特許ウォッチ

公開番号2024041729
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-03-27
出願番号2023146946
出願日2023-09-11
発明の名称生体対象物を選別するための磁気装置
出願人アプライドセルズインク,Applied Cells Inc
代理人弁理士法人新大阪国際特許事務所
主分類B03C 1/28 20060101AFI20240319BHJP(液体による,または,風力テーブルまたはジグによる固体物質の分離;固体物質または流体から固体物質の磁気または静電気による分離,高圧電界による分離)
要約【課題】流体中の磁性の又は磁気標識された生体対象物を選別するための磁気装置を提供する。
【解決手段】下端部156及び先細状先端部158を有する軟磁性中心磁極154と、軟磁性中心磁極の両側に配置され、第一及び第二の下端部164及び166をそれぞれ有する第一及び第二の軟磁性側面磁極160及び162であって、軟磁性中心磁極に向かって内側に屈曲する第一及び第二の上端部168及び170をそれぞれ有し、第一の上端部の第一の外方側172及び第二の上端部の第二の外方側174が実質的に同一平面上にある、第一及び第二の軟磁性側面磁極と、軟磁性中心磁極並びに第一及び第二の軟磁性側面磁極において磁束182を発生させる磁束源と、内部に埋め込まれたチャネル178と第一及び第二の外方側と接触又は近接するように動作可能な第一の平坦面180とを有するチャネルプレート176と、を含む、生体対象物を処理するための磁気装置150。
【選択図】図7
特許請求の範囲【請求項１】
下端部および先細状先端部を有する軟磁性中心磁極と、
軟磁性中心磁極の両側に配置され、第一および第二の下端部をそれぞれ有する第一および第二の軟磁性側面磁極であって、軟磁性中心磁極に向かって内側に屈曲する第一および第二の上端部をそれぞれ有し、第一の上端部の第一の外方側および第二の上端部の第二の外方側が実質的に同一平面上にある、第一および第二の軟磁性側面磁極と、
軟磁性中心磁極ならびに第一および第二の軟磁性側面磁極において磁束を発生させる磁束源と、
内部に埋め込まれたチャネルと第一および第二の外方側と接触または近接するように動作可能な第一の平坦面とを有するチャネルプレートと、
を含む、磁気装置。
続きを表示（約 960 文字）【請求項２】
先細状先端部ならびに第一および第二の外方側が、実質的に同一平面上にある、請求項１に記載の磁気装置。
【請求項３】
チャネルプレートに取り付けられた１つまたは複数の圧電変換器をさらに含む、請求項１に記載の磁気装置。
【請求項４】
磁束が、軟磁性中心磁極と第一の軟磁性側面磁極との間に第一の磁束閉鎖部を形成し、軟磁性中心磁極と第二の軟磁性側面磁極との間に第二の磁束閉鎖部を形成する、請求項１に記載の磁気装置。
【請求項５】
磁束源が、軟磁性下部シールドと、軟磁性下部シールドと軟磁性中心磁極の下端部との間に配置された永久磁石と、を含み、第一および第二の下端部が、軟磁性シールドの上方に配置される、請求項１に記載の磁気装置。
【請求項６】
磁束源が、軟磁性下部シールドと、第一の下端部と軟磁性下部シールドとの間に配置された第一の永久磁石と、第二の下端部と軟磁性下部シールドとの間に配置された第二の永久磁石と、軟磁性中心磁極の下端部と軟磁性下部シールドとの間に配置された第三の永久磁石と、を含み、第三の永久磁石の磁化方向が、第一および第二の永久磁石の磁化方向と反対である、請求項１に記載の磁気装置。
【請求項７】
磁束源が、第一の下端部の下に配置された第一の永久磁石と、第二の下端部の下に配置された第二の永久磁石と、軟磁性中心磁極の下端部の下に配置された第三の永久磁石と、を含み、第三の永久磁石の磁化方向が、第一および第二の永久磁石の磁化方向と反対である、請求項１に記載の磁気装置。
【請求項８】
磁束源が、第一の軟磁性側面磁極と軟磁性中心磁極との間に配置された第一の永久磁石と、第二の軟磁性側面磁極と軟磁性中心磁極との間に配置された第二の永久磁石と、を含み、第一および第二の永久磁石が、反対の磁化方向を有する、請求項１に記載の磁気装置。
【請求項９】
先細状先端部が、第一および第二の上端部よりも実質的に高い磁束密度を有する、請求項１に記載の磁気装置
【請求項１０】
チャネルプレートが、非磁性材料で作製される、請求項１に記載の磁気装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）本願は、２０２２年９月１４日に出願された仮出願第６３／４０６，４３７号明細書に基づく優先権を主張するものであり、２０１８年３月３日に出願された出願第１５／９１１，１１５号明細書の一部継続出願である２０１９年１２月２９日に出願された出願第１６／７２９，３９８号明細書の一部継続出願である。これらの出願は全て、それらの明細書を含め、それらの全体が参照により本明細書に組み込まれる。
背景
続きを表示（約 3,500 文字）【０００２】
本発明は、生体対象物を選別するための装置に関し、より詳細には、流体中の磁性のまたは磁気標識された生体対象物を選別するための磁気装置の実施形態に関する。
【０００３】
生物学的対象または細胞の分離および選別は、診断および治療などの様々な生物医学的用途にとって重要である。生物学的細胞は、それらのそれぞれの物理的特性、例えばサイズおよび密度、ならびに生化学的特性、例えば表面抗原発現などに基づいて選別され得る。
【０００４】
磁力に基づく分離では、典型的には磁性がない細胞が、抗体に複合化された磁気ビーズをそれに付着させることによって、磁気的選別の目的のために磁化され得るが、この工程は磁気標識としても知られる。図１Ａは、その細胞表面上に複数の表面マーカーまたは抗原５２を含む細胞５０および流体中で懸濁された複数の抗体複合化磁気ビーズ５４を示す。抗体複合化磁気ビーズ５４のそれぞれは、表面マーカー５２に対応するペプチドおよびアプタマーなどの１つもしくは複数の抗体または他のリガンド５８と複合化された磁気粒子５６を含む。インキュベーション時間の後、直接標識として知られる工程において、抗原－抗体相互作用を介して磁気ビーズ５４を細胞５０に直接付着させて、図１Ｂで示されるような磁気標識細胞を形成させ得る。
【０００５】
あるいは、間接標識工程を通じて磁気ビーズを細胞に付着させ得る。図２Ａは、その細胞表面上に複数の表面マーカーまたは抗原５２を含む細胞５０と、複数の中間連結部６０と、流体中で懸濁された複数の抗体複合化磁気ビーズ６２と、を示す。中間連結部６０のそれぞれは、細胞５０の表面マーカー５２に対応する一次抗体６６に複合化されたビオチンまたはフィコエリスリン（ＰＥ）などの１つまたは複数の連結分子６４を含む。磁気ビーズ６２のそれぞれは、連結分子６４を標的とするストレプトアビジンなどの１つもしくは複数の二次抗体またはリガンド６８と複合化された磁気粒子５６を含む。インキュベーション時間の後、中間連結部６０は、抗原－抗体相互作用を介して細胞５０に付着し得、磁気ビーズ６２は、ＰＥ－抗体、ビオチン－ストレプトアビジンまたは他のタイプの相互作用を介して中間連結部６０にさらに付着し得、それにより、図２Ｂで示されるような磁気標識された細胞が形成される。
【０００６】
試料流体中の細胞を磁気標識した後、それらは、磁気分離装置によって試料流体中の他の非標識細胞または生体対象物から選別または分離され得る。図３Ａは、磁気標識された細胞７６を含有する試料流体７４を保持するための格納容器７２と、格納容器７２の壁に近接して配置された永久磁石７８と、を含む従来の磁気分離装置７０を示す。永久磁石７８は、永久磁石７８に向かう磁場勾配で格納容器７２において磁場を発生させる。十分な時間の後、磁気標識された細胞７６は、図３Ｂで示されるように、容器壁に向かって磁場により生じた力によって徐々に引っ張られ、容器壁で凝集体を形成する。永久磁石７８からの距離が長くなるにつれて磁場強度が急速に低下するため、容器７２のサイズおよび試料流体体積は不利に制限される。
【０００７】
図４は、１つまたは複数のウェル８２に含有される静止流体試料中の磁気標識された細胞を分離する別の従来の磁気分離装置８０を示す。磁気装置８０は、それぞれが台形の先端を有する複数の強磁性磁極８４を使用して、それに取り付けられた複数の永久磁石８６によって生じた磁束を集中させて、それらの先端付近の磁場強度および勾配を増大させる。磁場線８８によって描かれるような対応する磁場分布は、磁場線８８間の小さな間隔によって示されるように、隣接する台形先端部の側面間で磁場が最も強いことを示す。対照的に、磁場勾配は、磁力線８８間の大きな間隔によって示されるように、磁極の先端部の上方ではるかに弱い。したがって、各ウェル８２の底部は、磁場が強い磁極先端部の側面の間に配置される必要がある。円錐形のウェル８２中の磁気標識された細胞は、強磁性磁極８４の台形先端部の側面に隣接するウェル８２の底部またはその近くに集められるかまたは凝集させられる。永久磁石７８のみを利用する磁気分離装置７０と比較して、磁気分離装置８０は、強磁性磁極８４を使用することにより、磁束を集中させることによって磁場および勾配を改善し得る。しかし、装置８０および９０の両者とも、静止した試料流体を処理するように設計されており、したがってスループットが制限され得る。
【０００８】
図５Ａは、試料流体が装置９０を通って流れるときに磁気標識細胞７６を分離する従来の磁気分離装置９０を示す。装置９０は、カラム９２を横切る磁場９６を生じさせる一対の永久磁石９４の間に配置された導管またはカラム９２を含む。カラム９２は、磁場９６によって磁化され、粒子または球体９８の間の小さな間隙において比較的強い局所的な磁場および磁場勾配を生じさせる強磁性またはフェリ磁性粒子または球体９８の多孔質凝集体で満たされ、それによって磁気標識された細胞７６を粒子または球体９８の表面に引き付ける。磁気標識された細胞７６に付着した磁気ビーズと比較して、強磁性またはフェリ磁性の粒子または球体９８ははるかに大きく、永久磁石９４がカラム９２から除去された後に残留磁気を生じさせ得る。残留磁気は、分離工程後の粒子または球体９８の表面からの磁気標識された細胞７６の脱離を阻止するかまたは妨げる。磁気分離装置９０は、連続流方式で動作し得、したがって、静的な方式で動作する磁気分離器７０および８０よりも高いスループットを有し得る一方で、特定の用途（例えば、磁気標識された細胞が標的細胞である正の選択工程）における磁気標識された細胞の回収は、カラム９２を激しくフラッシュして磁気標識された細胞７６を粒子または球体９８の表面から取り除かなければ、より低くなり得る。
【０００９】
カラム９２中の軟磁性粒子または球体９８の多孔質凝集体は、図５Ｂで示されるように、強磁性またはフェリ磁性材料で作製された１つまたは複数のメッシュ１０２により置き換えられ得る。磁気分離装置１００は、メッシュ１０２中のワイヤが強磁性またはフェリ磁性の粒子または球体９８よりも寸法が小さいため、装置９０で遭遇する残留磁気を減少させ得る。しかしながら、メッシュ１０２中の隣接するワイヤ間の開口がより大きいことによってまた、局所的な磁場が弱くなり、それによって装置スループットが低下し得る。カラム９２中の強磁性またはフェリ磁性材料を通って試料流体が流れるので、カラムベースの装置９０および１００の両方とも、試料流体に望ましくない汚染物質を導入し得る。
【００１０】
図６は、強磁性またはフェリ磁性材料の多孔質凝集体を含有するカラムを使用せずに連続流方式で動作し、それによって潜在的な汚染および回収の問題を回避する、別の磁気分離装置１０４を示す。カラムがない装置１０４は、複数の永久磁石１１０および１１２からの磁束を導く強磁性磁極１０８の放射状配列によって囲まれた導管１０６を含む。試料流体は、図に垂直な方向に沿って導管１０６を通って流れる。磁気分離装置１０４は、本質的に、静的磁気分離装置８０の強磁性磁極８４の直線的な並びを再編成して、半径方向に配置された強磁性磁極１０８ならびに永久磁石１１０および１１２の中心に周期磁場を生じさせる。図４で示される静的装置８０と同様に、強磁性磁極１０８の台形先端部間の磁力線１１４によって描かれるような、装置１０４によって生じた対応する磁場分布は、磁力線１１４間の小さな間隔によって示されるように、隣接する台形先端部の側面間で磁場が最も強く、磁力線１１４間の大きな間隔によって示されるように、磁極先端部の上方（即ち導管１０６内）で磁場がはるかに弱いことを示す。しかしながら、隣接する２つの台形先端部の側面間の領域へと延在するウェル８２とは異なり、磁気分離装置１０４の導管１０６はそのような領域へと延在せず、それによって導管１０６における磁場がかなり弱くなる。これは、試料流体が導管１０６を通って流れるときに磁場に曝露される時間が限られていることによってさらに悪化する。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許