ｃｈａｍｂｅｒｌａｉｎ，  Ｍ．  Ｄ．；  Ｌｉｕ，  Ｃ．；  Ｗｈｅｅｌｅｒ，  Ａ．  Ｒ．  Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  ２０１６，  ８８  （２０），  １０２２３−１０２３０．
（６）  Ｈ．  Ｒ．  Ｎｅｊａｄ，  Ｅ．  Ｓａｍｉｅｉ，  Ａ．  Ａｈｍａｄｉ，  Ｍ．  Ｈｏｏｒｆａｒ，  ＲＳＣ  Ａｄｖａｎｃｅｓ  ２０１５，  ５，  ３５９６６．
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
2020515387.tif 000004
【図１Ｃ】
2020515387.tif 000005
【図２Ａ】
2020515387.tif 000006
【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図２Ｅ】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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