Note: Text based on automatic Optic

Note: Text based on automatic Optical Character Recognition processes. Please use the PDF version for legal matters



Magnetic Bead-Based Arrays

[0001] This invention claims priority of U.S. Provisional Patent Appl. Ser.
Nos. 60/204,214, filed May 12, 2000 and 60/209,051, filed June 2,
2000, incorporated herein by reference.

FIELD OF THE INVENTION

[0002J The present invention relates to magnetic particle separators using
micromachined magnetic arrays and more particularly, to magnetic
particle separators or manipulators using controlled magnetization on micromachined magnetic arrays for the separation of cells and other
biological materials. The present invention also pertains to using such devices for the separation and analysis of biological materials for
immunoassays, DNA sequencing, protein analysis and biochemical
detection applications.

BACKGROUND OF THE INVENTION

[0003] The use of micromachining techniques to fabricate separation systems in silicone. Silicone provides the practical benefit of enabling mass
production of such systems. A number of established techniques
developed by the microelectronics industry using micromachining
exist and provide accepted approaches to miniaturization. Examples of the use of such micromachining techniques are found in U.S. Patent
Numbers 5,194,133, 5,132,012, 4,908,112, and 4,891,120 incorporated herein by reference in their entirety. Micromechanical devices and
arrays of such devices may be mechanical, electromagnetic,
electrostatic fluid or pneumatic in nature. Uses for such devices are readily apparent in the field. Such microdevices have been used for
application in medicine, optics, microassembly, industrial process
automation, analytical instruments, photonics and aerospace. In the
field of micromechanical devices, miniaturization of analyzers provide an integrated system of pumps, flow ducks, flow valves, physical and chemical sensors, detectors, etc. produced on microscale structures or composites consisting of several microcomponents made from
different materials.

[0004] Microfluidic biochemical analysis systems or lab-on-a-chip systems
have a great interest in the area of biotechnology in terms of blood
analysis, biochemical detection, drug discovery, and so forth.

[0005] Magnetic cell separation (MACS) is known to have high sensitivity,
high throughput and high purity as well as increased recovery and
viability of isolated cell populations compared to other cell separation method. (Andreas Thiel, Alexander Scheffold, and Andreas Radbruch, "hnmunomagnetic cell sorting-pushing the limits."
Immunotechnology, 4, pp. 89-96, 1998). Thus, magnetic cell
separation is particularly useful for isolation of rare cells from
heterogeneous cell populations. Also it is technically simple and
inexpensive. The cell suspension is mixed with a specific antibody that has been conjugated to iron-containing beads. The antibody-bead
complex then binds to the cell marker, allowing cells to be sorted by
running the cell suspension/antibody conjugate past electromagnets or magnets. Basically, this cell sorting technique can be used for
separating all kinds of cells, which are identified by an antibody.

[0006] Recent studies in instruments for MACS enables continuous cell
separation (Liping Su, Maciej Zborowski, Lee R. Moore, and Keffrey J. Chalmers, "Continuous, Flow-Through Immunomagnetic Cell
sorting in a Quadrapole Field," Cytometry, 33, pp. 469-475, 1998) and combination of video imaging (Sridhar Reddy, Lee R. Moore, Liping Su, Maciej Zborowski, and Keffrey J. Chalmers, "Determination of the magnetic susceptibility of labeled particles by video imaging," Chem.
Eng. Sci., Vol. 51, No. 6, pp. 947-956, 1996). Most of those works are intended to reduce response time of MACS by incorporating other
sorting techniques such as bio-chemical detection and optical imaging.

[0007] By this reason, patterning of cell in microscale has been greatly
demanded. Furthermore, total volume of sample required for analysis can be greatly reduced from the downsizing of instrument. Though
conventional press forming or screen-printing can generate magnets in small dimension, such dimensions are still in millimeter scale. In
contrast, magnets in microscale are required for confinement of cells, of which sizes range around tens of micrometers, within specific area to facilitate further optical and/or chemical analysis. As a result, direct biochemical/optical analyses combined with MACS are allowed on
formed array patterns of labeled cells in addition to the advantages
from conventional MACS using bulk magnets or electromagnets.

[0008] The present invention relates to a magnetic particle and/or bead
separator and manipulator, and more particularly, to a magnetic
particle and/or bead separator and manipulator which is based on a
magnetic flux guiding disposable cartridge and a magnetic
interconnection technique. Magnetic particles or beads are widely
used as a carrier and/or a substrate of biological molecules for
immunoassays, DNA sequencing, protein analysis and biochemical
detection applications in recent biotechnology fields. Main difficulty in realizing such systems is to construct appropriate a magnetic particle separator and manipulator.

[0009] Prior to the present invention, macro-scale magnetic particle separators have been realized using permanent magnets. One such conventional magnetic particle separator utilizes an array of arbitrarily positioned, rectangular, rare earth permanent magnets. Generally, in order to achieve a magnetic field gradient that is sufficient to separate the
particles, quadrupole or multipole permanent magnet arrangements are adopted and ferromagnetic wires are also introduced to generate the
required magnetic gradient in an otherwise uniform magnetic field.
When the magnetic particles suspended in a solution are subjected to
the field, the magnetic forces produced by the magnets cause the
particles to migrate and coalesce on to the magnetic poles or the
ferromagnetic wires.

[0010] Micro-scale magnetic particle separators have also been realized using micromachined or miniaturized electromagnets to produce magnetic
flux. However, difficulties in micro-scale integration of
micromachined or miniaturized electromagnets with microfluidic
channels make structure of micro-scale magnetic particle separators
complex. Therefore, it is very difficult to precisely control magnetic
separation of magnetic particles in micro-scale magnetic particle
separators using small permanent magnets. For micro-scale magnetic particle separators using micromachined or miniaturized inductors,
they produce Joule heat that increases temperature in suspension liquid and causes thermal convection in suspension liquid. In addition, most of micro-scale magnetic particle separators are for flow cell sorting,
which means they can separate and manipulate magnetic particles with biological materials from flow suspension.

[0011] Existing magnetic particle separators can only separate or manipulate magnetic particles in fluid flow channel or column. Therefore, many
problems are encountered when attempting to apply flow cell or
column type magnetic particle separators to the area of high throughput biological analyses including DNA sequencing, immunoassay, protein analysis, and so forth.

Результаты (русский) 1:

Примечание: Текст на основе автоматических процессов оптического распознавания символов. Пожалуйста, используйте версию PDF по правовым вопросам Магнитный шарик на основе массивов[0001] это изобретение утверждает приоритет США Предварительная Патент Appl. Ser. № 60/204,214, подала 12 мая 2000 года и 60/209,051, подано 2 июня, 2000 года, включены здесь по ссылке.ПОЛЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ[0002J настоящее изобретение относится к сепараторы магнитные частицы с помощью micromachined магнитные массивы и в частности, магнитные частица разделители или манипуляторы с использованием контролируемых замагничивания micromachined магнитных массивов для разделения клетки и другие биологические материалы. Настоящее изобретение также относится к использованию таких устройств для разделения и анализа биологических материалов для Immunoassays, секвенирования ДНК, анализ протеина и биохимические Обнаружение приложений.ФОНЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ[0003] использование методов микрообработка для изготовления системы разделения в силикон. Силиконовые обеспечивает практическую пользу благоприятных массы производство таких систем. Количество установленных методов разработанный микроэлектронной промышленности, используя микрообработка Существуют и обеспечивают принятые подходы к миниатюризации. Примеры использования таких методов микрообработка находятся в США патент Номера 5,194,133, 5,132,012, 4,908,112 и 4,891,120 включены здесь по ссылке во всей их полноте. Микромеханические приборы и массивы таких устройств могут быть механических, электромагнитных, электростатические жидкости или пневматические в природе. Использование таких устройств очевидны в области. Такие микроприборов были использованы для применение в медицине, оптика, микросборки, производственного процесса Автоматизация, аналитические инструменты, фотоники и аэрокосмической. В поле микромеханические приборы, миниатюризация анализаторов обеспечивают комплексную систему насосов, поток уток, клапаны, физические и химические датчики, детекторы и т.д. производится на микромасштабной структур или композитов, состоящий из нескольких микрокомпонентов из различные материалы.[0004] Microfluidic биохимический анализ систем или систем лаборатории на чипе есть большой интерес в области биотехнологии с точки зрения крови анализ, биохимический обнаружение, обнаружение наркотиков и так далее.[0005] разделения магнитных клеток (ПДК), как известно, имеют высокую чувствительность, высокая пропускная способность и высокой чистоты, а также повышение восстановления и жизнеспособность изолированных клеточных популяций, по сравнению с другими метода разделения клетки. (Andreas Тиль, Александр Scheffold и Andreas Radbruch, «hnmunomagnetic ячейку Сортировка раздвигают границы.» Immunotechnology, 4, стр. 89-96, 1998). Таким образом магнитные ячейки разделение является особенно полезно для изоляции редких клеток от гетерогенные клеточных популяций. Кроме того, это технически простых и недорогой. Суспензию клеток смешивается с специфическим антителом, который был конъюгированных для железосодержащих бусины. Антитела шарик комплекс, затем привязывается к ячейке маркер, позволяя клетки, чтобы быть отсортированы по Запуск конъюгата подвеска/антитела клетки мимо Электромагниты или магниты. В основном эта ячейка, сортировка техника может быть использована для разделение всех видов клеток, которые определяются антитела.[0006] недавние исследования в документах для Mac позволяет непрерывной ячейки разделение (Липинг Су, Мацей Зборовский, ли р. Мур и Keffrey J. Chalmers, «непрерывная, поток через ячейки иммуномагнитная Сортировка в поле Quadrapole,» цитометрии, 33, стр 469-475, 1998) и комбинация видео изображений (Шридхар Редди, ли р. Мур, Липинг Су, Мацей Зборовский и Keffrey J. Chalmers, «Определение магнитной восприимчивости помечены частиц, видео изображений,» Chem. Д.т.н. наук, Vol. 51, № 6, стр. 947-956, 1996). Большинство из этих произведений призваны сократить время отклика Маков, включив другие Сортировка методы, такие как био химической Обнаружение и оптических изображений.[0007] по этой причине, патронирования ячейки в микромасштабные был значительно требовали. Кроме того общий объем выборки, необходимых для анализа может быть значительно сокращено с сокращением численности инструмента. Хотя обычные пресс формирования или трафаретной печати может генерировать магниты в небольшие размеры, такие размеры до сих пор в миллиметровой шкалы. В контраст, магниты в микромасштабные необходимы для заключения клеток, из которых размеры диапазон вокруг десятки мкм, в пределах определенной области для дальнейшего облегчения оптические и/или химического анализа. В результате прямого биохимических/оптический анализ в сочетании с MACS разрешены на сформирован массив структур помеченных клеток в дополнение к преимуществам от обычных Мак с помощью массовых магниты и электромагниты.[0008] настоящее изобретение относится к магнитных частиц и/или шарик сепаратор и манипулятором и в частности, магнитные частиц и/или шарик сепаратор и манипулятор, который основан на магнитного потока руководящих одноразовые картридж и магнитные взаимосвязь техники. Магнитные частицы или бусины, широко используется в качестве перевозчика и/или подложки биологических молекул для Immunoassays, секвенирования ДНК, анализ протеина и биохимические Обнаружение приложений в последних областях биотехнологии. Главная трудность в реализации таких систем заключается в построении соответствующих магнитопорошковый сепаратор и манипулятор.[0009] перед настоящего изобретения, макро масштабе магнитные частицы, которые разделители были реализованы с использованием постоянных магнитов. Один из таких обычных магнитопорошковый разделитель использует массив произвольно позиционируется, прямоугольные, редкоземельных постоянных магнитов. Как правило, для достижения магнитного поля градиента, достаточно, чтобы отделить частицы, квадрупольный или прямоугольные постоянного магнита договоренности принимаются и ферромагнитного провода также представил для создания required magnetic gradient in an otherwise uniform magnetic field. When the magnetic particles suspended in a solution are subjected to the field, the magnetic forces produced by the magnets cause the particles to migrate and coalesce on to the magnetic poles or the ferromagnetic wires.[0010] Micro-scale magnetic particle separators have also been realized using micromachined or miniaturized electromagnets to produce magnetic flux. However, difficulties in micro-scale integration of micromachined or miniaturized electromagnets with microfluidic channels make structure of micro-scale magnetic particle separators complex. Therefore, it is very difficult to precisely control magnetic separation of magnetic particles in micro-scale magnetic particle separators using small permanent magnets. For micro-scale magnetic particle separators using micromachined or miniaturized inductors, they produce Joule heat that increases temperature in suspension liquid and causes thermal convection in suspension liquid. In addition, most of micro-scale magnetic particle separators are for flow cell sorting, which means they can separate and manipulate magnetic particles with biological materials from flow suspension.[0011] Existing magnetic particle separators can only separate or manipulate magnetic particles in fluid flow channel or column. Therefore, many problems are encountered when attempting to apply flow cell or column type magnetic particle separators to the area of high throughput biological analyses including DNA sequencing, immunoassay, protein analysis, and so forth.

Результаты (русский) 2:

Примечание: Текст на основе автоматических оптического распознавания процессов. Пожалуйста, используйте PDF версию по правовым вопросам Магнитные бисера, основанным массивов [0001] Настоящее изобретение утверждает приоритет предварительной патентной Appl. Сер. Пп. 60/204214, поданной +12, 2000 и 60/209051, поданной 2 июнем, 2000 включены в данное описание посредством ссылки. ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ [0002J Настоящее изобретение относится к сепараторов магнитных частиц с помощью микромеханического магнитные массивы и, более конкретно, к магнитному частицы сепараторы или манипуляторы, использующие управляемый намагниченность на микромеханический магнитных массивов для разделения клеток и других биологических материалов. Настоящее изобретение также относится к использования таких устройств для разделения и анализа биологических материалов для иммуноанализа, секвенирование ДНК, анализ белка и биохимических приложениях обнаружения. Предпосылки изобретения [0003] Использование методов микрообработки, чтобы изготовить системы сепарации в силиконе. Силиконовые обеспечивает практическое преимущество позволяет массовое производство таких систем. Ряд установленных методов, разработанных с использованием микроэлектронной промышленности микрообработка существуют и обеспечивают принятые подходы к миниатюризации. Примеры использования таких методов микрообработки найдены в патенте США Числа 5194133, 5132012, 4908112, 4891120 и включены сюда посредством ссылки во всей своей полноте. Микромеханических устройств и массивы таких устройств могут быть механическими, электромагнитными, электростатическое жидкости или пневматический в природе. Использование таких устройств являются очевидными в данной области. Такие микроприборы были использованы для применения в медицине, оптике, микросборки, промышленного процесса автоматизации, аналитических приборов, фотоники и аэрокосмической отрасли. В области микромеханических устройств, миниатюризация анализаторов обеспечивают интегрированную систему насосов, поток уток, клапанов, физические и химические датчики, детекторы и т.д., произведенные на микромасштабных структур или композиционных материалов, состоящих из нескольких микрокомпонентов, сделанных из различных материалов. [0004] Микрожидкостных биохимические системы анализа или лаборатории-на-чипе системы имеют большой интерес в области биотехнологии в условиях крови анализа, биохимического обнаружения, лекарственных препаратов, и так далее. [0005] Разделение магнитной ячейки (MACS), как известно, обладают высокой чувствительностью, высокой пропускной способности и высокой чистотой, а также повышенную восстановление и жизнеспособность популяций клеток изолированных сравнению с другими метода разделени клеток. (Андреас Тиль, Александр Scheffold, и Андреас Радбрух, "hnmunomagnetic сортировки клеток-раздвигают границы." Immunotechnology, 4, стр. 89-96, 1998). Таким образом, магнитная ячейка разделения является особенно полезным для изоляции редких клеток из гетерогенных клеточных популяций. Также технически прост и недорог. Суспензию клеток смешивали с специфическим антителом, которое было конъюгированного с железосодержащими бисера. Антитело-шарик комплекс затем связывается с клеточной маркера, что позволяет клеткам быть отсортированы по работаете клеточной суспензии / конъюгат антитело прошлые электромагниты или магниты. В основном, это сортировка клеток технику можно использовать для разделения всех видов клеток, которые определены с помощью антитела. [0006] Недавние исследования в инструменты для MACS позволяет непрерывно клеток разделения (Липин Су, Мацей Зборовский, Ли Р. Мур, и Keffrey Дж Чалмерс, "Непрерывная, Проточный иммуномагнитные Cell сортировки в квадрупольной области," цитометрии, 33, стр. 469-475, 1998) и комбинации видео изображений (Шридхар Редди, Ли Р. Мур, Липин Су, Мацей Зборовский и Keffrey Дж Чалмерс, "Определение магнитной восприимчивости меченых частиц по видео изображений," Хим. Eng. Sci. т. 51, № 6, стр. 947-956, 1996). Большинство из этих работ предназначены для уменьшения времени отклика MACS путем включения других методов сортировки, такие как био-химического обнаружения и оптических изображений. [0007] По этой причине, рисунка ячейки в микроуровне была значительно востребованы. Кроме того, общий объем образца, необходимого для анализа можно значительно уменьшить с сокращением прибора. Хотя обычные штамповки или трафаретной печати может генерировать магниты малой размерности, такие размеры по-прежнему в миллиметрах масштабе. В отличие от этого, магниты в микроуровне необходимы для удержания клеток, из которых размеры диапазоне вокруг десятков микрометров, в определенной области, чтобы способствовать дальнейшему оптического и / или химического анализа. В результате прямые биохимические / оптические анализы в сочетании с MACS допускается по образованных шаблонов массив меченых клеток в дополнение к преимуществам от обычных MACS с использованием объемных магнитов или электромагнитов. [0008] Настоящее изобретение относится к магнитной частицы и / или валика Сепаратор и манипулятора, и, более конкретно, к магнитному частицы и / или сепаратора борта и манипулятора, который основан на магнитном потоке направляющей одноразовый картридж и магнитный метод взаимосвязи. Магнитные частицы или гранулы широко используется в качестве носителя и / или подложке из биологических молекул на иммунологических анализах, секвенирование ДНК, анализ белка и биохимических приложениях обнаружения в последние полей биотехнологии. Основная трудность при реализации таких систем состоит в построении соответствующего магнитного сепаратора частиц и манипулятор. [0009] До настоящего изобретения, макромасштабе сепараторы частиц магнитного были реализованы с помощью постоянных магнитов. Одним из таких обычных сепаратор магнитных частиц использует массив произвольно расположенных, прямоугольные, редкоземельных постоянных магнитов. Как правило, для достижения градиент магнитного поля, которое является достаточным, чтобы отделить частицы, квадрупольный или мультипольному постоянные механизмы магнитов принят и ферромагнитные проводники также введены для генерации требуемого градиента магнитного поля в противном случае однородного магнитного поля. Когда магнитные частицы, взвешенные в растворе, подвергают области, магнитные силы, произведенные магнитами вызвать частицы мигрировать и сливаются на магнитных полюсов или ферромагнитных проводников. [0010] на микроуровне сепараторы магнитные частицы были также реализованы с использованием микромеханического или миниатюрных электромагниты для получения магнитного потока. Тем не менее, трудности в микро-масштабе интеграции микромеханический или миниатюрных электромагнитов с микрофлюидных каналов делает структуру микро-масштабе сепараторы магнитные частицы комплекса. Таким образом, это очень трудно точно контролировать магнитное разделение магнитных частиц в микромасштабных магнитных частиц сепараторов с использованием малых постоянных магнитов. Для микро-масштабе сепараторов магнитных частиц с использованием микромеханического или миниатюрных катушек индуктивности, они производят тепло Джоуля, что увеличивает температуру в жидкой суспензии и вызывает тепловую конвекцию в жидкой суспензии. Кроме того, большинство из микро-масштабе сепараторов магнитных частиц являются для сотового поток сортировки, который означает, что они могут разделить и манипулировать магнитные частицы с биологическими материалами от приостановления течения. [0011] Существующие магнитные сепараторы частиц могут лишь отдельные или манипулировать магнитные частицы в потоке жидкости канал или столбца. Таким образом, многие проблемы возникают при попытке применить сотовые потока или типа разделителей магнитных частиц в области высокой пропускной анализов биологических включая секвенирование ДНК, иммуноферментного анализа, анализа белка, и так далее.

Результаты (русский) 3:

примечание: текст на основе автоматического распознавания процессов.пожалуйста, используйте PDF - версия по правовым вопросам





[на магнитных массивов борта 0001] это изобретение претендует на приоритет американских временных патент Appl.гээ.
№ 60 / 204214 подано 12 мая 2000 года и 60 / 209051 подано 2 июня
2000, включены в настоящем документе со ссылкой.



области изобретения[0002j настоящее изобретение относится к магнитных частиц сепараторы, используя
micromachined магнитных массивов и, в частности, магнитные сепараторы или манипуляторы использования контролируемых
частиц намагничивания по micromachined магнитных массивов для разделения клеток и других
биологических материалов.настоящее изобретение также касается использования таких устройств для разделения и анализе биологических материалов для
immunoassays последовательности днк, белок, анализ и биохимических
обнаружения приложений.

история изобретения

[0003] использование micromachining методов изготовления системы разделения на силикон.силикон обеспечивает практическую пользу, чтобы масса.