温度制御装置及び破砕装置
超音波エネルギを用いて細胞、胞子及び組織サンプルを分解又は破砕させるように設計されたスタンドアロンのベンチトップ実験器具を開示する。破砕装置は、プログラミング可能であり、ユーザは、例えば、サンプル体積、超音波処理パワーレベル、破砕期間等の破砕プロトコルパラメータを制御でき、これにより、特定のターゲット毎に、プロトコルを最適化することができる。破砕プロトコルが入力されると、破砕装置は、入力された破砕プロトコルに基づいて、自動的にサンプルを破砕する。また、破砕装置は、熱交換サブアセンブリによる冷却機能を有し、動作の間、サンプルが最大設定温度を超えることを防ぐことができる。
【発明の詳細な説明】
【関連出願】
【０００１】
本出願は、同じ発明者によって２００４年１２月２日に出願された米国仮特許出願番号第６０／６３３，０３７号、発明の名称、「自動破砕装置」の優先権を主張する。米国仮特許出願番号第６０／６３３，０３７号の全体は、参照により本願に援用される。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、自動的にサンプルを破砕する方法、温度制御装置及び破砕装置に関する。特に、本発明は、超音波エネルギを用いてサンプルを自動的に破砕する方法、温度制御装置及び破砕装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
現在の破砕法は、熱、化学薬品、機械的粉砕／爆砕又はこれらの組合せによって、細胞／胞子／組織の破砕を行う。
【０００４】
化学薬品又は熱破砕のみを用いる手法では、多くの場合、ユーザが厳密に従わなくてはならない複数の手作業の工程が要求される。破砕に化学薬品が用いられる場合、破砕プロトコルでは、後の分析に支障がないように、破砕後に、化学添加物を中和する必要がある場合が多い。これにより、プロセスが複雑になり、時間及びコストが増加する。
【０００５】
例えば、乳鉢及び乳棒を用いる機械的粉砕法も、生来的に手作業のプロセスであり、したがって、このようなプロセスの有効性及び再現性は、技術者の技術に依存する。また、各検査の後には、サンプル間で交差汚染が生じないように、全ての器具を洗浄する更なる工程が必要である。
【０００６】
現在使用されている、機械的な破砕のために超音波エネルギを用いる装置では、超音波処理の間、振動子チップを液体サンプルに含浸させる必要があり、この場合も、各検査毎に完全な洗浄を行わなければ、サンプル間で交差汚染が生じる虞がある。また、この場合、振動子チップを液体サンプルに含浸させるために、液体サンプルは、開放環境に収容することが必要となる。このような開放環境は、飛沫化又は霧化による汚染の可能性を増加させる。
【０００７】
他の機械的な分解法として、コンテナに、サンプルと共に堅いビーズ（例えば、ガラス又はステンレススチール球）を入れる、「ビーズ式粉砕機（Bead Beater）」と呼ばれる手法もある。この後、塗料ミキサと同様の手法で、設定された期間、コンテナを激しく震動させる。この手法は、原理的には、超音波エネルギを用いる機械的な粉砕と同様であるが、ここで用いられる周波数は低く、振幅は大きい。ここでは、各サンプル毎に新たなコンテナを用いれば、検査間の交差汚染は生じず、この他の場合は、各新たな検査毎に、コンテナを完全に洗浄する必要がある。なお、幾つかのサンプルについては、より高いレベルの攪拌が必要である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、本発明の目的は、自動化され、効率的で、汚染の危険性が低い破砕装置及び破砕方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の実施の形態は、超音波エネルギを用いて細胞、胞子及び組織サンプルを分解又は破砕するように設計されたスタンドアロンのベンチトップ実験器具を提供する。破砕装置は、プログラミング可能であり、ユーザは、例えば、サンプル体積、超音波処理パワーレベル、破砕期間等の破砕プロトコルパラメータを制御できる。このようなプログラミング可能な制御によって、特定のターゲット毎に、プロトコルを最適化することができる。破砕プロトコルが入力されると、破砕装置は、入力された破砕プロトコルに基づいて、自動的にサンプルを破砕する。また、破砕装置は、熱交換サブアセンブリによる冷却機能を有し、動作の間、サンプルが最大設定温度を超えることを防ぐことができる。ある種の破砕プロトコルの間、温度は、特定のサンプルを破壊する可能性のある温度まで上昇することがある。これらの場合、熱交換サブアセンブリを用いて、サンプルから熱を奪うことができる。
【００１０】
本発明の破砕システムは、好ましくは、破砕すべき各サンプル毎に、使い捨ての、個別にキャップされたサンプルバイアルを使用し、検査間の交差汚染のリスクを最小化する。サンプルは、破砕プロトコルに応じて、機械的な攪拌媒体（例えば、ガラス球）、化学的破砕試薬（例えば、ＮａＯＨ）、他の周知の破砕法と組み合わせてもよく、組み合わせずに単独で用いてもよい。サンプルを収容するサンプルバイアルは、破砕装置に挿入され、サンプルバイアルの底部は、超音波振動子の振動子チップに接触する。振動子チップは、サンプルには接触しない。サンプルバイアルは、破砕装置内のバイアルマウントに挿入される。熱ブロックは、サンプルバイアルの側壁に対して強く押し付けられる。各熱ブロックには、それぞれ熱電冷却器（Thermoelectric Cooler：ＴＥＣ）及びヒートシンクが取り付けられる。超音波振動子は、サンプルバイアルの底部を介して、サンプルに超音波エネルギを伝達し、細胞／胞子／組織の分離を引き起こす。冷却機能が有効になると、ＴＥＣは、熱ブロックを介してサンプルバイアルから熱を奪うことによって、サンプルを冷却する。好ましくは、補助ファンがＴＥＣ及びヒートシンクに亘って換気を行い、熱除去速度を維持する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は、本発明の好ましい実施の形態に基づく自動的な破砕装置１０を示している。破砕装置１０は、筺体２０、主電源スイッチ３０及び制御パネル４０を備える。
【００１２】
図２は、制御パネル４０を更に詳細に示している。制御パネル４０は、ユーザが様々な破砕プロトコルパラメータを入力するためのユーザインタフェースである。ディスプレイ４２は、動作の間、入力パラメータと、フィードバック及び状態情報とを表示する。ディスプレイ４２は、好ましくは、液晶ディスプレイ（liquid crystal display：ＬＣＤ）である。これに代えて、周知の如何なる表示装置を使用してもよい。好ましくはないが、プリンタ、例えば、紙テーププリンタを用いてもよい。ユーザは、体積ボタン４８、パワーボタン５０、期間ボタン５２及び冷却ボタン５４のそれぞれを用いて、体積パラメータ、パワーパラメータ、期間パラメータ及び冷却パラメータを入力することができる。また、ユーザは、数値キーパッド４６によって、体積、パワー、期間及び冷却パラメータに関連する数値を入力することができる。破砕装置１０（図１）は、好ましくは、約１．０ｍｌ〜約３．０ｍｌの範囲の体積のサンプルを破砕させるように構成されている。これに代えて、破砕装置１０は、１．０ｍｌ未満又は３．０ｍｌを超える体積のサンプルを処理できるように構成してもよい。体積パラメータは、好ましくは、０．１ｍｌ単位で入力できる。これに代えて、必要に応じて、より小さい又はより大きい単位で体積パラメータを指定できるようにしてもよい。また、更に他の実施の形態では、ユーザは、実際のワット数に対応するパワーの種類を選択できるようにしてもよい。
【００１３】
好ましい実施の形態では、パワーパラメータは、５つの使用可能なパワー設定の１つによって設定される。パワー設定には、最低のパワーを「１」として、「１」〜「５」の番号が付されている。これに代えて、５個より多い又は少ないパワーレベルを設定できるようにしてもよい。パワーレベル設定は、ユーザの混乱を回避するために、例えば、「１０ワット」等の実際のワット数の代わりに使用される。例えば、特定のワット数レベルを入力する場合、入力するワット数レベルは、電源が供給する電力なのか、超音波振動子によって供給されるパワーなのか、サンプルに吸収されるパワーなのかがユーザにとって不明瞭となる虞がある。なお、変形例として、破砕装置は、パワーパラメータについて実際のワット数を指定できるように構成してもよい。また、更に他の実施の形態では、ユーザは、実際のワット数が参照されるパワーの種類を指定できる。
Ｐ４
期間パラメータは、超音波エネルギがサンプルに印加される時間に対応し、これは、破砕時間とも呼ばれる。破砕時間は、好ましくは、分及び秒単位で入力される。
【００１４】
通常、可能な体積、パワー、期間パラメータ値の様々な組合せによって、総合的な性能エンベロープが定まる。破砕装置１０は、ユーザが、周知の、予め定義された組合せレベルの範囲を逸脱するパラメータを指定した破砕プロトコルを実行できないように構成される。このような制約条件によって、例えば、非常に小さい体積のサンプルに対して非常に高いパワーを印加するといった、潜在的に危険なパラメータの組合せによって動作が実行されることを防止できる。これによって、設備及び／又はサンプルが破損する可能性が低減される。予め定義された性能エンベロープから逸脱するパラメータ値が入力されると、ディスプレイ４２にはエラーメッセージが表示され、ユーザは、１つ以上のパラメータ値を変更するように促される。なお、ここでは、体積パラメータ、パワーパラメータ、期間パラメータ及び冷却パラメータを用いる破砕装置１０を説明しているが、これらより多い又は少ないパラメータを用いてもよい。
【００１５】
許容可能な体積、パワー及び期間パラメータが設定されると、開始ボタン５８が押され、破砕が開始される。ディスプレイ４２は、ゼロへとカウントダウンされる経過時間と、設定された体積及びパワーパラメータとを表示する。また、停止ボタン６０を押すことによっていつでも動作を中止することができる。
【００１６】
破砕プロトコル及び対応するパラメータ値が未知であり、新たなプロトコルを開発する必要がある場合もある。新たなプロトコルを開発する場合、正確な破砕期間が未知であることがあり、この場合、ユーザは、手動でタイミングを制御しなければならない。ユーザは、パルスボタン５６によって、設定された体積及びパワーレベルで、サンプルを手動で破砕させることができる。超音波エネルギは、パルスボタン５６が押されている間、サンプルバイアルに印加され、ディスプレイ４２は、経過したパルス時間を表示する。好ましい実施の形態では、内部センサが、サンプルの温度を継続的に監視する。パルスボタン５６を押す時間が長すぎると、オーバーヒートが生じることがある。ここでは、好ましくは、温度閾値を設定し、温度が所定の温度閾値を超えた場合、超音波エネルギの印加が中止される。
【００１７】
プリセットボタン４４は、一般的に使用するプロトコルを保存し、一回のボタンの押圧操作でプロトコルを呼び出すために用いられる。好ましくは、Ａ〜Ｅの５個のプリセットボタン４４を設ける。これに代えて、５より多い又は少ないプリセットボタンを設けてもよい。
Ｐ５
破砕装置１０は、サンプルを冷却する機能を有する。冷却パラメータは、好ましくは、サンプルを冷却するための特定の温度を設定するために用いられる。これに代えて、冷却パラメータは、ターゲット温度範囲を設定してもよい。或いは、冷却パラメータは、特定のターゲット温度を設定せず、オン又はオフのみを指定してもよい。このような冷却機能は、例えば、超音波処理による温度上昇がＲＮＡを破損し、又は血液凝固の速度を遅延させる等、望ましくない結果を生じる虞があるプロトコルにおいて有用である。また、超音波処理の間にサンプルを冷却し、又は超音波処理の前にサンプルを予め冷却することによって、サンプル又はサンプルバイアルにオーバーヒートを生じさせることなく、より長い期間、破砕を行うことができる。
【００１８】
また、制御パネル４０は、アクセス用蓋６２を備えている。ユーザは、アクセス用蓋６２を介して、破砕プロトコルの実行のために、例えば、サンプルバイアル等のサンプルコンテナが載置されるバイアルマウント１１０（図５）と呼ばれるサンプル収容部分にアクセスできる。
【００１９】
破砕装置１０の内部の側面図を図３に示す。破砕装置１０は、破砕エンジンコンパートメントと、電子回路コンパートメントの２つのコンパートメントを備える。破砕エンジンコンパートメントには、破砕エンジン１００が配設されている。電子回路コンパートメントは、制御回路７０、電源８０及び電子回路冷却ファン９０を備える。制御回路７０は、接続７２を介して、制御パネル４０（図２）に連結されている。破砕装置１０を破砕エンジンコンパートメントと電子回路コンパートメントとで構成することによって、熱分離及び流体／電子回路分離が実現される。この熱分離により、超音波処理の間に破砕エンジン１００内で発生した熱が、電子回路コンパートメント内の制御回路７０を加熱することが防がれ、及び制御回路７０及び電源８０で発生した熱が破砕エンジン１００を加熱することが防がれる。また、熱分離及び流体／電子回路分離により、制御回路７０内の敏感な電気部品を、例えば、サンプル、洗浄剤、ＴＥＣの液化冷却剤等の流体から隔離することができる。
【００２０】
破砕装置１０の分解図を図４に示す。筺体２０（図１）は、好ましくは、側板２２、２４と、トップカバー２６と、底面２６とを備える。各側板２２、２４には、好ましくは、通気のための通気口が開設されている。側板２２、２４のうちの少なくとも１つには補助ＴＥＣファン９５が取り付けられている。補助ＴＥＣファン９５は、冷却のために、筺体２０に開設された通気口から取り入れた空気を破砕エンジン１００に吹きつける。トップカバー２６は、制御パネル４０と、開口２７とを備える。破砕エンジン１００の上部は、開口２７を介して突出しており、ユーザは、アクセス用蓋６２を介してアクセスすることができる。図４に示す筺体２０は、４つの部品から構成されているが、筺体２０は、幾つの部品から構成してもよい。
【００２１】
破砕エンジン１００の分解図を図５に示す。破砕エンジン１００は、バイアルネスト１８０、バイアルマウント１１０、熱ブロック１２０、１２２、熱電冷却器（ＴＥＣ）１３０、ヒートシンク１４０、１４２、超音波振動子１５０、圧縮ばね１６０及び振動子マウント１７０を備える。バイアルネスト１８０は、リリースラッチ（図示せず）及びアクセス用蓋６２を備える。リリースラッチ及びアクセス用蓋６２を含むバイアルネスト１８０の上部は、トップカバー２６（図４）の開口２７（図４）を介して、上に突出している。
【００２２】
バイアルマウント１１０は、サンプルバイアル２００を保持するように構成されている。アクセス用蓋６２を開くと、バイアルネスト１８０のアクセス用開口１８２を介して、バイアルマウント１１０にアクセスすることができる。サンプルバイアル２００は、アクセス用開口１８２を介して、バイアルマウント１１０に取り付けられ、又は取り外される。
【００２３】
超音波振動子１５０の底部は、圧縮ばね１６０に連結されている。振動子マウント１７０は、超音波振動子１５０及び圧縮ばね１６０を保持し、互いに適切な位置まで、軸方向に案内する。振動子マウント１７０は、バイアルマウント１１０の底面に取り付けられる。これにより、超音波振動子１５０は、バイアルマウント１１０に対して適切に配置される。バイアルマウント１１０は、好ましくは、底面に開口（図示せず）が開設され、これにより、超音波振動子１５０の振動子チップ１５２は、開口を貫通し、バイアルマウント１１０内に載置されたサンプルバイアル２００の底面に接触する。
【００２４】
サンプルバイアル２００は、バイアルマウント１１０に載置される。アクセス用蓋６２を閉じると、サンプルバイアル２００の底部が振動子チップ１５２に対して押し付けられる。振動子チップ１５２は、調整された圧縮ばね１６０の付勢力によって、サンプルバイアル２００の底部に対して所定の力を加える。超音波振動子１５０からサンプルバイアル２００内のサンプルへの超音波エネルギの効率的な伝達は、振動子チップ１５２とサンプルバイアル２００の底部との間で、所定の力に基づく接触を維持することに部分的に依存している。また、破砕プロトコルでは、パワーパラメータが重要な変数であるため、適切な所定の力を維持することにより、所定の破砕プロトコルが適切に実行される。
【００２５】
圧縮ばね１６０は、好ましくは、振動子チップ１５２のサンプルバイアル２００の底部に対する力を実質的に一定に維持するが、界面の加熱及び機械的移動に起因する僅かな位置の変化のために、破砕処理の間のこの界面における結合は、変化する。このドリフトを補償し、設定された入力パワーレベルを維持するために、超音波振動子１５０を制御するフィードバックループ回路を制御回路７０に組み込むことが好ましい。フィードバック回路は、好ましくは、超音波振動子１５０に供給された電圧及び電流を測定し、実時間で、好ましくは、１０ミリ秒毎に振動子チップ１５２に伝送されたパワーを算出する。そして、制御回路７０は、超音波振動子１５０の電圧制御装置の内部の電源電圧を調整し、駆動電圧を超音波振動子１５０に対応するように変更する。そして、超音波振動子１５０のインピーダンス及び駆動電圧レベルによって、流れる電流が決定する。
【００２６】
サンプルバイアル２００がバイアルマウント１１０内に配置されると、２つのスプリング付の熱ブロック１２０、１２２が、サンプルバイアル２００の側面を押し付ける。これにより、各熱ブロック１２０、１２２の第１の表面は、サンプルバイアル２００に接触し、熱輸送のための熱接触を実現する。各熱ブロック１２０、１２２の第２の表面は、好ましくは、熱電冷却器（ＴＥＣ）１３０に接触している。斜視図の角度のために図５には示していないが、ヒートシンク１４２の背面側には、第１のＴＥＣ１３０と同様の手法で第２のＴＥＣが取り付けられる。ＴＥＣ１３０及び第２のＴＥＣ（図示せず）は、好ましくは、それぞれヒートシンク１４０及びヒートシンク１４２の背面に取り付けられる。各ＴＥＣの「熱い」側面は、ヒートシンク１４０、１４２に取り付けられる。冷却機能が有効にされると、ＴＥＣは、通電され、一方の側が（周囲温度より低い温度に）冷却され、反対の側が周囲温度より熱くなる。熱ブロック１２０、１２２に取り付けられた各ＴＥＣの冷たい側面は、超音波エネルギ超音波処理の適用の間にサンプルから発生する熱を奪う。補助ＴＥＣファン９５（図４）は、ヒートシンク１４０、１４２を冷却し、ＴＥＣに亘って、適切な動作に必要な温度勾配を維持する。
【００２７】
熱ブロック１２０、１２２の少なくとも一方には、温度を監視するための温度センサ（図示せず）を取り付けることが好ましい。この温度は、サンプルバイアル２００及びサンプルバイアル２００内のサンプルの温度に直接関連する。温度を所定の範囲内に維持することによって、破砕プロトコル能力が向上する。更に、温度の測定及び破砕装置１０の冷却機能を用いる拡張は、様々な安全対策機能のために用いられる。破砕装置１０は、オーバーヒートの可能性を感知した場合、超音波処理プロセスは、自動的に停止され、又はパワーが低減される。冷却パラメータが予めオンにされていない場合、ＴＥＣは、この時点で有効になり、サンプルバイアル２００及びサンプルバイアル２００内のサンプルを安全な温度範囲に戻るまで急速に冷却する。
【００２８】
破砕装置１０の通常動作の間、サンプルは、ある程度加熱されることが予想され、この加熱によって、破砕が促進することも多い。これらの温度は、バイアルの破壊又はターゲットの破損のリスクが生じる程高くなくても、ユーザが破砕装置からサンプルバイアル２００を取り除き及び取り扱う際に、ユーザを驚かせ（例えば、バイアルを落下させ、不注意によってこぼす）又はユーザに軽い火傷を負わせる虞がある。このようなリスクを最小化するために、破砕装置１０は、ソレノイド安全保護装置１８４を備え、ソレノイド安全保護装置１８４は、リリースラッチをディスエーブルにし、サンプルバイアル２００が安全温度に冷却される前に、ユーザがアクセス用蓋６２を開き、サンプルバイアル２００に触れることを防止する。破砕プロトコルの完了の後に、ＴＥＣを暫く有効にし、サンプルバイアル２００及びサンプルを急速に「安全」温度に冷却することによって、ソレノイド安全保護装置１８４がアクセス用蓋６２を解放する期間を短くすることができる。
Ｐ８
バチルス属の細菌（Bacillus globigii：以下、ＢＧという。）バクテリア胞子を用いて、破砕の有効性を検証した。１０４ｃｆｕ／ｍｌの濃度のＢＧの３ｍｌのサンプルに２４０ｍｇのガラスビーズ（直径１５０〜２１２μｍ）を混入し、パワーレベル２で１０分間超音波処理した後、ＰＣＲ増幅した結果、適切な破砕が行われていることがわかった。パワーレベル２は、好ましくは、サンプルに直接８ワットを伝達するパワーと同等である。
【００２９】
破砕エンジン１００は、好ましくは、独立した組立体として設計される。このため、破砕エンジン１００は、他の器具構成にも、殆ど又は全く変更することなく使用できる。このような代替の器具構成には、例えば、破砕エンジン組立体をマルチステーションシステムに組み込む構成又は破砕エンジン組立体を他の装置と共に単一の器具に統合する構成が含まれる。
【００３０】
本発明の構成及び動作原理を明瞭に説明するために、様々な詳細を含む特定の実施例を用いて本発明を説明した。このような特定の実施例の説明及びその詳細は、特許請求の範囲を制限するものではない。本発明の主旨及び範囲から逸脱することなく、例示的に選択された実施例を変更できることは、当業者にとって明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の好ましい実施の形態に基づく自動破砕装置の斜視図である。
【図２】破砕装置の制御パネルの平面図である。
【図３】破砕装置の内部の側面図である。
【図４】破砕装置の分解図である。
【図５】破砕エンジンの分解図である。
【関連出願】
【０００１】
本出願は、同じ発明者によって２００４年１２月２日に出願された米国仮特許出願番号第６０／６３３，０３７号、発明の名称、「自動破砕装置」の優先権を主張する。米国仮特許出願番号第６０／６３３，０３７号の全体は、参照により本願に援用される。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、自動的にサンプルを破砕する方法、温度制御装置及び破砕装置に関する。特に、本発明は、超音波エネルギを用いてサンプルを自動的に破砕する方法、温度制御装置及び破砕装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
現在の破砕法は、熱、化学薬品、機械的粉砕／爆砕又はこれらの組合せによって、細胞／胞子／組織の破砕を行う。
【０００４】
化学薬品又は熱破砕のみを用いる手法では、多くの場合、ユーザが厳密に従わなくてはならない複数の手作業の工程が要求される。破砕に化学薬品が用いられる場合、破砕プロトコルでは、後の分析に支障がないように、破砕後に、化学添加物を中和する必要がある場合が多い。これにより、プロセスが複雑になり、時間及びコストが増加する。
【０００５】
例えば、乳鉢及び乳棒を用いる機械的粉砕法も、生来的に手作業のプロセスであり、したがって、このようなプロセスの有効性及び再現性は、技術者の技術に依存する。また、各検査の後には、サンプル間で交差汚染が生じないように、全ての器具を洗浄する更なる工程が必要である。
【０００６】
現在使用されている、機械的な破砕のために超音波エネルギを用いる装置では、超音波処理の間、振動子チップを液体サンプルに含浸させる必要があり、この場合も、各検査毎に完全な洗浄を行わなければ、サンプル間で交差汚染が生じる虞がある。また、この場合、振動子チップを液体サンプルに含浸させるために、液体サンプルは、開放環境に収容することが必要となる。このような開放環境は、飛沫化又は霧化による汚染の可能性を増加させる。
【０００７】
他の機械的な分解法として、コンテナに、サンプルと共に堅いビーズ（例えば、ガラス又はステンレススチール球）を入れる、「ビーズ式粉砕機（Bead Beater）」と呼ばれる手法もある。この後、塗料ミキサと同様の手法で、設定された期間、コンテナを激しく震動させる。この手法は、原理的には、超音波エネルギを用いる機械的な粉砕と同様であるが、ここで用いられる周波数は低く、振幅は大きい。ここでは、各サンプル毎に新たなコンテナを用いれば、検査間の交差汚染は生じず、この他の場合は、各新たな検査毎に、コンテナを完全に洗浄する必要がある。なお、幾つかのサンプルについては、より高いレベルの攪拌が必要である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、本発明の目的は、自動化され、効率的で、汚染の危険性が低い破砕装置及び破砕方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の実施の形態は、超音波エネルギを用いて細胞、胞子及び組織サンプルを分解又は破砕するように設計されたスタンドアロンのベンチトップ実験器具を提供する。破砕装置は、プログラミング可能であり、ユーザは、例えば、サンプル体積、超音波処理パワーレベル、破砕期間等の破砕プロトコルパラメータを制御できる。このようなプログラミング可能な制御によって、特定のターゲット毎に、プロトコルを最適化することができる。破砕プロトコルが入力されると、破砕装置は、入力された破砕プロトコルに基づいて、自動的にサンプルを破砕する。また、破砕装置は、熱交換サブアセンブリによる冷却機能を有し、動作の間、サンプルが最大設定温度を超えることを防ぐことができる。ある種の破砕プロトコルの間、温度は、特定のサンプルを破壊する可能性のある温度まで上昇することがある。これらの場合、熱交換サブアセンブリを用いて、サンプルから熱を奪うことができる。
【００１０】
本発明の破砕システムは、好ましくは、破砕すべき各サンプル毎に、使い捨ての、個別にキャップされたサンプルバイアルを使用し、検査間の交差汚染のリスクを最小化する。サンプルは、破砕プロトコルに応じて、機械的な攪拌媒体（例えば、ガラス球）、化学的破砕試薬（例えば、ＮａＯＨ）、他の周知の破砕法と組み合わせてもよく、組み合わせずに単独で用いてもよい。サンプルを収容するサンプルバイアルは、破砕装置に挿入され、サンプルバイアルの底部は、超音波振動子の振動子チップに接触する。振動子チップは、サンプルには接触しない。サンプルバイアルは、破砕装置内のバイアルマウントに挿入される。熱ブロックは、サンプルバイアルの側壁に対して強く押し付けられる。各熱ブロックには、それぞれ熱電冷却器（Thermoelectric Cooler：ＴＥＣ）及びヒートシンクが取り付けられる。超音波振動子は、サンプルバイアルの底部を介して、サンプルに超音波エネルギを伝達し、細胞／胞子／組織の分離を引き起こす。冷却機能が有効になると、ＴＥＣは、熱ブロックを介してサンプルバイアルから熱を奪うことによって、サンプルを冷却する。好ましくは、補助ファンがＴＥＣ及びヒートシンクに亘って換気を行い、熱除去速度を維持する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は、本発明の好ましい実施の形態に基づく自動的な破砕装置１０を示している。破砕装置１０は、筺体２０、主電源スイッチ３０及び制御パネル４０を備える。
【００１２】
図２は、制御パネル４０を更に詳細に示している。制御パネル４０は、ユーザが様々な破砕プロトコルパラメータを入力するためのユーザインタフェースである。ディスプレイ４２は、動作の間、入力パラメータと、フィードバック及び状態情報とを表示する。ディスプレイ４２は、好ましくは、液晶ディスプレイ（liquid crystal display：ＬＣＤ）である。これに代えて、周知の如何なる表示装置を使用してもよい。好ましくはないが、プリンタ、例えば、紙テーププリンタを用いてもよい。ユーザは、体積ボタン４８、パワーボタン５０、期間ボタン５２及び冷却ボタン５４のそれぞれを用いて、体積パラメータ、パワーパラメータ、期間パラメータ及び冷却パラメータを入力することができる。また、ユーザは、数値キーパッド４６によって、体積、パワー、期間及び冷却パラメータに関連する数値を入力することができる。破砕装置１０（図１）は、好ましくは、約１．０ｍｌ〜約３．０ｍｌの範囲の体積のサンプルを破砕させるように構成されている。これに代えて、破砕装置１０は、１．０ｍｌ未満又は３．０ｍｌを超える体積のサンプルを処理できるように構成してもよい。体積パラメータは、好ましくは、０．１ｍｌ単位で入力できる。これに代えて、必要に応じて、より小さい又はより大きい単位で体積パラメータを指定できるようにしてもよい。また、更に他の実施の形態では、ユーザは、実際のワット数に対応するパワーの種類を選択できるようにしてもよい。
【００１３】
好ましい実施の形態では、パワーパラメータは、５つの使用可能なパワー設定の１つによって設定される。パワー設定には、最低のパワーを「１」として、「１」〜「５」の番号が付されている。これに代えて、５個より多い又は少ないパワーレベルを設定できるようにしてもよい。パワーレベル設定は、ユーザの混乱を回避するために、例えば、「１０ワット」等の実際のワット数の代わりに使用される。例えば、特定のワット数レベルを入力する場合、入力するワット数レベルは、電源が供給する電力なのか、超音波振動子によって供給されるパワーなのか、サンプルに吸収されるパワーなのかがユーザにとって不明瞭となる虞がある。なお、変形例として、破砕装置は、パワーパラメータについて実際のワット数を指定できるように構成してもよい。また、更に他の実施の形態では、ユーザは、実際のワット数が参照されるパワーの種類を指定できる。
Ｐ４
期間パラメータは、超音波エネルギがサンプルに印加される時間に対応し、これは、破砕時間とも呼ばれる。破砕時間は、好ましくは、分及び秒単位で入力される。
【００１４】
通常、可能な体積、パワー、期間パラメータ値の様々な組合せによって、総合的な性能エンベロープが定まる。破砕装置１０は、ユーザが、周知の、予め定義された組合せレベルの範囲を逸脱するパラメータを指定した破砕プロトコルを実行できないように構成される。このような制約条件によって、例えば、非常に小さい体積のサンプルに対して非常に高いパワーを印加するといった、潜在的に危険なパラメータの組合せによって動作が実行されることを防止できる。これによって、設備及び／又はサンプルが破損する可能性が低減される。予め定義された性能エンベロープから逸脱するパラメータ値が入力されると、ディスプレイ４２にはエラーメッセージが表示され、ユーザは、１つ以上のパラメータ値を変更するように促される。なお、ここでは、体積パラメータ、パワーパラメータ、期間パラメータ及び冷却パラメータを用いる破砕装置１０を説明しているが、これらより多い又は少ないパラメータを用いてもよい。
【００１５】
許容可能な体積、パワー及び期間パラメータが設定されると、開始ボタン５８が押され、破砕が開始される。ディスプレイ４２は、ゼロへとカウントダウンされる経過時間と、設定された体積及びパワーパラメータとを表示する。また、停止ボタン６０を押すことによっていつでも動作を中止することができる。
【００１６】
破砕プロトコル及び対応するパラメータ値が未知であり、新たなプロトコルを開発する必要がある場合もある。新たなプロトコルを開発する場合、正確な破砕期間が未知であることがあり、この場合、ユーザは、手動でタイミングを制御しなければならない。ユーザは、パルスボタン５６によって、設定された体積及びパワーレベルで、サンプルを手動で破砕させることができる。超音波エネルギは、パルスボタン５６が押されている間、サンプルバイアルに印加され、ディスプレイ４２は、経過したパルス時間を表示する。好ましい実施の形態では、内部センサが、サンプルの温度を継続的に監視する。パルスボタン５６を押す時間が長すぎると、オーバーヒートが生じることがある。ここでは、好ましくは、温度閾値を設定し、温度が所定の温度閾値を超えた場合、超音波エネルギの印加が中止される。
【００１７】
プリセットボタン４４は、一般的に使用するプロトコルを保存し、一回のボタンの押圧操作でプロトコルを呼び出すために用いられる。好ましくは、Ａ〜Ｅの５個のプリセットボタン４４を設ける。これに代えて、５より多い又は少ないプリセットボタンを設けてもよい。
Ｐ５
破砕装置１０は、サンプルを冷却する機能を有する。冷却パラメータは、好ましくは、サンプルを冷却するための特定の温度を設定するために用いられる。これに代えて、冷却パラメータは、ターゲット温度範囲を設定してもよい。或いは、冷却パラメータは、特定のターゲット温度を設定せず、オン又はオフのみを指定してもよい。このような冷却機能は、例えば、超音波処理による温度上昇がＲＮＡを破損し、又は血液凝固の速度を遅延させる等、望ましくない結果を生じる虞があるプロトコルにおいて有用である。また、超音波処理の間にサンプルを冷却し、又は超音波処理の前にサンプルを予め冷却することによって、サンプル又はサンプルバイアルにオーバーヒートを生じさせることなく、より長い期間、破砕を行うことができる。
【００１８】
また、制御パネル４０は、アクセス用蓋６２を備えている。ユーザは、アクセス用蓋６２を介して、破砕プロトコルの実行のために、例えば、サンプルバイアル等のサンプルコンテナが載置されるバイアルマウント１１０（図５）と呼ばれるサンプル収容部分にアクセスできる。
【００１９】
破砕装置１０の内部の側面図を図３に示す。破砕装置１０は、破砕エンジンコンパートメントと、電子回路コンパートメントの２つのコンパートメントを備える。破砕エンジンコンパートメントには、破砕エンジン１００が配設されている。電子回路コンパートメントは、制御回路７０、電源８０及び電子回路冷却ファン９０を備える。制御回路７０は、接続７２を介して、制御パネル４０（図２）に連結されている。破砕装置１０を破砕エンジンコンパートメントと電子回路コンパートメントとで構成することによって、熱分離及び流体／電子回路分離が実現される。この熱分離により、超音波処理の間に破砕エンジン１００内で発生した熱が、電子回路コンパートメント内の制御回路７０を加熱することが防がれ、及び制御回路７０及び電源８０で発生した熱が破砕エンジン１００を加熱することが防がれる。また、熱分離及び流体／電子回路分離により、制御回路７０内の敏感な電気部品を、例えば、サンプル、洗浄剤、ＴＥＣの液化冷却剤等の流体から隔離することができる。
【００２０】
破砕装置１０の分解図を図４に示す。筺体２０（図１）は、好ましくは、側板２２、２４と、トップカバー２６と、底面２６とを備える。各側板２２、２４には、好ましくは、通気のための通気口が開設されている。側板２２、２４のうちの少なくとも１つには補助ＴＥＣファン９５が取り付けられている。補助ＴＥＣファン９５は、冷却のために、筺体２０に開設された通気口から取り入れた空気を破砕エンジン１００に吹きつける。トップカバー２６は、制御パネル４０と、開口２７とを備える。破砕エンジン１００の上部は、開口２７を介して突出しており、ユーザは、アクセス用蓋６２を介してアクセスすることができる。図４に示す筺体２０は、４つの部品から構成されているが、筺体２０は、幾つの部品から構成してもよい。
【００２１】
破砕エンジン１００の分解図を図５に示す。破砕エンジン１００は、バイアルネスト１８０、バイアルマウント１１０、熱ブロック１２０、１２２、熱電冷却器（ＴＥＣ）１３０、ヒートシンク１４０、１４２、超音波振動子１５０、圧縮ばね１６０及び振動子マウント１７０を備える。バイアルネスト１８０は、リリースラッチ（図示せず）及びアクセス用蓋６２を備える。リリースラッチ及びアクセス用蓋６２を含むバイアルネスト１８０の上部は、トップカバー２６（図４）の開口２７（図４）を介して、上に突出している。
【００２２】
バイアルマウント１１０は、サンプルバイアル２００を保持するように構成されている。アクセス用蓋６２を開くと、バイアルネスト１８０のアクセス用開口１８２を介して、バイアルマウント１１０にアクセスすることができる。サンプルバイアル２００は、アクセス用開口１８２を介して、バイアルマウント１１０に取り付けられ、又は取り外される。
【００２３】
超音波振動子１５０の底部は、圧縮ばね１６０に連結されている。振動子マウント１７０は、超音波振動子１５０及び圧縮ばね１６０を保持し、互いに適切な位置まで、軸方向に案内する。振動子マウント１７０は、バイアルマウント１１０の底面に取り付けられる。これにより、超音波振動子１５０は、バイアルマウント１１０に対して適切に配置される。バイアルマウント１１０は、好ましくは、底面に開口（図示せず）が開設され、これにより、超音波振動子１５０の振動子チップ１５２は、開口を貫通し、バイアルマウント１１０内に載置されたサンプルバイアル２００の底面に接触する。
【００２４】
サンプルバイアル２００は、バイアルマウント１１０に載置される。アクセス用蓋６２を閉じると、サンプルバイアル２００の底部が振動子チップ１５２に対して押し付けられる。振動子チップ１５２は、調整された圧縮ばね１６０の付勢力によって、サンプルバイアル２００の底部に対して所定の力を加える。超音波振動子１５０からサンプルバイアル２００内のサンプルへの超音波エネルギの効率的な伝達は、振動子チップ１５２とサンプルバイアル２００の底部との間で、所定の力に基づく接触を維持することに部分的に依存している。また、破砕プロトコルでは、パワーパラメータが重要な変数であるため、適切な所定の力を維持することにより、所定の破砕プロトコルが適切に実行される。
【００２５】
圧縮ばね１６０は、好ましくは、振動子チップ１５２のサンプルバイアル２００の底部に対する力を実質的に一定に維持するが、界面の加熱及び機械的移動に起因する僅かな位置の変化のために、破砕処理の間のこの界面における結合は、変化する。このドリフトを補償し、設定された入力パワーレベルを維持するために、超音波振動子１５０を制御するフィードバックループ回路を制御回路７０に組み込むことが好ましい。フィードバック回路は、好ましくは、超音波振動子１５０に供給された電圧及び電流を測定し、実時間で、好ましくは、１０ミリ秒毎に振動子チップ１５２に伝送されたパワーを算出する。そして、制御回路７０は、超音波振動子１５０の電圧制御装置の内部の電源電圧を調整し、駆動電圧を超音波振動子１５０に対応するように変更する。そして、超音波振動子１５０のインピーダンス及び駆動電圧レベルによって、流れる電流が決定する。
【００２６】
サンプルバイアル２００がバイアルマウント１１０内に配置されると、２つのスプリング付の熱ブロック１２０、１２２が、サンプルバイアル２００の側面を押し付ける。これにより、各熱ブロック１２０、１２２の第１の表面は、サンプルバイアル２００に接触し、熱輸送のための熱接触を実現する。各熱ブロック１２０、１２２の第２の表面は、好ましくは、熱電冷却器（ＴＥＣ）１３０に接触している。斜視図の角度のために図５には示していないが、ヒートシンク１４２の背面側には、第１のＴＥＣ１３０と同様の手法で第２のＴＥＣが取り付けられる。ＴＥＣ１３０及び第２のＴＥＣ（図示せず）は、好ましくは、それぞれヒートシンク１４０及びヒートシンク１４２の背面に取り付けられる。各ＴＥＣの「熱い」側面は、ヒートシンク１４０、１４２に取り付けられる。冷却機能が有効にされると、ＴＥＣは、通電され、一方の側が（周囲温度より低い温度に）冷却され、反対の側が周囲温度より熱くなる。熱ブロック１２０、１２２に取り付けられた各ＴＥＣの冷たい側面は、超音波エネルギ超音波処理の適用の間にサンプルから発生する熱を奪う。補助ＴＥＣファン９５（図４）は、ヒートシンク１４０、１４２を冷却し、ＴＥＣに亘って、適切な動作に必要な温度勾配を維持する。
【００２７】
熱ブロック１２０、１２２の少なくとも一方には、温度を監視するための温度センサ（図示せず）を取り付けることが好ましい。この温度は、サンプルバイアル２００及びサンプルバイアル２００内のサンプルの温度に直接関連する。温度を所定の範囲内に維持することによって、破砕プロトコル能力が向上する。更に、温度の測定及び破砕装置１０の冷却機能を用いる拡張は、様々な安全対策機能のために用いられる。破砕装置１０は、オーバーヒートの可能性を感知した場合、超音波処理プロセスは、自動的に停止され、又はパワーが低減される。冷却パラメータが予めオンにされていない場合、ＴＥＣは、この時点で有効になり、サンプルバイアル２００及びサンプルバイアル２００内のサンプルを安全な温度範囲に戻るまで急速に冷却する。
【００２８】
破砕装置１０の通常動作の間、サンプルは、ある程度加熱されることが予想され、この加熱によって、破砕が促進することも多い。これらの温度は、バイアルの破壊又はターゲットの破損のリスクが生じる程高くなくても、ユーザが破砕装置からサンプルバイアル２００を取り除き及び取り扱う際に、ユーザを驚かせ（例えば、バイアルを落下させ、不注意によってこぼす）又はユーザに軽い火傷を負わせる虞がある。このようなリスクを最小化するために、破砕装置１０は、ソレノイド安全保護装置１８４を備え、ソレノイド安全保護装置１８４は、リリースラッチをディスエーブルにし、サンプルバイアル２００が安全温度に冷却される前に、ユーザがアクセス用蓋６２を開き、サンプルバイアル２００に触れることを防止する。破砕プロトコルの完了の後に、ＴＥＣを暫く有効にし、サンプルバイアル２００及びサンプルを急速に「安全」温度に冷却することによって、ソレノイド安全保護装置１８４がアクセス用蓋６２を解放する期間を短くすることができる。
Ｐ８
バチルス属の細菌（Bacillus globigii：以下、ＢＧという。）バクテリア胞子を用いて、破砕の有効性を検証した。１０４ｃｆｕ／ｍｌの濃度のＢＧの３ｍｌのサンプルに２４０ｍｇのガラスビーズ（直径１５０〜２１２μｍ）を混入し、パワーレベル２で１０分間超音波処理した後、ＰＣＲ増幅した結果、適切な破砕が行われていることがわかった。パワーレベル２は、好ましくは、サンプルに直接８ワットを伝達するパワーと同等である。
【００２９】
破砕エンジン１００は、好ましくは、独立した組立体として設計される。このため、破砕エンジン１００は、他の器具構成にも、殆ど又は全く変更することなく使用できる。このような代替の器具構成には、例えば、破砕エンジン組立体をマルチステーションシステムに組み込む構成又は破砕エンジン組立体を他の装置と共に単一の器具に統合する構成が含まれる。
【００３０】
本発明の構成及び動作原理を明瞭に説明するために、様々な詳細を含む特定の実施例を用いて本発明を説明した。このような特定の実施例の説明及びその詳細は、特許請求の範囲を制限するものではない。本発明の主旨及び範囲から逸脱することなく、例示的に選択された実施例を変更できることは、当業者にとって明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の好ましい実施の形態に基づく自動破砕装置の斜視図である。
【図２】破砕装置の制御パネルの平面図である。
【図３】破砕装置の内部の側面図である。
【図４】破砕装置の分解図である。
【図５】破砕エンジンの分解図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波エネルギを用いてサンプルを破砕する間、温度を制御する温度制御装置において、
ａ．破砕させるサンプルを収容するサンプルコンテナと、
ｂ．上記サンプルコンテナに接触し、上記サンプルに超音波エネルギを供給する超音波発生器と、
ｃ．上記サンプルコンテナに連結され、超音波エネルギの印加の間、該サンプルコンテナ内で生成された熱が伝導される熱交換サブアセンブリとを備える温度制御装置。
【請求項２】
上記超音波発生器は、超音波ホーンを備えることを特徴とする請求項１記載の温度制御装置。
【請求項３】
上記超音波ホーンは、上記サンプルコンテナの第１の表面に接触するように配置された振動子チップを備えることを特徴とする請求項２記載の温度制御装置。
【請求項４】
上記超音波ホーンに連結され、上記振動子チップによって上記サンプルコンテナの第１の表面に対して、所定の力が維持されるように調整された圧縮スプリングを更に備える請求項３記載の温度制御装置。
【請求項５】
上記サンプルコンテナは、密封され、上記振動子チップは、サンプルコンテナの外側表面に接触し、該サンプルコンテナ内に密封された環境が実現されていることを特徴とする請求項３記載の温度制御装置。
【請求項６】
上記熱交換サブアセンブリは、上記サンプルコンテナに接触するように押し付けられる少なくとも１つのスプリング付勢熱ブロックを備えることを特徴とする請求項１記載の温度制御装置。
【請求項７】
上記熱交換サブアセンブリは、少なくとも１つの熱ブロックと、上記サンプルコンテナとの間に取り付けられた熱電冷却器を備えることを特徴とする請求項５記載の温度制御装置。
【請求項８】
上記超音波エネルギは、上記サンプル内の細胞、胞子又は組織を破砕することを特徴とする請求項１記載の温度制御装置。
【請求項９】
上記超音波発生器に接続され、印加される超音波エネルギのパワー及び期間を制御する可変プログラミング回路を更に備える請求項１記載の温度制御装置。
【請求項１０】
上記少なくとも１つの熱ブロックに接続された温度センサを更に備える請求項９記載の温度制御装置。
【請求項１１】
上記可変プログラミング回路は、上記温度センサに接続され、温度情報を受信し、該可変プログラミング回路は、該温度情報に応じて、上記超音波発生器に制御信号を供給することを特徴とする請求項１０記載の温度制御装置。
【請求項１２】
上記可変プログラミング回路に接続され、動作パラメータを入力するために用いられるユーザインタフェースを更に備えることを特徴とする請求項９記載の温度制御装置。
【請求項１３】
上記動作パラメータは、上記サンプルの体積、上記印加される超音波エネルギのパワーレベル、及び上記超音波エネルギが印加される期間であることを特徴とする請求項１２記載の温度制御装置。
【請求項１４】
超音波エネルギを用いてサンプルを破砕する破砕装置において、
ａ．破砕させるサンプルを収容するサンプルコンテナと、
ｂ．上記サンプルコンテナに接触し、上記サンプルに超音波エネルギを供給する超音波発生器と、
ｃ．上記サンプルコンテナに／から熱輸送を行う熱交換サブアセンブリと、
ｄ．適用される破砕プロトコルに基づいて、上記超音波発生器に制御信号を提供する可変プログラミング回路とを備える破砕装置。
【請求項１５】
上記超音波発生器は、超音波ホーンを備えることを特徴とする請求項１４記載の破砕装置。
【請求項１６】
上記超音波ホーンは、上記サンプルコンテナの第１の表面に接触するように配置された振動子チップを備えることを特徴とする請求項１５記載の破砕装置。
【請求項１７】
上記超音波ホーンに連結され、上記振動子チップによって上記サンプルコンテナの第１の表面に対して、所定の力が維持されるように調整された圧縮スプリングを更に備える請求項１６記載の破砕装置。
【請求項１８】
上記サンプルコンテナは、密封され、上記振動子チップは、サンプルコンテナの外側表面に接触し、該サンプルコンテナ内に密封された環境が実現されていることを特徴とする請求項１６記載の破砕装置。
【請求項１９】
上記熱交換サブアセンブリは、上記サンプルコンテナに接触するように押し付けられる少なくとも１つのスプリング付勢熱ブロックを備えることを特徴とする請求項１４記載の破砕装置。
【請求項２０】
上記熱交換サブアセンブリは、少なくとも１つの熱ブロックと、上記サンプルコンテナとの間に取り付けられた熱電冷却器を備えることを特徴とする請求項１９記載の破砕装置。
【請求項２１】
上記超音波エネルギは、上記サンプル内の細胞、胞子又は組織を破砕させることを特徴とする請求項１４記載の破砕装置。
【請求項２２】
上記破砕プロトコルは、上記超音波エネルギのパワーレベル、上記超音波エネルギが印加される期間又は上記サンプルコンテナ内に収容されるサンプルの体積を特定することを特徴とする請求項１４記載の破砕装置。
【請求項２３】
上記可変プログラミング回路に接続され、上記破砕プロトコルを入力するために用いられるユーザインタフェースを更に備えることを特徴とする請求項２２記載の破砕装置。
【請求項２４】
上記少なくとも１つの熱ブロックに接続された温度センサを更に備える請求項１４記載の破砕装置。
【請求項２５】
上記可変プログラミング回路は、上記温度センサに接続され、温度情報を受信し、該可変プログラミング回路は、該温度情報に応じて、上記超音波発生器に制御信号を供給することを特徴とする請求項２４記載の破砕装置。
【請求項２６】
超音波エネルギを用いてサンプルを破砕する破砕装置において、
ａ．密封された環境内に収容されたサンプルと、
ｂ．上記密封された環境の外側表面に接触するように配置され、該外側表面を介してサンプルに供給される超音波エネルギを生成する超音波ホーンと、
ｃ．上記密封された環境に連結され、該密封された環境に／から熱輸送を行う熱交換サブアセンブリとを備える破砕装置。
【請求項２７】
上記超音波ホーンは、上記密封された環境の外側表面に接触するように配置された振動子チップを備えることを特徴とする請求項２６記載の破砕装置。
【請求項２８】
上記超音波ホーンに連結され、上記振動子チップによって上記密封された環境の外側表面に対して、所定の力が維持されるように調整された圧縮スプリングを更に備えることを特徴とする請求項２７記載の破砕装置。
【請求項２９】
上記密封された環境は、キャップを備えるバイアルを含むことを特徴とする請求項２６記載の破砕装置。
【請求項３０】
上記熱交換サブアセンブリは、上記サンプルコンテナに接触するように押し付けられる少なくとも１つのスプリング付勢熱ブロックを備えることを特徴とする請求項２６記載の破砕装置。
【請求項３１】
上記熱交換サブアセンブリは、少なくとも１つの熱ブロックと、上記密封された環境との間に取り付けられた熱電冷却器を備えることを特徴とする請求項３０記載の破砕装置。
【請求項３２】
上記超音波エネルギは、上記サンプル内の細胞、胞子又は組織を破砕することを特徴とする請求項２６記載の破砕装置。
【請求項３３】
上記超音波発生器に接続され、印加される超音波エネルギのパワー及び期間を制御する可変プログラミング回路を更に備える請求項２６記載の破砕装置。
【請求項３４】
上記少なくとも１つの熱ブロックに接続された温度センサを更に備える請求項３３記載の破砕装置。
【請求項３５】
上記可変プログラミング回路は、上記温度センサに接続され、温度情報を受信し、該可変プログラミング回路は、該温度情報に応じて、上記超音波発生器に制御信号を供給することを特徴とする請求項３４記載の破砕装置。
【請求項３６】
上記可変プログラミング回路に接続され、動作パラメータを入力するために用いられるユーザインタフェースを更に備えることを特徴とする請求項３３記載の破砕装置。
【請求項３７】
上記動作パラメータは、上記サンプルの体積、上記印加される超音波エネルギのパワーレベル、及び上記超音波エネルギが印加される期間であることを特徴とする請求項３６記載の破砕装置。
【請求項１】
超音波エネルギを用いてサンプルを破砕する間、温度を制御する温度制御装置において、
ａ．破砕させるサンプルを収容するサンプルコンテナと、
ｂ．上記サンプルコンテナに接触し、上記サンプルに超音波エネルギを供給する超音波発生器と、
ｃ．上記サンプルコンテナに連結され、超音波エネルギの印加の間、該サンプルコンテナ内で生成された熱が伝導される熱交換サブアセンブリとを備える温度制御装置。
【請求項２】
上記超音波発生器は、超音波ホーンを備えることを特徴とする請求項１記載の温度制御装置。
【請求項３】
上記超音波ホーンは、上記サンプルコンテナの第１の表面に接触するように配置された振動子チップを備えることを特徴とする請求項２記載の温度制御装置。
【請求項４】
上記超音波ホーンに連結され、上記振動子チップによって上記サンプルコンテナの第１の表面に対して、所定の力が維持されるように調整された圧縮スプリングを更に備える請求項３記載の温度制御装置。
【請求項５】
上記サンプルコンテナは、密封され、上記振動子チップは、サンプルコンテナの外側表面に接触し、該サンプルコンテナ内に密封された環境が実現されていることを特徴とする請求項３記載の温度制御装置。
【請求項６】
上記熱交換サブアセンブリは、上記サンプルコンテナに接触するように押し付けられる少なくとも１つのスプリング付勢熱ブロックを備えることを特徴とする請求項１記載の温度制御装置。
【請求項７】
上記熱交換サブアセンブリは、少なくとも１つの熱ブロックと、上記サンプルコンテナとの間に取り付けられた熱電冷却器を備えることを特徴とする請求項５記載の温度制御装置。
【請求項８】
上記超音波エネルギは、上記サンプル内の細胞、胞子又は組織を破砕することを特徴とする請求項１記載の温度制御装置。
【請求項９】
上記超音波発生器に接続され、印加される超音波エネルギのパワー及び期間を制御する可変プログラミング回路を更に備える請求項１記載の温度制御装置。
【請求項１０】
上記少なくとも１つの熱ブロックに接続された温度センサを更に備える請求項９記載の温度制御装置。
【請求項１１】
上記可変プログラミング回路は、上記温度センサに接続され、温度情報を受信し、該可変プログラミング回路は、該温度情報に応じて、上記超音波発生器に制御信号を供給することを特徴とする請求項１０記載の温度制御装置。
【請求項１２】
上記可変プログラミング回路に接続され、動作パラメータを入力するために用いられるユーザインタフェースを更に備えることを特徴とする請求項９記載の温度制御装置。
【請求項１３】
上記動作パラメータは、上記サンプルの体積、上記印加される超音波エネルギのパワーレベル、及び上記超音波エネルギが印加される期間であることを特徴とする請求項１２記載の温度制御装置。
【請求項１４】
超音波エネルギを用いてサンプルを破砕する破砕装置において、
ａ．破砕させるサンプルを収容するサンプルコンテナと、
ｂ．上記サンプルコンテナに接触し、上記サンプルに超音波エネルギを供給する超音波発生器と、
ｃ．上記サンプルコンテナに／から熱輸送を行う熱交換サブアセンブリと、
ｄ．適用される破砕プロトコルに基づいて、上記超音波発生器に制御信号を提供する可変プログラミング回路とを備える破砕装置。
【請求項１５】
上記超音波発生器は、超音波ホーンを備えることを特徴とする請求項１４記載の破砕装置。
【請求項１６】
上記超音波ホーンは、上記サンプルコンテナの第１の表面に接触するように配置された振動子チップを備えることを特徴とする請求項１５記載の破砕装置。
【請求項１７】
上記超音波ホーンに連結され、上記振動子チップによって上記サンプルコンテナの第１の表面に対して、所定の力が維持されるように調整された圧縮スプリングを更に備える請求項１６記載の破砕装置。
【請求項１８】
上記サンプルコンテナは、密封され、上記振動子チップは、サンプルコンテナの外側表面に接触し、該サンプルコンテナ内に密封された環境が実現されていることを特徴とする請求項１６記載の破砕装置。
【請求項１９】
上記熱交換サブアセンブリは、上記サンプルコンテナに接触するように押し付けられる少なくとも１つのスプリング付勢熱ブロックを備えることを特徴とする請求項１４記載の破砕装置。
【請求項２０】
上記熱交換サブアセンブリは、少なくとも１つの熱ブロックと、上記サンプルコンテナとの間に取り付けられた熱電冷却器を備えることを特徴とする請求項１９記載の破砕装置。
【請求項２１】
上記超音波エネルギは、上記サンプル内の細胞、胞子又は組織を破砕させることを特徴とする請求項１４記載の破砕装置。
【請求項２２】
上記破砕プロトコルは、上記超音波エネルギのパワーレベル、上記超音波エネルギが印加される期間又は上記サンプルコンテナ内に収容されるサンプルの体積を特定することを特徴とする請求項１４記載の破砕装置。
【請求項２３】
上記可変プログラミング回路に接続され、上記破砕プロトコルを入力するために用いられるユーザインタフェースを更に備えることを特徴とする請求項２２記載の破砕装置。
【請求項２４】
上記少なくとも１つの熱ブロックに接続された温度センサを更に備える請求項１４記載の破砕装置。
【請求項２５】
上記可変プログラミング回路は、上記温度センサに接続され、温度情報を受信し、該可変プログラミング回路は、該温度情報に応じて、上記超音波発生器に制御信号を供給することを特徴とする請求項２４記載の破砕装置。
【請求項２６】
超音波エネルギを用いてサンプルを破砕する破砕装置において、
ａ．密封された環境内に収容されたサンプルと、
ｂ．上記密封された環境の外側表面に接触するように配置され、該外側表面を介してサンプルに供給される超音波エネルギを生成する超音波ホーンと、
ｃ．上記密封された環境に連結され、該密封された環境に／から熱輸送を行う熱交換サブアセンブリとを備える破砕装置。
【請求項２７】
上記超音波ホーンは、上記密封された環境の外側表面に接触するように配置された振動子チップを備えることを特徴とする請求項２６記載の破砕装置。
【請求項２８】
上記超音波ホーンに連結され、上記振動子チップによって上記密封された環境の外側表面に対して、所定の力が維持されるように調整された圧縮スプリングを更に備えることを特徴とする請求項２７記載の破砕装置。
【請求項２９】
上記密封された環境は、キャップを備えるバイアルを含むことを特徴とする請求項２６記載の破砕装置。
【請求項３０】
上記熱交換サブアセンブリは、上記サンプルコンテナに接触するように押し付けられる少なくとも１つのスプリング付勢熱ブロックを備えることを特徴とする請求項２６記載の破砕装置。
【請求項３１】
上記熱交換サブアセンブリは、少なくとも１つの熱ブロックと、上記密封された環境との間に取り付けられた熱電冷却器を備えることを特徴とする請求項３０記載の破砕装置。
【請求項３２】
上記超音波エネルギは、上記サンプル内の細胞、胞子又は組織を破砕することを特徴とする請求項２６記載の破砕装置。
【請求項３３】
上記超音波発生器に接続され、印加される超音波エネルギのパワー及び期間を制御する可変プログラミング回路を更に備える請求項２６記載の破砕装置。
【請求項３４】
上記少なくとも１つの熱ブロックに接続された温度センサを更に備える請求項３３記載の破砕装置。
【請求項３５】
上記可変プログラミング回路は、上記温度センサに接続され、温度情報を受信し、該可変プログラミング回路は、該温度情報に応じて、上記超音波発生器に制御信号を供給することを特徴とする請求項３４記載の破砕装置。
【請求項３６】
上記可変プログラミング回路に接続され、動作パラメータを入力するために用いられるユーザインタフェースを更に備えることを特徴とする請求項３３記載の破砕装置。
【請求項３７】
上記動作パラメータは、上記サンプルの体積、上記印加される超音波エネルギのパワーレベル、及び上記超音波エネルギが印加される期間であることを特徴とする請求項３６記載の破砕装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公表番号】特表２００８−５２１６０７（Ｐ２００８−５２１６０７Ａ）
【公表日】平成２０年６月２６日（２００８．６．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−５４４５０４（Ｐ２００７−５４４５０４）
【出願日】平成１７年１１月３０日（２００５．１１．３０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００５／０４３４５８
【国際公開番号】ＷＯ２００６／０６０５６６
【国際公開日】平成１８年６月８日（２００６．６．８）
【出願人】（５０７０７７５０３）マイクロフルイディク システムズ インコーポレイテッド (6)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２０年６月２６日（２００８．６．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１１月３０日（２００５．１１．３０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００５／０４３４５８
【国際公開番号】ＷＯ２００６／０６０５６６
【国際公開日】平成１８年６月８日（２００６．６．８）
【出願人】（５０７０７７５０３）マイクロフルイディク システムズ インコーポレイテッド (6)
【Ｆターム（参考）】
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