物質の調整及び／又は取扱システム、装置及び方法
物質を収容する容器に角度回転の振動をさせることにより、物質を分離し得る。意外なことに、より高密度又はより重い物質は回転軸に相対的に近くに集まり、より低密度又はより軽い物質は回転軸から相対的に遠くに集まり得る。アーチ状経路に沿う振動は、高い溶解効率を提供する。代替的に、マイクロモータが容器に取り外し可能に収容された羽根車を駆動し得る。溶解はバッチ式、流通停止又はセミバッチ式、又は、連続流通式で行い得る。溶解の効率を高めるために、溶解用粒子物質を溶解すべき物質又は溶解された物質よりも多くし、及び／又は、空気をチャンバーから実質的に除去し得る。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、例えば、懸濁液中の粒子などの物質の分離に関連する。本出願は、溶解（lysing）及び特に、溶解用粒子物質を用いて溶解すべき物質の溶解を行うためのシステム、装置及び方法に関連する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、懸濁液中の粒子や他の物質など、物質の分離を必要とする多くの用途が存在する。相対的に重い物質を相対的に軽い物質から分離するために遠心分離器を用いることは１つの一般的な手法である。遠心分離器は、典型的には、物質を保持する容器、モータを含む駆動システム及び固定された回転軸の周りで容器を回転させるように結合された伝達系又はリンクを含む。容器中の物質は、求心方向への加速下での密度に基づいて分離し、より高密度又はより重い物質は回転軸から相対的に離れた周辺に集まる傾向があり、より低密度又はより軽い物質は回転軸の相対的に近くに集まる傾向がある。
【０００３】
遠心分離は、粒子、液体、ガス及びこれらの組み合わせなどの多様な物質に使用され得る。遠心分離は、例えば、タンパク質、リピド、核酸等の特定の生体物質の組成を個別に又は複合的に分析するためのサンプルの準備において、生体物質を分離するためにしばしば使用される。遠心分離は、ある細胞器官核（organelles nuclei）、ミトコンドリア、リソソーム、葉緑体及び／又は内部原形質網（endoplasmic reticulum）を単離するために使用され得る。
【０００４】
細胞溶解など、生体物質の溶解は、タンパク質、リピド及び核酸などの特定の生体物質の組成を個別に又は複合的に分析するために使用される。細胞膜が溶解されると、ある細胞器官核、ミトコンドリア、リソソーム、葉緑体及び／又は内部原形質網を単離し得る。これらは、ＰＣＲ、電子顕微鏡法、ウェスタンブロット法又は他の分析技術を用いて分析し得る。
【０００５】
溶解を行う手法は多数存在する。例えば、酵素法は、細胞破壊の準備又はプロトプラストの準備において適切な酵素を用いて細胞壁を除去するために使用され得る。他の手法は、細胞膜を物理的に破壊するために洗浄剤を使用する。これらの化学的な手法は、放出される生体生成物を劣化させるなど、結果としての生成物に不利に作用し得る。したがって、化学的な手法は、いくつかの場合には、実際的でないことがある。
【０００６】
他の手法は、細胞を破壊するためのキャビテーション及び衝撃を生成するために超音波を用いる。このような手法は、多くの用途で必要とされ、又は、所望されるほどの高い溶解効率を達成しない場合がある。
【０００７】
更に他の手法は、例えばボルテックスミキサーによって攪拌されるビーズ（例えば、ガラス又はセラミックス）を用いる。このような手法は、化学溶解の手法において生じる問題をうまく対処できるが、この手法における更なる改善が求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】ジタエ キム（Jitae Kim）等著、「マイクロ流体ＣＤ（コンパクトディスク）の細胞溶解（Cell lysis on a microfluidic CD (compact disk)）」、ラブチップ（Lab Chip）、２００４年、４、５１６−５２２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
物質を分離するための他の手法に対するニーズが存在する。そのような手法は、より迅速な分離、より完全な分離を提供する場合があり、又は、従来の手法とは異なる態様で物質を分離する場合がある。
【００１０】
現在の溶解装置よりもより効率的なビーズを用いた溶解装置及び方法へのニーズも存在する。これは、サンプル（溶解すべき物質）の処理に要する時間を減少させ、及び／又は、処理量を増加させる場合がある。これは、溶解のレベル又は完全性を増加させ、所与のサンプルサイズからより多くの溶解された物質を生成する場合もある。従来の溶解装置と比較して相対的に小さい（例えば、１０マイクロリットル）サンプルサイズに対して動作する溶解装置及び方法へのニーズも存在する。これは、比較的少量のサンプルしか入手できない状況での溶解を可能化し、及び／又は、コストを低減し得る。これは、コスト低減をも提供しつつ、必要な溶解用粒子物質（lysing particulate material）の量をも減少させ得る。これは、より高周波数での振動を可能にし、これにより、適切な寿命又は疲労特性を維持しつつ、効率を増加させ得る。例えば胞子などの典型的には溶解が困難な物質を効率的に及び確かに溶解することのニーズも存在する。流通式溶解（flow through lysing）を行う能力に対する更なるニーズが存在する。これは、例えば、長時間（例えば、日、週、月及び／又は数年）に渡って分毎に採取される少量のサンプルを処理するなど、長時間に渡って少量のサンプルを大量に処理することを可能にし得る。小さく、したがって、可搬であり、移動や厳しい動作環境に耐えるに十分な頑丈さを有しつつ比較的高価でない溶解装置へのニーズも存在する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
溶解すべき物質の溶解を行うシステムは、溶解すべき物質と溶解用粒子物質を少なくとも一時的に保持する容器を少なくとも一時的に取り付ける取付場所を有するアームと、駆動力を提供するように動作し得るモータと、前記モータの前記駆動力をアーチ状経路に沿って前記アームの前記取付位置の振動に変換するように結合された駆動機構を含むものと要約し得る。前記アームは、前記アーチ状経路に沿った前記アームの前記取付位置の前記振動による負荷の下で撓まない剛性のアームであり得る。前記アームは、前記アーチ状経路に沿った前記アームの前記取付位置の前記振動による負荷の下で撓む可撓性のアームであり得る。
【００１２】
この溶解を行うシステムは、前記取付位置にホルダーを更に有し、前記ホルダーが前記容器を取り外し可能に保持し得る。このシステムは、前記容器と、前記粒子物質とを更に有し得る。いくつかの実施形態では、前記容器は、前記取付位置に少なくとも隣接して取り外し不能に前記アームに固定され得る。前記容器は、第１開口及び前記第１開口から離間した少なくとも第２開口を有する少なくとも１のチャンバーを有し、前記第１及び前記第２開口が、前記チャンバーの外部から内部への流体伝達を提供し得る。前記容器は、前記チャンバー内に配置された第１フィルターと、前記第１フィルターから離間して前記チャンバー内に配置された第２フィルターとを有して、それらの間に粒子保有領域を形成し、前記粒子保有領域は、前記第１及び前記第２開口の間に位置し、前記第１及び前記第２フィルターがそれぞれ、実質的に前記溶解すべき物質を通過させ、前記粒子物質を遮るサイズの複数の孔を有し得る。前記第１フィルター、前記第２フィルター及び前記粒子物質は、前記チャンバー内で選択的に取り替え可能なカートリッジを形成し得る。前記複数のビーズは、セラミックスビーズ、ガラスビーズ、ジルコニウムビーズ、金属ビーズ、プラスチックビーズ及び砂の少なくとも１つを含み、前記複数のビーズが約１０ミクロンから約６００ミクロンの範囲の直径を有し得る。使用時に、前記粒子物質の体積が、溶解すべき物質の体積より大きい場合がある。使用時に、チャンバー内に実質的に空気が存在しない場合がある。
【００１３】
このシステムは、前記チャンバーを通して前記溶解すべき物質を汲み入れるポンプを更に有し得る。前記ポンプは、前記チャンバーを通して前記溶解すべき物質を断続的に汲み入れるように構成され得る。前記溶解すべき物質は、前記チャンバー内において、規定された溶解のレベルを達成するために十分であり得る滞留時間を有し得る。前記ポンプは、前記チャンバーを通して、前記溶解すべき物質を連続的に汲み入れ得る。前記チャンバーの所与の長さ及び体積に対して、前記ポンプの流速は、規定の溶解のレベルを達成するために、十分な時間（すなわり、所望の又は規定の滞留時間）を前記溶解すべき物質が前記チャンバーを前記第１開口から前記第２開口へ横断するのに費やすものであり得る。
【００１４】
このシステムは、前記溶解すべき物質の前記第１開口への流体伝達を提供するように前記第１開口に結合した第１チューブと、前記溶解された物質の前記第２開口からの流体伝達を提供するように結合した第２チューブを更に有し得る。前記第１及び前記第２チューブの少なくとも１つの端部が強化され得る。前記第１及び前記第２チューブの少なくとも１つの端部が前記チューブの前記端部に同心の追加的なチューブにより強化され得る。前記第１及び前記第２チューブの少なくとも１つの長さが、前記取付位置の前記振動を制限しないものであり得る。前記第１及び前記第２チューブの少なくとも１つの前記長さとその取付手段が、前記第１及び前記第２チューブの少なくとも１つがアーチ状経路に沿った前記アームの前記取付位置の前記振動に応答して共振しないものであり得る。前記第１及び前記第２チューブのそれぞれの長さが、前記取付位置の前記振動を制限しないように十分に長く、使用中に前記第１及び前記第２チューブが共振しないように十分に短いものであり得る。
【００１５】
前記駆動機構が、モータにより駆動され、接続ロッドとして機能する第２バーにヒンジにより接続された第１バーを含む４節リンクから構成され得る。第３，第４バーは、それらの間の固定の角度を保って中央の固定軸の周りでともに旋回する。接続ロッドとして機能する第２バーの端部は、ヒンジによって第３バーに接続され、第３バーの長さは、第３、第４バーの回転角度を規定する。第４バーの長さは、第４バーに結合又は接続する溶解チャンバーのアーチ状運動の曲率半径である。
【００１６】
溶解すべき物質を溶解する方法は、溶解用粒子物質を収容したチャンバーに溶解すべき物質を受容するステップと、前記溶解すべき物質及び溶解用粒子物質を収容する前記チャンバーをアーチ状経路に沿って振動させて溶解された物質を生成するステップと、前記チャンバーから前記溶解された物質を取り除くステップとを有するものと要約し得る。
【００１７】
この方法は、前記チャンバーに前記溶解すべき物質を汲み入れるステップを更に有し得る。
【００１８】
この方法は、前記チャンバーを振動させつつ、前記チャンバーに前記溶解すべき物質を断続的に汲み入れるステップを更に有し得る。前記チャンバーを振動させつつ、前記チャンバーに前記溶解すべき物質を断続的に汲み入れる前記ステップは、所望の溶解のレベルを達成するのに十分な時間を前記溶解すべき物質が前記チャンバー内で費やすように前記チャンバーに前記溶解すべき物質を断続的に汲み入れるステップを含み得る。前記チャンバーを振動させつつ、前記チャンバーに前記溶解すべき物質を断続的に汲み入れる前記ステップは、前記断続的な汲み入れの各サイクルの間に、前記チャンバーの前記溶解された物質が完全に汲み出されるように、前記チャンバーに前記溶解すべき物質を断続的に汲み入れるステップを含み得る。前記チャンバーにより多くの溶解すべき物質を汲み入れることにより、前記断続的な汲み入れの各サイクルの間に、前記チャンバーの前記溶解された物質は完全に汲み出され得る。
【００１９】
この方法は、前記チャンバーを振動させつつ、前記チャンバーに前記溶解すべき物質を連続的に汲み入れるステップを更に有し得る。この方法は、前記チャンバーの長さ及び容積に基づいて前記チャンバーに前記溶解すべき物質を汲み入れる流速を調整するステップを更に有する場合があり、前記ポンプの流速が、所望の溶解のレベルを達成するのに十分な時間（すなわち、滞留時間）を前記溶解すべき物質が前記チャンバー内で費やすものであり得る。
【００２０】
この方法は、前記チャンバーから取り除かれた前記溶解された物質を少なくとも１の分析装置に送るステップを更に有し得る。この方法は、不活性流体を用いて前記チャンバーを空にするステップを更に有し得る。
【００２１】
溶解すべき物質を溶解する方法は、溶解用粒子物質及び溶解すべき物質を収容するチャンバーを有する第１カートリッジを受容するステップと、前記溶解すべき物質及び前記溶解用粒子物質を収容する前記チャンバーを有する前記第１カートリッジをアーチ状経路に沿って振動させて溶解された物質を生成するステップとを有するものと要約し得る。
【００２２】
この方法は、前記第１カートリッジに代えて、溶解用粒子物質及び溶解すべき物質を収容するチャンバーを有する第２カートリッジを受容するステップと、前記溶解すべき物質及び前記溶解用粒子物質を収容する前記チャンバーを有する前記第２カートリッジをアーチ状経路に沿って振動させて溶解された物質を生成するステップを更に有し得る。第１カートリッジを受容する前記ステップは、アームの取付位置の据付ブラケットに前記第１カートリッジを受容するステップを含み得る。前記第１カートリッジを振動させる前記ステップは、前記第１カートリッジが据え付けられた剛性のアームを振動させるステップを含み得る。前記第１カートリッジを振動させる前記ステップは、前記第１カートリッジが据え付けられた可撓性のアームを振動させるステップを含み得る。
【００２３】
溶解すべき物質の流通式溶解を行う物品は、第１開口及び前記第１開口から離間した少なくとも第２開口を有する少なくとも１のチャンバーを形成する少なくとも１の壁であって、前記第１及び前記第２開口が外部から前記チャンバー内への流体伝達を提供する、前記壁と、前記チャンバーに受容され、溶解すべき物質を溶解できるサイズの複数の粒子を含む溶解用粒子物質と、前記チャンバー内で前記第１開口と前記粒子物質の間に受容され、実質的に前記溶解すべき物質を通過させ、前記粒子物質を保持するサイズの複数の孔を有する第１フィルターと、前記チャンバー内で前記第２開口と前記粒子物質の間に受容され、実質的に前記溶解すべき物質を通過させ、前記粒子物質を保持するサイズの複数の孔を有する第２フィルターとを有し、前記第１及び前記第２フィルターが、その間に、粒子保持領域を形成するものと要約し得る。
【００２４】
この物品は、前記第１開口の近傍に取付構造を更に有し得る。この物品は、前記第１開口に第１チューブを取り付けるための第１取付構造と、前記第２開口に第２チューブを取り付けるための第２取付構造とを更に有し得る。
【００２５】
この物品は、前記第１開口に第１チューブを取り付けるための第１ニップルと、前記第２開口に第２チューブを取り付けるための第２ニップルとを更に有し得る。前記少なくとも１の壁は、細長く、第１端部と前記第１端部に対向する第２端部を有し得る。前記第１開口は前記第１端部にあり、前記第２開口は前記第２端部にあり得る。前記少なくとも１の壁は円筒管状であり得る。
【００２６】
前記粒子物質は複数のビーズであり得る。前記複数のビーズは、セラミックスビーズ、ガラスビーズ、ジルコニウムビーズ、金属ビーズ、プラスチックビーズ及び砂の少なくとも１つを含み得る。前記複数のビーズは約１００ミクロンの範囲の直径を有し得る。前記複数のビーズは、５０ミクロン〜１５０ミクロンの範囲の直径を有し得る。使用時に、前記粒子物質の体積が溶解すべき物質の体積よりも大きい場合がある。使用時に、チャンバー内に実質的に空気が存在しない場合がある。前記チャンバーは、６０μｌ未満の前記溶解すべき物質を保持する体積を有し得る。前記チャンバーは、約１０μｌ〜約４０μｌの前記溶解すべき物質を保持する体積を有し得る。前記第１及び前記第２のフィルターは、前記壁に固定され得る。
【００２７】
溶解を行うためのシステムは、溶解すべき物質及び溶解用粒子物質を保持する少なくとも１のチャンバーであって、外部から前記チャンバー内への流体伝達を提供するための第１開口及び少なくとも第２開口を有する前記チャンバーを有する容器と、前記容器の前記チャンバーに受容される多数の羽根を有する羽根車と、前記羽根車を回転させるように結合したマイクロモータとを有するシステム。前記第１開口が溶解すべき物質の入口を提供し、前記第２開口が溶解された物質の出口を提供し得る。
【００２８】
前記チャンバーが第３開口を有し、前記マイクロモータの少なくとも１部が前記第３開口により受容されて前記第３開口を封止し得る。前記マイクロモータは、前記第３開口に取り外し可能に受容され得る。前記マイクロモータは使い捨て可能であり得る。
【００２９】
前記容器は、流路における前記出口の前に位置する少なくとも第１フィルターを更に含み、前記第１フィルターは、溶解された物質を実質的に通過させ、溶解用物質を実質的に遮るサイズの複数の孔を有し得る。前記容器は、流路における前記入口の後に位置する少なくとも第２フィルターを更に含み、前記第２フィルターは、溶解すべき物質を実質的に通過させ、溶解用物質を実質的に遮るサイズの複数の孔を有し得る。
【００３０】
前記マイクロモータは脈動し得る。前記マイクロモータは、液体及び複数のビーズを含む前記溶解用粒子物質の存在下で、１０，０００ＲＰＭよりも大きい速度で前記羽根車を駆動し得る。前記マイクロモータは、液体及び複数のビーズを含む前記溶解用粒子物質の不存在下で、約５０，０００の速度で前記羽根車を駆動し得る。
【００３１】
溶解を行うシステムの方法は、溶解用粒子物質を保持する容器の少なくとも１のチャンバーの入口を介して溶解すべき物質を受容するステップと、マイクロモータによって、前記容器の前記チャンバーに受容された多数の羽根を有する羽根車を駆動するステップと、前記容器の前記チャンバーから出口を介して溶解された物質を取り出すステップとを有するものと要約し得る。
【００３２】
出口を介して溶解された物質を取り出す前記ステップは、流路における前記出口の前に位置する第１フィルターを介して前記溶解された物質を取り出すステップを含み、前記第１フィルターは、前記溶解された物質を実質的に通過させ、前記溶解用粒子物質を実質的に遮るサイズの複数の孔を有し得る。入口を介して溶解すべき物質を受容する前記ステップは、前記流路における前記入口の後に位置する第２フィルターを介して前記溶解すべき物質を受容するステップを含み、前記第２フィルターは、前記溶解すべき物質を実質的に通過させ、前記溶解用粒子物質を実質的に遮るサイズの複数の孔を有し得る。
【００３３】
この溶解を行うシステムの方法は、前記入口を介して、前記少なくとも１のチャンバーに前記溶解すべき物質を断続的に汲み入れるステップを更に有し得る。この方法は、前記入口を介して、前記少なくとも１のチャンバーに前記溶解すべき物質を連続的に汲み入れるステップを更に有し得る。
【００３４】
羽根車を駆動する前記ステップは、前記羽根車を脈動させるステップを含み得る。羽根車を駆動する前記ステップは、複数のビーズ及び液体を含む前記溶解用粒子物質の存在下で、１０，０００ＲＰＭよりも大きい速度で前記羽根車を駆動するステップを含み得る。前記マイクロモータを新しいマイクロモータに取り替えるステップを更に有し得る。前記マイクロモータを廃棄するステップを更に有し得る。
【００３５】
溶解を行うシステムは、溶解すべき物質及び溶解用粒子物質を保持する少なくとも１のチャンバーであって、外部から前記チャンバー内への流体伝達を提供する単一の開口を有する前記チャンバーを有する第１容器と、前記第１容器の前記チャンバーに受容された多数の羽根を有する羽根車と、前記羽根車を回転させるように結合されたマイクロモータとを有し、前記マイクロモータの少なくとも１部は、使用時に、前記第１容器の前記単一の開口に受容されて前記単一の開口を封止するものと要約し得る。前記マイクロモータは使い捨て可能であり得る。前記マイクロモータは、前記第１容器の前記単一の開口から取り外された後に、第２容器の単一の開口に取り外し可能に受容され得る。前記マイクロモータは脈動し得る。前記マイクロモータは、複数のビーズ及び液体を含む前記溶解用粒子物質の存在下で、１０，０００ＲＰＭよりも大きい速度で前記羽根車を駆動し得る。
【００３６】
溶解を行うシステムを動作させる方法は、溶解用粒子物質を保持する第１容器の少なくとも１のチャンバーの入口を介して溶解すべき物質を受容するステップと、前記入口を介して前記第１容器の前記チャンバーに羽根車を配置するステップと、前記羽根車を駆動するように結合したマイクロモータで前記第１容器の前記入口を閉鎖するステップと、前記第１容器の前記チャンバー内の前記溶解すべき物質及び前記溶解用粒子物質を回転させるように前記羽根車を駆動するステップを有するものと要約し得る。
【００３７】
この方法は、前記第１容器の前記入口から前記マイクロモータを取り外すステップと、前記第１容器の前記入口を介して溶解された物質を取り出すステップを更に有し得る。前記第１容器の前記入口を介して溶解された物質を取り出す前記ステップは、ピペットを用いて前記溶解された物質を引き出すステップを含み得る。前記羽根車を駆動する前記ステップは、前記羽根車を脈動させるステップを含み得る。この方法は、第２容器において前記マイクロモータを再使用するステップを更に有し得る。この方法は、前記マイクロモータを廃棄するステップを更に有し得る。
【００３８】
物質を分離するシステムは、ベースと、前記ベースに結合し、駆動力を提供するように選択的に動作可能なアクチュエータと、前記ベースに結合し、前記モータの前記駆動力を、相対的により高密度の物質が相対的により低密度の物質よりも回転軸に相対的により近くに集まるのに十分に高い周波数での前記回転軸の周りでの容器の角度回転の振動に変換するように結合した駆動機構を有するものと要約し得る。前記アクチュエータは電気モータであり得る。
【００３９】
この物質を分離するシステムは、前記駆動機構による運動のために前記駆動機構に結合し、取り外し可能に前記容器を保持するよう構成されたホルダーを更に有し得る。
【００４０】
このシステムは、前記容器を更に有し、前記容器が前記分離すべき物質を保持する内部を有し得る。
【００４１】
このシステムは、前記容器を更に有し、前記容器が前記分離すべき物質を保持する内部を有し、前記容器が前記駆動機構に取り外し不能に固定され得る。
【００４２】
このシステムは、前記容器を更に有し、前記容器は、前記分離すべき物質を保持する内部と、前記容器の前記内部とその外部の間の流体伝達を提供する少なくとも１の内側ポートを有し、前記少なくとも１の内側ポートは、前記容器の前記回転軸から最も外側の部分の振動運動により規定される円弧に対して、前記回転軸に相対的に近接して配置され得る。
【００４３】
このシステムは、前記容器を更に有し、前記容器は、前記分離すべき物質を保持する内部と、前記容器の前記内部とその外部の間の流体伝達を提供する少なくとも１の内側ポートを有し、前記少なくとも１の内側ポートが、前記容器の内側周縁に配置され得る。
【００４４】
このシステムは、前記容器を更に有し、前記容器は、前記分離すべき物質を保持する内部と、前記容器の前記内部とその外部の間の流体伝達を提供する少なくとも１の外側ポートを有し、前記少なくとも１の外側ポートが、前記容器の前記回転軸から比較的遠位に配置され得る。
【００４５】
このシステムは、前記容器を更に有し、前記容器は、前記分離すべき物質を保持する内部と、前記容器の前記内部とその外部の間の流体伝達を提供する少なくとも１の外側ポートを有し、前記少なくとも１の外側ポートが、前記容器の外側周縁に配置され得る。
【００４６】
このシステムは、前記容器を更に有し、前記容器は、前記分離すべき物質を保持する内部と、前記容器の前記内部とその外部の間の流体伝達を提供する少なくとも１の内側ポートと、前記容器の前記内部とその外部の間の流体伝達を提供する少なくとも１の外側ポートを有し、前記少なくとも１の内側ポートが、前記少なくとも１の外側ポートに対して、前記回転軸への間隔が相対的により近接し得る。前記容器は、前記内側又は前記外側ポートの１つに近接した少なくとも１のフィルターを含み得る。前記容器において、前記少なくとも１のフィルターが選択的に取り替え可能であり得る。
【００４７】
このシステムは、前記容器を通して前記分離すべき物質を汲み入れるためのポンプを更に有し得る。前記ポンプは、前記容器を通して前記物質を断続的に汲み入れるように構成され得る。前記回転軸は、前記容器を通過し得る。前記容器は、前記回転軸から離間し得る。前記駆動機構は、第１部材、第２部材、第３部材及び第４部材を含む４節リンクを有し、前記第２部材が前記第１部材と結合し、前記第１部材は、前記第２部材の第１端部を円運動させるように偏心的に駆動するようにモータによって回転駆動され、前記第３部材が前記第２部材の第２端部に旋回可能に接続され、前記第３部材が旋回点において前記第４部材に接続され、前記第２部材の運動の振幅及び前記第３部材の長さが前記第３及び前記第４部材の運動の角度を規定し、前記第４部材の長さがアーチ状運動の距離を規定し得る。このシステムは、前記容器の前記角度回転の振動の周波数を制御し、相対的に高密度の物質が、相対的に低密度の物質よりも、前記回転軸から相対的に遠くに集まるのに十分に低い周波数に前記周波数を設定するように選択的に動作可能なコントローラを更に有し得る。
【００４８】
物質を分離する方法は、容器に分離すべき物質を受容するステップと、高周波数で前記容器に角度回転の振動をさせるステップと、分離された物質の少なくとも１部を前記容器から取り出すステップとを有するものと要約し得る。
【００４９】
この方法は、前記容器に前記分離すべき物質を汲み入れるステップを更に有し得る。この方法は、前記容器を振動させつつ、前記容器に前記分離すべき物質を断続的に汲み入れるステップを更に有し得る。この方法は、前記容器から取り出された前記分離された物質の少なくとも１部を少なくとも１の分析装置に送るステップを更に有し得る。この方法は、不活性流体を用いて前記容器を空にするステップを更に有し得る。この方法は、分離の間に前記物質中の粒子が動く方向が変化するように、前記角度回転の振動の速度を変化させるステップを更に有し得る。
【００５０】
このような装置及び方法は、予期しない結果をもたらしうる。例えば、通常の遠心分離器とは対照的に、このような装置及び方法は、より高密度又はより重い物質を回転軸の比較的近くに集合させ、その一方で、より低位都度又はより軽い物質を回転軸から遠くに集合させ得る。追加的に又は代替的に、このような装置及び方法は、装置の速度を変化させることで物質の集積の方向（回転軸に対して内向き又は外向き）を選択することを可能にする。このような装置及び方法は、分離した物質の結合にさえ使用し得る。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
図面においては、同一の参照番号は類似の要素又は行為を特定する。図におけるサイズ及び相対的な位置は必ずしも寸法通りに描かれていない。例えば、種々の要素の形状及び角度は寸法通りではなく、図の見易さを改善するためにこれらの要素のいくつかは任意に拡大され、配置されている。更に、要素の特定の形状は、その特定の要素の実際の形状に関する何らの情報をも与えることが意図されておらず、図面における認識の容易さの為だけに選択されている。
【図１】図１Ａは、例示的な１実施形態に従う物質分離及び／又は溶解を行う装置の前方立面図。図１Ｂは、図１Ａの装置の前方、右側、頂部等角投影図。図１Ｃは、図１Ａの装置の前方、左側、底部等角投影図。
【図２】図２Ａは、１実施形態に従う前方カバーが取り除かれた図１Ａの装置の前方立面図。図２Ｂは、図２Ａの装置の前方、右側、頂部等角投影図。図２Ｃは、図２Ａの装置の前方、右側、底部等角投影図。
【図３】図３は、図１Ａ−２Ｃの装置のモータ及び駆動機構の前方、右側等角投影図。
【図４】図４は、例示的な１実施形態に従う物質分離及び／又は溶解を行う装置、分離及び／又は溶解すべき物質を供給する上流側サブシステム、分離及び／又は溶解された物質を分析する下流側サブシステム及び制御サブシステムを含む流通式処理を行うシステムの概要図。
【図５】図５は、流通式溶解に特に有用な例示的な１実施形態に従う、溶解すべき物質、溶解用粒子物質及び溶解された物質を収容するチャンバーを有する容器の断面図。
【図６】図６は、図１Ａ−４の装置のような溶解を行う装置を操作する方法のフローダイアグラム
【図７】図７は、図４のように例示的な１実施形態に従う流通式溶解システムで溶解すべき物質を汲み入れる方法のフローダイアグラム。
【図８】例示的な他の実施形態に従う図４に示したような流通式溶解システムで溶解すべき物質を汲み入れる方法のフローダイアグラム。
【図９】例示的な更に他の実施形態に従う図４に示したような流通式溶解システムで溶解すべき物質を汲み入れる方法のフローダイアグラム。
【図１０】例示的な更に他の実施形態に従う図４に示したような流通式溶解システムで溶解すべき物質を汲み入れる方法のフローダイアグラム。
【図１１】例示的な１実施形態に従う図４に示したような流通式溶解システムで溶解された物質を汲み出す方法のフローダイアグラム。
【図１２】例示的な他の実施形態に従う図４に示したような流通式溶解システムで溶解された物質を汲み出す方法のフローダイアグラム。
【図１３】例示的な更なる実施形態に従う図４に示したような流通式溶解システムで溶解すべき物質を汲み入れる方法のフローダイアグラム。
【図１４】例示的な更なる実施形態に従う図４に示したような流通式溶解システムで溶解すべき物質を汲み入れる方法のフローダイアグラム。
【図１５】例示的な１実施形態に従う図４に示したような流通式溶解システムを溶解された物質を分析するために操作する方法のフローダイアグラム。
【図１６】例示的な他の実施形態に従う溶解装置の分解等角投影図。
【図１７】例示的な他の実施形態に従う、溶解装置、溶解すべき物質を供給する上流側サブシステム、溶解された物質を分析する下流側サブシステム及び制御サブシステムを含む溶解システムの概要図。
【図１８】例示的な１実施形態に従う溶解装置及びピペットの前方立面図
【図１９】例示的な１実施形態に従う図１６，１７のような溶解装置を操作する方法のフローダイアグラム。
【図２０】例示的な他の実施形態に従う図１６，１７のような溶解装置の操作においてチャンバーから溶解された物質を汲み出す方法のフローダイアグラム。
【図２１】例示的な他の実施形態に従う図１６，１７のような溶解装置の操作においてチャンバーに溶解すべき物質を収容する方法のフローダイアグラム。
【図２２】例示的な他の実施形態に従う図１６，１７のような溶解装置の操作においてチャンバーに溶解された物質を汲み入れる方法のフローダイアグラム。
【図２３】例示的な他の実施形態に従う図１６，１７のような溶解装置の操作においてチャンバーに溶解された物質を汲み入れる方法のフローダイアグラム。
【図２４】例示的な他の実施形態に従う図１６，１７，１８のような溶解システムの羽根車を操作する方法のフローダイアグラム。
【図２５】例示的な１実施形態に従う図１６，１７，１８のような溶解システムの羽根車を操作する方法のフローダイアグラム。
【図２６】例示的な１実施形態に従う図１６，１７，１８のような溶解システムのマイクロモータを交換する方法のフローダイアグラム。
【図２７】例示的な１実施形態に従う図１８のような溶解装置を操作する方法のフローダイアグラム。
【図２８】例示的な１実施形態に従う図１８のような溶解装置を操作する方法のフローダイアグラム。
【図２９】例示的な１実施形態に従う図１８のような溶解装置のチャンバーから溶解された物質を取り出す方法のフローダイアグラム。
【図３０】例示的な他の実施形態に従う図１８のような溶解装置のマイクロモータを再使用する方法のフローダイアグラム。
【図３１】図３１は、図４の装置に類似する装置を用いて溶解時間の関数で溶解の効率を示すデータを示すグラフ。
【図３２】図３２は、振動の周波数への溶解効率の依存性を示すグラフ。
【図３３】図３３は、図１６の実施形態の装置に類似の装置についての溶解時間の関数として胞子の溶解を示すグラフ。
【図３４】例示的な他の実施形態に従う物質分離装置の等角投影図。
【図３５】図３５Ａは、例示的な１実施形態に従う分離すべき物質を保持する容器の平面図。図３５Ｂは、図６Ａの容器の側面図。
【図３６】図３６Ａは、例示的な他の実施形態に従う分離すべき物質を保持する容器の平面図。図３６Ｂは、図７Ａの容器の側面図。
【図３７】図３７Ａは、例示的な他の実施形態に従う分離すべき物質を保持する容器の平面図。図３７Ｂは、図８Ａの容器の側面図。
【図３８】図３８Ａは、例示的な他の実施形態に従う分離すべき物質を保持する容器の平面図。図３８Ｂは、図９Ａの容器の側面図。
【図３９】図３９Ａは、例示的な他の実施形態に従う分離すべき物質を保持する容器の平面図。図３９Ｂは、図１０Ａの容器の側面図。
【図４０】図４０Ａは、例示的な他の実施形態に従う分離すべき物質を保持する容器の平面図。図４０Ｂは、図１１Ａの容器の側面図。
【図４１】図４１は、例示的な１実施形態に従う物質を分離するシステムを操作する方法のフローダイアグラム。
【図４２】図４２は、例示的な他の実施形態に従う物質を分離するシステムを操作する方法のフローダイアグラム。
【図４３】図４３は、例示的な他の実施形態に従う物質を分離するシステムを操作する方法のフローダイアグラム。
【図４４】図４４は、例示的な他の実施形態に従う物質を分離するシステムを操作する方法のフローダイアグラム。
【図４５】図４５は、例示的な他の実施形態に従う物質を分離するシステムを操作する方法のフローダイアグラム。
【図４６】ビーズの軌道、直線的振動を示すグラフ。
【図４７】一定距離ｂ／ｗ隣接ビーズを示すグラフ。
【図４８】図４８は、流体よりもより高密度又はより重い粒子が、予測されていたように遠ざかっていくのではなく、回転軸に向かってどのように移動するかを示すグラフ。
【図４９】図４９は、より大きいストーク数、したがって、より小さい抵抗の効果を示すグラフ。
【図５０】図５０は、隣接するビーズの集合を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００５２】
以下の説明では、種々の開示された実施形態の完全な理解を提供するためにある特定の詳細が説明される。しかし、当業者は、１以上のこれらの特定の詳細が無くても、又は、他の方法、要素、物質等を用いてこれらの実施形態を実施し得ることを認識する。他の場合には、実施形態の説明を不必要に不明瞭にすることを避けるために、マイクロモータ、モータコントローラを含むコントローラ、プログラムされた一般用途用計算システムなどの制御システムなどに関連する周知の構造は示されず、又は、詳細には説明されない。
【００５３】
文脈から他の解釈が必要とされない限り、「有する（comprise）」及び「comprises」、「comprising」などのその変形形態は開放的で非限定的な意味、すなわち、「〜を含むがこれに限定されない」と解釈されるべきである。
【００５４】
本明細書を通じて「１実施形態」又は「ある実施形態」との言及は、その実施形態に関連して説明される特定の特徴、構造、特性が少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。このように、本明細書の種々の箇所における「１実施形態において」又は「ある実施形態において」は必ずしも同じ実施形態に言及したものではない。更に、特定の特徴、構造、特性は、１以上の実施形態において任意の適切な方法で組み合わされ得る。
【００５５】
本明細書及び添付請求の範囲に使用される限り、「a」、「an」、「the」の単一形式は、文脈が明らかにそうでないことを示さない限り複数の指示物を含む。また、文脈が明らかにそうでないことを示さない限り、「又は」は一般的に「及び／又は」を含む意味で用いられることにも留意すべきである。
【００５６】
本明細書における見出し及び開示の要約は、利便性のみのためのものであり、実施形態の範囲や意味を解釈するものではない。
【００５７】
本明細書には、物質を分離するための装置及びシステムの多くの実施形態が記載される。物質分離装置及びシステムは、例えば、懸濁液中の粒子物質など、分離すべき物質の分離を行い、分離された物質又は分離済物質を生成する。分離すべき物質は、典型的には液状媒体に懸濁する、例えば、細胞、胞子（spore）、組織、イースト菌、細菌、植物、バクテリアなどの生体物質の形態を取り得る。例えば、物質は、細胞器官核、ミトコンドリア、リソソーム、葉緑体、内部原形質網等の形態を取り得る。物質は、例えば、ビーズなどの溶解用粒子物質を含み得る。
【００５８】
本明細書には、溶解装置及びシステムの多数の実施形態が開示される。溶解装置及びシステムは、溶解用粒子物質を用いて溶解すべき物質の溶解を行い、溶解された物質又は溶解済物質を生成する。溶解すべき物質は、例えば、細胞、胞子、組織、イースト菌、細菌、植物、バクテリアなどの生体物質の形態を取り得る。溶解用粒子物質は多様な形態を取り得る。本明細書では、一般的にビーズの名称を用いるが、ビーズの語は、サイズや形状について限定することを意味しない。ビーズは、例えば、セラミックスビーズ、ガラスビーズ、ジルコニウムビーズ、ジルコニウム／シリカビーズの形態を取り得る。溶解すべき物質も同様に、例えば、細胞器官核、ミトコンドリア、リソソーム、葉緑体、内部原形質網等の多様な形態を取り得る。
【００５９】
物質分離及び／又は溶解装置及びシステムの種々の実施形態は、例えば、１）バッチ式、２）流通停止（flow-through stop）又はセミバッチ式、３）連続流通（continuous flow-through）式などで動作し得る。バッチ式では、容器は分離又は溶解すべき物質のサンプルを保持するチャンバーを有し、これは、ホルダー中に位置して振動される。容器は十分な振動及び分離及び／又は溶解された物質が回収された後で除去される。流通停止又はセミバッチ式では、分離又は溶解すべき物質のサンプルがチャンバーを満たすように流入する。その後、容器は十分に分離及び／又は溶解されるまで振動される。チャンバーから分離及び／又は溶解された物質が取り出される。流通式では、分離及び／又は溶解すべき物質のサンプルは、チャンバー内での所望の又は規定された滞留時間を提供する所望の流速で振動する間、容器のチャンバーを通って流れる。流通停止又はセミバッチ式では、サンプルは、不混和性の液体又はガスに隣接し、チャンバーは、液体又はガスなどの流体の吹き付けによって空にされ得る。
【００６０】
少なくとも１部の実施形態は、生体サンプルの破壊に寄与する力は振動周波数の２乗で計られ、比較的小さいサンプルサイズを採用することで、本明細書の種々の実施形態は、商業的に入手可能な装置よりも比較的高い周波数を達成でき、これにより、高速で効率的な溶解を行うことができることの理解を利用している。以下、種々の特定の実施形態を説明する。
【００６１】
少なくとも１部の実施形態は、最近特定された、十分高い周波数（この周波数は粒子の種々の特性によって決まる）で振動したときに「逆遠心（anti-centrifugal）」力を受ける物質の特性を利用する。これは、粒子の動きの方向を変化させ、又は、従来達成不能と考えられていた分離の方向を達成するために好適に採用される。これは、多様な物質に採用でき、溶解に制限又は限定されない。
【００６２】
図１Ａ−１Ｃ及び２Ａ−２Ｃは、例示的な１実施形態に従う容器１２に収容された分離及び／又は溶解すべき物質の分離及び／又は溶解を行うように動作可能な装置１０を示す。いくつかの実施形態では、ＰＣＲ又はエッペンドルフチューブなど、特別あつらえではないガラス容器及びチューブが、分離及び／又は溶解すべき物質の試料及び溶解用粒子物質又は他の物質を保持する容器１２として採用され得る。図１Ａ−１Ｃ及び２Ａ−２Ｃではバッチ式が示されているが、分離及び／又は溶解装置１０は、図４に示すように流通停止又はセミバッチ式又は連続式で使用し得る。
【００６３】
容器１２はホルダー１６を介して取り外し可能にアーム１４に取り付けられ得る。ホルダー１６は多様な形態を取り得る。例えば、ホルダー１６はＵ形状のクランプ又は他の部材の形態を取り得る。ホルダー１６は、ホルダー１６を容器固定形態に固定するように動作可能なファスナー（例えば、スクリューやボルトなど）１６ａを含み得る。代替的には、ホルダー１６は、弾性を有し、容器固定形態に付勢され得る。
【００６４】
アーム１４は、容器１２がアーチ状の経路２０に沿って振動するように、軸１８の周りで旋回するように取り付けられ得る。アーチ状の経路２０に沿う振動は、強い粒子の流れ場（flow field）及び液体溶液又はスラリー中のビーズ間での大きい剪断速度（shear rate）を提供する角加速度により、閉じ込められた周期的な流れ場を実現する。出願人による実験では、小型化された寸法で、高い周波数（例えば、約１００Ｈｚ以上）の適用により、優れた溶解を提供できることが示された。液体中の非中性密度（non-neutral density）のビーズへの相対的な力は、ωを角速度、ｒを回転中心からのビーズの距離として、ω２ｒに従って大きくなるため、角速度の僅かな増加によって、実質的にサイズを低減して同様の性能を得ることを可能にする。直線的な振動の動きは、高い周波数であっても、生体サンプルの僅かな溶解しか生じないが、アーチ状の動きの振動は、商業的に入手可能なビーズを用いた溶解装置よりも優れた溶解を実現し得る。高速撮影では、直線的な動作は、周期的なビーズの集中と、それに続くビーズ同士の拡散を生じるが、動作の軸に沿わない相対的なビーズの動きは相対的に僅かであることが明確に示される。これに対して、容器がアーチ状に振動する場合は、あたかも強い渦巻きが誘導されたように、ビーズはより高い密度に圧縮され、たいへん効率的な溶解を生じることが観察される。懸濁したビーズの相対的な動きにより提供される衝突と剪断は、溶解の高い効率に貢献する。
【００６５】
アーム１４は、剛性のアーム、すなわち、溶解すべき物質及び溶解用粒子物質を収容する容器に予測される負荷に少なくとも概ね等価な重量を有する負荷を有する振動の間に容易にわかる程度には曲がらないアームであり得る。代替的には、アーム１４は、可撓性のアーム、すなわち、分離及び／又は溶解すべき物質及び任意的に溶解用粒子物質を収容する容器に予測される負荷に少なくとも概ね等価な重量を有する負荷を有する振動の間に容易にわかる程度に曲がるアームであり得る。
【００６６】
カバープレート２４が取り外された図２Ａ−２Ｃ，３に最も良く示されるように、アーム１４は、モータ２２と４節リンクの形態を取り得る駆動機構２６によって駆動され得る。特に、モータ２２のシャフト２８が、ここでは偏心カム３０の形態のバーなどの第１部材を駆動する。偏心カム３０は第２部材又は接続アーム３４の孔３２に収容される。接続アーム３４は、揺動アーム３６の軸１８によりホルダー１６を駆動するように結合する。駆動機構２６は、アーチ状経路２０に沿う高い周波数での振動運動を実現する低コストで信頼できる機構を提供する。このような周波数は、例えば、回転装置又は超音波装置などの他のタイプの装置では高いとは考えられないかもしれないが、このような周波数は高振動タイプの装置と考えられる。
【００６７】
図４は、例示的な１実施形態に従う流通式分離及び／又は溶解システム４００を示す。本明細書により詳細に説明されるように、流通式分離及び／又は溶解システム４００は、流通停止又はセミバッチ式又は連続流通式で動作し得る。
【００６８】
流通システム４００は、上記実施形態で説明したものと類似し得る分離及び／又は溶解装置４１０及び容器４１２を含む。例えば、分離及び／又は溶解装置４１０は、アーム４１４と、軸４１８の周りで旋回的に振動する容器４１２を保持するホルダー４１６を含む。
【００６９】
流通分離及び／又は溶解システム４００は、分離及び／又は溶解すべき物質を運ぶ上流サブシステム４３８を含み得る。例えば、上流サブシステム４３８は、分離及び／又は溶解すべき物質を容器４１２に汲み上げ、さもなければ運ぶように動作可能なポンプ４４０を含み得る。上流サブシステム４３８は、分離及び／又は溶解すべき物質を保持するリザバー４４２をも含み得る。
【００７０】
上流サブシステム４３８は、追加的に又は代替的に、例えば、サンプリング装置４３９などの分離及び／又は溶解すべき物質を収集する機構を含み得る。サンプリング装置４３９は、手動で操作され、又は、自動的であり得る。サンプリング装置４３９は、例えば、空気、大気、水、流体、土又は他の 固体など、周囲の環境を採取し得る。サンプリング装置４３９は、サンプルを抽出するために、真空室又は陰圧を生成する機構を含み得る。サンプリング装置４３９は、例えば、サンプルを回収するためのシャベル又はブラシを有するアームなどのアクチュエータを含み得る。サンプリング装置は、例えば、サンプルを採取するためのニードルやシリンジなどのアクチュエータを含み得る。
【００７１】
分離及び／又は溶解すべき物質は、例えば、チューブ４４４ａなどの１以上の導管を介して容器４１２の入口４４６ａに運ばれ得る。チューブ４４４ａは、例えば、同心に配された複数層のチューブ４４８ａで補強されるなど、１端又は両端が補強され得る。チューブ４４４ａは、容器４１２及びアーム４１４の振動を許容できるに十分に長く、チューブ内での共振を防ぐに十分に短い長さＬ１を有し得る。長さＬ１は、チューブ内を運ばれる分離及び／又は溶解すべき任意の物質の密度、重量及び／又は剛性とともに、チューブ４４４ａの密度、剛性又はその取付方法により決定され得る。
【００７２】
流通分離及び／又は溶解システム４００は、更に、下流分析サブシステム４４９を含み得る。下流分析システムは、１以上の下流分析装置４５０を含み得る。下流分析装置５００は任意の多様な形態を取り得る。例えば、下流分析装置４５０は、核酸増幅器具、電子顕微鏡、ウェスタンブロット装置、マススペクトルメーター、ガスクロマトグラフ等を含み得る。
【００７３】
下流分析サブシステム４４９は、下流分析装置４５０と通信可能に接続した計算システム４５２を更に含み得る。計算システム４５２は、例えば、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、インターネットなどのワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）、及び／又は、無線ワイドエリアネットワーク（ＷＷＡＮ）などの１以上のネットワーク４５３に接続され得る。計算システム４５２は、ネットワークを介して分離及び／又は溶解された物質について行われた分析の結果についての情報を提供し得る。例えば、計算システム４５２は、分析の結果に基づいて警報又は他のメッセージを自動的に提供し得る。これは、例えば、毒性のある、又は、危険な物質又は状態が検知されたときに警報を提供することに使用し得る。
【００７４】
下流分析装置４５０は、例えばチューブ４４４ｂなどの１以上の導管を介して容器４１２の出口４４６ｂと流体伝達的に接続され得る。チューブ４４４ｂは、１端又は両端が、例えば、１以上の同心に配された、ある長さのチューブ４４８ｂにより補強され得る。チューブ４４４ｂは、容器４１２及びアーム４１４の自由な振動を許容するに十分長く、その一方で、チューブ４４４ｂの共振を防ぐに十分に短い長さＬ２を有する。長さＬ２は、チューブ内を運ばれる物質の密度、質量及び／又は剛性とともに、チューブ４４４ｂの密度、剛性又はその取付方法に基づき得る。
【００７５】
流通分離及び／又は溶解システム４００は、更に１以上の制御システム４５４を含み得る。制御システム４５４は、１以上のモータコントローラ及び／又は計算システムの形態を取り得る。制御システム４５４は、流通システム４００を流通停止又はセミバッチ式及び／又は連続流通式で動作させるように構成され得る。制御システム４５４は、分離及び／又は溶解装置４１０及び／又はポンプ４４０を制御するように通信可能に接続され得る。
【００７６】
流通システム４００は、バッチベースの装置に対して多くの利点を提供する。例えば、あるタイプのビーズは、溶解で放出されるある生体生成物に対する親和性を有し、そのため、細胞成分の一部がビーズ表面での吸着により「喪失」し得る。流通式のデザインは、吸着された生体分子を好適に自動的に溶出させる。更に、バッチ式の構成では必要であり得るチャンバーを空にする困難又は追加的な行為が不要になる。例えば、流通式の実施形態は、チャンバーから分離及び／又は溶解された物質を除去するために空気などの流体でチャンバーを吹き付ける必要性を解消させ得る。
【００７７】
図５は、例示的な１実施形態に従う容器５１２を示す。
【００７８】
容器５１２は、容器の外部５６０から容器５１２のチャンバー５６２への流体伝達を提供するための入口５４６ａを有し得る。容器５１２は、外部５６０と容器５１２のチャンバー５６２の間の流体伝達を提供する出口５４６ｂを有し得る。第１チューブ５４４ａは、溶解すべき物質５６４を入口５４６ａを介してチャンバー５６２に供給するように容器５１２に接続され得る。上記したように、チューブ５４４ａは、例えば、同心に配置された複数層のチューブ５４８ａによって補強され得る。第２チューブ５４４ｂは、溶解された物質５６６を出口５４６ｂを介して除去するように出口５４６ｂを介して容器５１２に接続され得る。いくつかの実施形態では、容器５１２は、チューブ５４４ａ，５４４ｂを取り付け、さもなければ接続し、又は、固定するための取付構造を含み得る。例えば、容器５１２は、入口５４６ａのリブ付けされたニップル５６８ａ及び／又は出口５４６ｂ又はその近傍のリブ付けされたニップル５６８ｂを含み得る。
【００７９】
容器は、溶解用物質５７０を含む。溶解用物質５８０は、例えば、複数のビーズなどの多様な形態を取り得る。ビーズは、１以上のセラミックスビーズ、ガラスビーズ、ジルコニウムビーズ、ジルコニウム／シリカビーズ、金属ビーズ、プラスチックビーズ及び／又は砂を含む多様な形態を取り得る。ビーズは、例えば、約１０μｍと６００μｍの間などの多様な直径を有し得る。
【００８０】
流通式の実施形態では、容器５１２は、入り口５４６ａの比較的近くに位置する第１フィルター５７２ａと、出口５４６ｂの比較的近くに位置する第２フィルター５７２ｂを含み得る。第１、第２フィルター５７２ａ，５７２ｂは、溶解用粒子物質５７０が保持される粒子保持領域５７４を形成する。特に、フィルター５７２ａ，５７２ｂは、粒子溶解用物質５７０を遮りつつ、溶解すべき物質５６４及び溶解された物質５６６をそれぞれ実質的に通過させるサイズの複数の開口を有し得る。容器５１２は、例えば、第１、第２フィルター５７２ａ，５７２ｂを決まった位置に保持するためのタブ又は円環状のリング５７６ａ，５７６ｂなどの１以上の構造を含み得る。これらのフィルターは、例えば、ナイロン又はステンレススチールのメッシュフィルターの形態を取り得る。
【００８１】
図１Ａ−５の実施形態は、非常に高い充填密度を好適に許容し得る。これらの実施形態では、粒子物質の体積は、溶解すべき物質の体積を好適に上回る場合があり、溶解された物質の体積を好適に上回る場合がある。追加的に又は代替的に、これらの実施形態は、好適なことに、チャンバー内に実質的に空気を有さない場合がある。本明細書では、空気を有さないとは、チャンバー内に意図せずにトラップされ得る小さな泡以外には空気を有さないことを意味する。これは、溶解の効率を増大させ、液体−空気接触線運動に関連する摩擦によるシステムの好ましくない加熱を防ぎ得る。
【００８２】
図６は、例示的な１実施形態に従う図１Ａ−４に示したような物質を溶解する装置の操作方法を示す。
【００８３】
６０２において、溶解すべき物質は容器のチャンバーに受け入れられる。チャンバーは、溶解用粒子物質を事前に保持し得る。６０４において、容器はアーチ状経路に沿って振動される。この振動が、個々の溶解用粒子物質の間での運動に大きな多様性をもたらす。このような多様性は並進又は回転運動におけるよりも顕著である。６０６において、溶解された物質が容器のチャンバーから除去される。
【００８４】
図７は、例示的な１実施形態に従う図４に示したような流通式溶解システムで溶解すべき物質を汲み入れる方法７００を示す。
【００８５】
７０２において、溶解すべき物質は、容器のチャンバーに汲み入れられる。
【００８６】
図８は、例示的な１実施形態に従う図４に示したような流通式溶解システムで溶解すべき物質を汲み入れる方法８００を示す。
【００８７】
８０２において、容器を振動させながら、溶解すべき物質は、断続的に容器のチャンバーに汲み入れられる。これは、流通停止又はセミバッチ式に適している。
【００８８】
図９は、例示的な他の実施形態に従う図４に示したような流通式溶解システムで溶解すべき物質を汲み入れる方法９００を示す。
【００８９】
９０２において、溶解すべき物質がチャンバー内で所望の溶解のレベルを達成するのに十分な時間を費やすように、溶解すべき物質は、断続的に容器のチャンバーに汲み入れられる。したがって、３０秒の振動で所望の溶解の水準を達成できると判断されたなら、ポンプは、約３０秒毎に溶解すべき物質をチャンバーに装荷するように断続的に操作され得る。数秒又は１０分の数秒の振動時間が適切であり得る。このような操作は、流通停止又はセミバッチ式に適している。
【００９０】
図１０は、例示的な他の実施形態に従う図４に示したような流通式溶解システムで溶解すべき物質を汲み入れる方法１０００を示す。
【００９１】
１００２において、断続的な汲み入れの各サイクルの間に、チャンバーから溶解された物質が完全に汲み出されるように、溶解すべき物質が断続的にチャンバーに汲み入れられる。これは、流通停止又はセミバッチ式に適している。
【００９２】
図１１は、例示的な他の実施形態に従う図４に示したような流通式溶解システムで溶解された物質を汲み出す方法１１００を示す。
【００９３】
１１０２において、より多くの溶解すべき物質をチャンバーに汲み入れることで、断続的な汲み入れの各サイクルの間に、チャンバーの溶解された物質は汲み出される。これは、流通停止又はセミバッチ式に適している。
【００９４】
図１２は、例示的な他の実施形態に従う図４に示したような流通式溶解システムを操作する方法１２００を示す。
【００９５】
１２０２において、断続的な汲み入れのサイクル毎に、チャンバーに不活性流体を汲み入れることで、チャンバーの溶解された物質が汲み出される。不活性物質は、液体又はガスであり得、溶解すべき物質又は溶解された物質に対して不混和性であり得る。これは、流通停止又はセミバッチ式に適している。
【００９６】
図１３は、例示的な１実施形態に従う流通式溶解システムを操作する方法１３００を示す。
【００９７】
１３０２において、容器を振動させながら、溶解すべき物質は、容器のチャンバーに連続的に汲み入れられる。これは、流通連続式に適している。
【００９８】
図１４は、例示的な他の実施形態に従う流通式溶解装置を操作する方法１４００を示す。
【００９９】
１４０２において、溶解すべき物質が、所望の溶解のレベルを達成するに十分な時間（すなわち、所望の又は規定の滞留時間）をチャンバーで費やすように、少なくとも部分的にチャンバーの長さ及び自由体積に基づいて、溶解すべき物質の汲み入れの流速が調整される。これは、流通連続式に適している。
【０１００】
図１５は、例示的な他の実施形態に従う図４に示したような流通式溶解装置を操作する方法１５００を示す。
【０１０１】
１５０２において、容器のチャンバーから除去された溶解された物質は、少なくとも１の分析装置に送られる。１５０４において、溶解された物質が分析される。分析は、例えば、電子顕微鏡、ウェスタンブロット、マススペクトルメーター、ガスクロマトグラフなどを用いた分析など、多様な形態を取り得る。これは、すべての方式、特に、流通式に適している。
【０１０２】
図１６は、例示的な他の実施形態に従う流通式溶解装置１６００を示す。以下により詳細に説明されるように、流通式溶解システム１６００は、流通停止又はセミバッチ式又は連続流通式で操作し得る。
【０１０３】
流通式溶解装置１６００は、チャンバー１６０４を有する容器１６０２と、羽根車１６０８を駆動するように接続されたマイクロモータ１６０６を含む。
【０１０４】
図示のように、チャンバー１６０４は、容器１６０２の外部１６１０からチャンバー１６０４への流体伝達を提供する入口として機能する第１開口１６０４ａを有し得る。同じく図示のように、チャンバー１６０４は、チャンバー１６０４から外部１６１０への流体伝達を提供する出口として機能する第２開口１６０４ｂを有し得る。容器１６０２は、更に、羽根車１６０８を受容し、マイクロモータ１６０６の外側部分に封止するように係合するサイズの第３開口１６０４ｃを有し得る。いくつかの実施形態は、マイクロモータ１６０６と第３開口１６０４ｃの封止を形成又は強化するためのはめ輪又はＯ−リングを含み得る。
【０１０５】
第１カプラ１６１０ａは、チャンバー１６０４への流体伝達を提供し、開口１６０４ａを封止するように受容されるサイズのステム１６１２ａを含み得る。ステム１６１２ａは、相補的なねじ山を有する穴１６０４ａにねじ込まれ得る。第１カプラ１６１０ａは、例えば、チューブ１６１６ａを固定し、チャンバー１６０４への溶解すべき物質の流れを供給するリブ付けされたニップル１６１４ａなどの取付構造を含み得る。Ｏ−リング又は類似の構造が、第１カプラ１６１０ａのフランジと容器１６０２の間の封止を強化し得る。
【０１０６】
第２カプラ１６１０ｂは、チャンバー１６０４への流体伝達を提供し、開口１６０４ｂを封止するように受容されるサイズのステム１６１２ｂを含み得る。ステム１６１２ｂは、相補的なねじ山を有する穴１６０４ｂにねじ込まれ得る。第２カプラ１６１０ｂは、例えば、チューブ１６１６ｂを固定し、チャンバー１６０４への溶解すべき物質の流れを供給するリブ付けされたニップル１６１４ｂなどの取付構造を含み得る。Ｏ−リング又は類似の構造が、第２カプラ１６１０ａと容器１６０２の間の封止を強化し得る。
【０１０７】
フィルター１６１９ａ，１６１９ｂが、これらの間に溶解用粒子物質を保持するようにチャンバー内に配置され得る。フィルター１６１０ａ，１６１０ｂは、例えば、適切な固定部材に取り付けられた５０ミクロンの開口を有するナイロンメッシュフィルターの形態を取り得る。
【０１０８】
マイクロモータ１６０６は、例えば、４ｍｍの径を有し、液体及びビーズが無いときに、例えば、約５０，０００ＲＰＭの高速で羽根車を駆動し得るマイクロモータの形態を取り得る。羽根車１６０８は、多くの翼板を有するナイロン又はアクリルの羽根車であり得る。翼板は、物質の動きが主として円周状（circumferential）であるように、直線的で、湾曲や取付角度の無いものであり得る。例えば、流通式の場合（例えば、図１６，１７）の場合のように、チャンバーを通る物質の軸方向／水平方向の動きが望ましい場合は、そのような軸方向又は流れの動きは、羽根車の回転によってではなく汲み入れによって生じる。これは、物質がチャンバー内に滞留し、したがって溶解に晒される時間の長さのより正確な制御を可能にする。翼板は、動きの大きさは小さいが、例えば、図１Ａ−４の実施形態のおよそ５倍の周波数で周期的な流れを生じさせ得る。
【０１０９】
溶解装置１６００は、更に、マイクロモータ１６０６を制御するように接続されたコントローラ１６２０を含み得る。コントローラ１６２０は、例えば、モータコントローラ及び／又はプログラムされた一般用途計算システム、特定用途コンピュータ、専用集積回路（ＡＳＩＣ）及び／又はフィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）を含み得る。コントローラ１６２０は、例えば、モータに脈動を生じさせるようにプログラムされ、又は、構成され得る。脈動は溶解の効率性を増大させる。
【０１１０】
図１７は、例示的な１実施形態に従う流通式溶解システム１７００を示す。本明細書により詳細に説明されるように、流通式溶解システム１７００は、流通停止又はセミバッチ式又は連続流通式で操作し得る。
【０１１１】
流通溶解システム１７００は、チャンバー（図１７には示されていない）を有する容器１７０２、開口１７０４ａ，１７０４ｃ（２つのみが示されている）、羽根車（図１７には示されていない）に結合したマイクロモータ１７０４を含む。開口又は入口１７０４は、リザバー１７２２から第１導管又はチューブ１７１６ａを介して溶解すべき物質を運ぶポンプに流体伝達可能に接続され得る。第２開口又は出口は、チューブ１７１６ｂなどの１以上の導管を介して溶解された物質を１以上の下流側分析装置１７２４に運び得る。上記したように、下流側分析装置は、例えば、核酸増幅、電気泳動、ウェスタンブロット、マススペクトルメーター、ガスクロマトグラフ等の多様な形態を取り得る。下流側分析装置１７２４は、１以上の計算システム１７２６と通信可能に接続し得る。流通式溶解システム１７００は、マイクロモータ１７０６及び／又はポンプ１７２０を制御し得る１以上の制御システム１７２８をも含み得る。制御システム１７２８は、例えば、流通停止又はセミバッチ式を行うために、例えば、汲み入れと振動を同期し得る。制御システム１７２８は、例えば、連続流通式を行うために、例えば、所望の又は規定のレベルの溶解を達成するための所望の又は規定の物質の滞留時間を得るために汲み入れを制御し得る。
【０１１２】
図１６又は１７の実施形態は、非常に高い充填密度を好適に許容し得る。これらの実施形態では、粒子物質の体積は、溶解すべき物質の体積を好適に上回る場合があり、溶解された物質の体積を好適に上回る場合がある。追加的に又は代替的に、これらの実施形態は、好適なことに、チャンバー内に実質的に空気を有さない場合がある。本明細書では、空気を有さないとは、チャンバー内に意図せずにトラップされ得る小さな泡以外には空気を有さないことを意味する。これは、溶解の効率を増大させ、液体−空気接触線運動に関連する摩擦によるシステムの好ましくない加熱を防ぎ得る。
【０１１３】
図１８は、例示的な他の実施形態に従う溶解システム１８００を示す。溶解システム１８００は、バッチ式の溶解操作に特に適している。
【０１１４】
溶解システム１８００は、容器１８０２の外部との流体伝達を提供する単一の開口１８０４ａを有するチャンバー１８０４を有する容器１８０２を含む。装置１８００は、チャンバー１８０４に受容される羽根車１８０８を駆動するように接続されたマイクロモータ１８０６を含む。マイクロモータ１８０６の一部は、開口１８０４ａを封止するように容器１８０４と封止係合を形成するサイズとされている。いくつかの実施形態は、封止を確実にするために、１以上のはめ輪又はＯ−リングを含み得る。
【０１１５】
最初に、溶解すべき物質及び溶解用粒子物質がチャンバー１８０４に充填される。十分な長さの時間に渡って羽根車１８０８を回転した後では、チャンバーは、溶解された物質及び溶解用粒子物質を含む。マイクロモータ１８０６及び羽根車１８０８はその後取り除かれて、溶解された物質が、例えば、ピペットを用いて抽出される。バッチ式の実施形態のチャンバーは、溶解された物質を取り出すための余裕が必要であり得るために、連続式の実施形態程には高密度に充填されない場合がある。
【０１１６】
いくつかの実施形態では、ＰＣＲ又はエッペンドルフチューブなど、特別あつらえではないガラス容器及びチューブが、溶解すべき物質及び溶解用粒子物質の試料を保持する容器１８０２として採用され得る。
【０１１７】
図１８の実施形態は、非常に高い充填密度を許容し得る。これらの実施形態では、粒子物質の体積は、溶解すべき物質の体積を好適に上回る場合があり、溶解された物質の体積を好適に上回る場合がある。この実施形態は、ピペットなどの取り出し器具を受容するための空間が必要であり得るため、実質に空気を有さないことは、より不確実となる。しかし、可能な場合は、チャンバー内の空気を無くすことで、溶解の効率を増大させ、液体−空気接触線運動に関連する摩擦によるシステムの好ましくない加熱を防ぎ得る。
【０１１８】
図１９は、例示的な１実施形態に従う流通式溶解装置及び／又はシステムの操作の方法１９００を示す。これは、流通停止又はセミバッチ式又は連続流通式で有用であり得る。
【０１１９】
１９０２において、溶解すべき物質は、入口を介して容器のチャンバーに受容される。チャンバーは、溶解用粒子物質を保持済であり得る。１９０４において、マイクロモータは、溶解用粒子物質に溶解すべき物質を溶解させるように羽根車を駆動する。１９０６において、溶解された物質は、出口を介して容器のチャンバーから取り出される。
【０１２０】
図２０は、例示的な１実施形態に従うチャンバーからの溶解された物質を汲み出す方法２０００を示す。
【０１２１】
２００２において、溶解された物質は、装置又はシステムを通る物質の流路における出口の手前に位置する第１フィルターを介して汲み出され得る。
【０１２２】
図２１は、例示的な他の実施形態に従うチャンバーに溶解すべき物質を収容する方法２１００を示す。
【０１２３】
２１０２において、溶解すべき物質は、装置又はシステムを通る流路においてチャンバーの入口の後に位置する第２フィルターを介して収容される。
【０１２４】
図２２は、例示的な他の実施形態に従う入口を介してチャンバーに溶解すべき物質を汲み入れる方法２２００を示す。
【０１２５】
２２０２において、溶解すべき物質は、入口を介してチャンバーに断続的に汲み入れられる。これは、流通停止又はセミバッチ式の動作に特に適している。
【０１２６】
図２３は、例示的な１実施形態に従うチャンバーに溶解すべき物質を汲み入れる方法２３００を示す。
【０１２７】
２３０２において、所望の又は規定のレベルの溶解を達成するために十分に長い時間に渡るチャンバー内での溶解すべき物質の滞留時間を提供する流速で、溶解すべき物質は、入口を介して容器のチャンバーに連続的に汲み入れられる。マイクロモータは、物質を溶解するために羽根車を連続的に駆動し得る。これは、連続流通式での動作に特に適している。
【０１２８】
図２４は、例示的な１実施形態に従う溶解システムの羽根車を操作する方法２４００を示す。
【０１２９】
２４０２において、マイクロモータは、脈動させるように、羽根車を駆動する。脈動は、マイクロモータに伝達される電圧又は電流を変化させることで達成し得る。脈動は、溶解のより高い効率を達成し、これにより、処理量を増大させ、又は、所望の又は規定の溶解のレベルの達成に必要な時間を短縮し得る。
【０１３０】
図２５は、例示的な１実施形態に従う溶解システムの羽根車を操作する方法２５００を示す。
【０１３１】
２５０２において、マイクロモータは、液体及びビーズの存在下で１０，０００ＲＰＭ以上で羽根車を駆動する。比較的高速での羽根車の駆動は、所望の又は規定の溶解のレベルを達成する。
【０１３２】
図２６は、例示的な１実施形態に従う溶解システムのマイクロモータの交換の方法２６００を示す。
【０１３３】
２６０２において、マイクロモータは、新しいマイクロモータに置換され得る。２６０４において、古いマイクロモータは、廃棄又はリサイクルされ得る。これは、高速マイクロモータの内部部品（例えば、ローターやステーター）を周辺環境への露出から封止することが困難であり、したがって、マイクロモータが他の実施形態又は環境よりもより頻繁に故障し得るために、特に有用である。
【０１３４】
図２７は、例示的な１実施形態に従うバッチ式溶解装置を操作する方法２７００を示す。方法２７００は、図１８の実施形態の使用に特に好適である。
【０１３５】
２７０２において、溶解すべき物質は、入口を介して第１容器のチャンバーに収容される。チャンバーは、溶解用粒子物質を既に保持していても良く、溶解用物質は、溶解すべき物質と共に又はその後でチャンバーに供給されても良い。
【０１３６】
２７０４において、第１容器のチャンバー内に羽根車が配置される。２７０６において、第１容器への入口がマイクロモータにより閉鎖又は封止される。２７０８において、マイクロモータは、羽根車を駆動し、溶解すべき物質及び溶解用粒子物質を回転させる。マイクロモータは、所望の又は規定のレベルの溶解が生じるまで十分な速度で十分な長さの時間羽根車を駆動する。
【０１３７】
図２８は、例示的な１実施形態に従う溶解装置を操作する方法２８００を示す。方法２８００は、図１８の実施形態の使用に特に有用である。
【０１３８】
２８０２において、マイクロモータは、第１容器の入口から取り除かれ得る。２８０４において、溶解された物質は、出口を介して第１容器のチャンバーから取り除かれ得る。
【０１３９】
図２９は、例示的な１実施形態に従う溶解された物質を取り除く方法２９００を示す。
【０１４０】
２９０２において、溶解された物質は、ピペットを用いて吸い出され得る。
【０１４１】
図３０は、例示的な１実施形態に従う溶解装置を操作する方法３０００を示す。
【０１４２】
３００２において、マイクロモータは、１以上の追加的な容器に再使用され得る。マイクロモータは、特に高速で動作するときは、溶解すべき物質、溶解用粒子物質又は溶解された物質から特に良好には保護されない場合があることに留意すべきである。したがって、マイクロモータは磨損し得る。多くの用途において、マイクロモータは、故障するまでに複数のサンプルを溶解するために用いられ得る。
【０１４３】
図３１は、図４の装置に類似する装置を用いた溶解の効率のデータを示す。
【０１４４】
第１の曲線３１０２は、図４に示したと類似の実施形態を用いて測定された振動時間に対する蛍光を示す。蛍光は細胞から放出された核酸の量に比例する。第２の曲線３１０５は、オクラホマ州バートルズビルのバイオスペックプロダクツ インコーポレーテットから商業的に入手可能な「ＭＩＮＩ−ＢＥＡＤＢＥＡＴＥＲ−１」の製品を用いて測定された振動時間に対する蛍光を示す。第１，第２の曲線３１０２，３１０５の比較から分かるように、図４の実施形態は、商業的に入手可能な製品よりもより効率的に細胞組成の放出を生じさせる。
【０１４５】
図３２は、周波数に対する溶解の効率の依存性を示す。
【０１４６】
曲線３２０２は、一定時間に印加される電圧の変化により制御される周波数に対する溶解の程度がほぼ二次関数的な依存性を示すようである。
【０１４７】
図３３は、図１６，１７に示されたと類似の実施形態についての時間に対す得る胞子の溶解を示すデータを示す。
【０１４８】
曲線３３０２，３３０４は、飽和までの時間が図４の実施形態に匹敵するが、ピーク効率が８０％しかないことを示す。この効率に必要な電力はわずか４００Ｗであり、これは、種々の他の実施形態に使用された電力よりも少ない。
【０１４９】
図３４は、例示的な１実施形態に従う物質分離装置３４１０を示す。
【０１５０】
物質分離装置３４１０は、ベース３４１２を有する。物質分離装置３４１０は、電気モータ３４１４の形態のアクチュエータと、ベース３４１２に接続された伝達又は駆動機構３４１６を含む。電気モータ３４１４は、双頭矢印３４２２で示されるように、回転軸３４２０の周りで駆動機構３４１６を振動的な角度回転（すなわち、振動的な旋回）をさせるように選択的に駆動可能である。本実施形態に特徴的なのは、回転軸３４２０が容器３４１８の一部を通過していることである。容器３４１８は、物質３４２６を保持する内部３４２４を有する、物質３４２６は、第１の時には分離されるべき物質であり、第２の時には分離された物質である。
【０１５１】
駆動機構３４２６は、モータ３４１４の駆動シャフト３４３２により回転される第１駆動部材３４３０を有する。第２駆動部材３４３４は、第２駆動部材が容器３４１８を偏心回転させるように接続ロッド又は部材３４３６を介して第１駆動部材３４３０に結合し得る。例えば、電気ギア又はカムなどの他の部材を採用し得る。第２駆動部材３４３４は、容器３４１８が取り外し可能に取り付けられ、又は、恒久的に固定されたホルダー３４３６に結合し得る。
【０１５２】
図３５Ａ，３５Ｂは、例示的な１実施形態に従う容器３５００を示す。
【０１５３】
図示のように、容器３５００は、楕円又は円形の外側周縁を有し得る。容器３５００は、双頭矢印３５０４に示されるように回転軸３５０２の周りで角度回転の振動をするように回転軸３５０２に対して同心的に取り付けられ得る。このように、回転軸３５０２は、容器３５００の一部を通過する。
【０１５４】
容器３５００は、容器３５００の内部３５０８と外部３５１０の間で物質を移送する少なくとも１のポート３５０６を含み得る。容器３５００は、例えば、ナイロン又はステンレススチールのメッシュフィルターの形態を取り得る１以上のフィルター（不図示）を含み得る。集合的に３５０６で示す１以上のポートは、バルブ及び／又はフィルターを含み得る。
【０１５５】
図３６Ａ，３６Ｂは、例示的な１実施形態に従う容器３６００を示す。
【０１５６】
図示のように、容器３６００は、矩形又は正方形の外側周縁を有し得る。容器３６００は、双頭矢印３６０４に示されるように回転軸３６０２の周りで角度回転の振動をするように回転軸３６０２に対して同心的に取り付けられ得る。このように、回転軸３６０２は、容器３６００の一部を通過する。
【０１５７】
容器３６００は、容器３６００の内部３６０８と外部３６１０の間で物質を移送する少なくとも１のポート３６０６を含み得る。容器３６００は、例えば、ナイロン又はステンレススチールのメッシュフィルターの形態を取り得る１以上のフィルター（不図示）を含み得る。集合的に３６０６で示す１以上のポートは、バルブ及び／又はフィルターを含み得る。
【０１５８】
図３７Ａ，３７Ｂは、例示的な１実施形態に従う容器３７００を示す。
【０１５９】
図示のように、容器３７００は、楕円又は円形の外側周縁３７００ａと楕円又は円形の内側周縁３７００ｂとを有する円環状の断面を有し得る。容器３７００は、双頭矢印３７０４に示されるように回転軸３７０２の周りで角度回転の振動をするように回転軸３７０２に対して同心的に取り付けられ得る。このように、回転軸３７０２は、容器３７００の一部を通過する。
【０１６０】
容器３７００は、容器３７００の内部３７０８と外部３７１０の間で物質を移送する多数の外側ポート３７０６ａ，３７０６ｂを含み得る。特に、外側ポート３７０６ａ，３７０６ｂは、容器３７００の外側周縁３７００ａに形成され得る。容器３７００は、容器３７００の内部３７０８と外部３７１０の間で物質を移送する多数の内側ポート３７０６ｃ，３７０６ｄを含み得る。特に、内側ポート３７０６ｃ，３７０６ｄは、容器３７００の内側周縁３７００ｂに形成され得る。容器３７００は、例えば、ナイロン又はステンレススチールのメッシュフィルターの形態を取り得る１以上のフィルター（不図示）を含み得る。集合的に３７０６で示す１以上のポートは、バルブ及び／又はフィルターを含み得る。
【０１６１】
図３８Ａ，３８Ｂは、例示的な１実施形態に従う容器３８００を示す。
【０１６２】
図示のように、容器３８００は、楕円又は円形の外側周縁３８００ａと楕円又は円形の内側周縁３８００ｂとを有する円環状の断面を有し得る。容器３８００は、双頭矢印３８０４に示されるように回転軸３８０２の周りで角度回転の振動をするように回転軸３８０２に対して同心的に取り付けられ得る。このように、回転軸３８０２は、容器３８００の一部を通過する。
【０１６３】
容器３８００は、容器３８００の内部３８０８と外部３８１０の間で物質を移送する多数の外側ポート３８０６ａ，３８０６ｂを含み得る。特に、外側ポート３８０６ａ，３８０６ｂは、容器３８００の外側周縁３８００ａに形成され得る。容器３８００は、容器３８００の内部３８０８と外部３８１０の間で物質を移送する多数の内側ポート３８０６ｃ，３８０６ｄを含み得る。特に、内側ポート３８０６ｃ，３８０６ｄは、容器３８００の内側周縁３８００ｂに形成され得る。容器３８００は、例えば、ナイロン又はステンレススチールのメッシュフィルターの形態を取り得る１以上のフィルター（不図示）を含み得る。集合的に３８０６で示す１以上のポートは、バルブ及び／又はフィルターを含み得る。
【０１６４】
図３９Ａ，３９Ｂは、例示的な１実施形態に従う容器３９００を示す。
【０１６５】
図示のように、容器３９００は、楕円又は円形の外側周縁３９００ａと楕円又は円形の内側周縁３９００ｂとを有する楕円又は円形の断面を有し得る。容器３９００は、双頭矢印３９０４に示されるように回転軸３９０２の周りで角度回転の振動をするように取り付けられ得る。このように、回転軸３９０２は、容器３９００どの部分も通過しない。
【０１６６】
容器３９００は、容器３９００の内部３９０８と外部３９１０の間で物質を移送する多数の外側ポート３９０６ａを含み得る。容器３９００は、容器３９００の内部３９０８と外部３９１０の間で物質を移送する多数の内側ポート３９０６ｂを含み得る。特に、外側ポート３９０６ａは、内側ポート３９０６ｂよりも、回転軸３９０２から比較的遠くに離間し得る。容器３９００は、例えば、ナイロン又はステンレススチールのメッシュフィルターの形態を取り得る１以上のフィルター（不図示）を含み得る。集合的に３９０６で示す１以上のポートは、バルブ及び／又はフィルターを含み得る。
【０１６７】
図４０Ａ，４０Ｂは、例示的な１実施形態に従う容器４０００を示す。
【０１６８】
図示のように、容器４０００は、楕円又は円形の外側周縁４０００ａと楕円又は円形の内側周縁４０００ｂとを有する楕円又は円形の断面を有し得る。容器４０００は、双頭矢印４００４に示されるように回転軸４００２の周りで角度回転の振動をするように取り付けられ得る。このように、回転軸４００２は、容器４０００どの部分も通過しない。
【０１６９】
容器４０００は、容器４０００の内部４００８と外部４０１０の間で物質を移送する多数の外側ポート４００６ａを含み得る。容器４０００は、容器４０００の内部４００８と外部４０１０の間で物質を移送する多数の内側ポート４００６ｂを含み得る。特に、外側ポート４００６ａは、内側ポート４００６ｂよりも、回転軸４００２から比較的遠くに離間し得る。容器４０００は、例えば、ナイロン又はステンレススチールのメッシュフィルターの形態を取り得る１以上のフィルター（不図示）を含み得る。集合的に４００６で示す１以上のポートは、バルブ及び／又はフィルターを含み得る。
【０１７０】
図４１は、例示的な１実施形態に従う物質を分離する装置を操作する方法４１００を示す。
【０１７１】
４１０２において、分離すべき物質は、容器に収容される。この物質は、例えば、懸濁液中の粒子物質を含み得る。
【０１７２】
４１０５において、容器は、容器は、高周波数で角度回転の振動を行う。これは、容器に結合した駆動機構を駆動するモータに電力を供給することで実施し得る。
【０１７３】
４１０６において、容器から分離された物質の少なくとも１部が除去される。例えば、比較的より高密度又はより重い物質が除去され得る。比較的より高密度又はより重い物質は、容器の内側の他の部分よりも、容器の内側の回転軸に比較的より近い部分に集まり得る。したがって、より高密度又はより重い物質は、例えば、容器の内側ポートを介して除去され得る。また、例えば、比較的より低密度又はより軽い物質が除去され得る。比較的より低密度又はより軽い物質、容器の内側の他の部分よりも、容器の内側の回転軸から比較的より遠い部分に集まり得る。したがって、このようなより低密度又はより軽い物質は、例えば、容器の外側ポートを介して除去され得る。分離された物質は、物質を更に分離するために１以上のフィルターを通過し得る。
【０１７４】
図４２は、例示的な１実施形態に従う物質を分離する装置を操作する方法４２００を示す。
【０１７５】
４２０２において、分離すべき物質は、容器に汲み入れられる。
【０１７６】
図４３は、例示的な１実施形態に従う物質を分離する装置を操作する方法４３００を示す。
【０１７７】
４３０２において、分離すべき物質は、容器を振動させつつ容器に断続的に汲み入れられる。
【０１７８】
図４４は、例示的な１実施形態に従う物質を分離する装置を操作する方法４４００を示す。
【０１７９】
４４０２において、容器から除去された分離された物質の少なくとも1部は、少なくとも１の分析装置に送られる。これは、自然流下、ポンプ、バルブ等によって達成され得る。
【０１８０】
図４５は、例示的な１実施形態に従う物質を分離する装置を操作する方法４５００を示す。
【０１８１】
４５０２において、容器の分離された物質は、不活性物質を用いて容器から汲み出される。例えば、容器は、不活性ガス又は液体によって流され得る。これにより、容器は次の試料、サンプル又は分離すべき物質のバッチのために準備され得る。
【０１８２】
要約すると、装置及び方法は、流体の容器に角度振動を与えることにより、流体懸濁液中の粒子（例えば、細胞、生体分子等）の分離を生じさせ、これは、本質的に振動性の剛体回転を受ける。流体と密度の異なる粒子は、遠心分離と同様に、径方向に分離される。しかし、粒子の運動及び集積の方向は、意外にも、通常の遠心分離とは反対であり得る。したがって、比較的より重い又はより高密度を回転軸の近くに集めることができ、一方で、比較的より軽い又はより低密度の粒子は回転軸から遠ざけられる。対照的に、通常の遠心分離では、流体より高密度の粒子は回転軸から遠ざかる。
【０１８３】
ここに教示したように、通常の遠心分離と同様に一定方向に回転するのではなく、容器が高周波数で、純粋に振動性の角度回転を受ける場合には、高密度又は比較的重い粒子を回転軸に向けて移動させ、一方で、軽い又は比較的低密度の粒子を回転軸から遠ざけるように移動させることができる。
【０１８４】
このように、これは、遠心分離と類似の態様で、粒子密度の相違に基づいて（しかし、そのサイズにも依存して）粒子を分離する手法を提供する。しかし、粒子の移動方向は、（例えば、振動の周波数を変化させることで）通常の遠心分離において期待される方向とは反対に操作することができる。これは、潜在的には、赤血球と白血球又は他の生体粒子又は他の生体分子の分離に適用され得る。粒子の分離及び濃縮に加えて、これを、通常の遠心分離で一旦分離された粒子の再懸濁化に使用することも考え得る。例えば、重い粒子は外方に遠心分離されるが、その後、通常の一定方向への回転ではなく、容器を振動性の角度回転モードにすることで、再懸濁化される。
【０１８５】
実施に際しては、粒子懸濁液は、容器（例えば、正方形の断面と、薄い側壁と、頂部カバーを有するチャンバー）に導入されて完全に容器を満たし、容器は、容器の中央線に垂直な軸（例えば、正方形断面の中心）の周りでの振動性の角度回転を受ける。振動の周波数及び振幅は変化させ得る。粒子は径方向に移動し、その密度及びサイズに依存して回転軸の近く又は側壁の近くに集まる。
【０１８６】
上記手法は、以下に述べる粒子運動の理論的分析に基づく。理論的分析は、重要度が低いと見なされる幾つかの効果（例えば、粒子間及び粒子と壁の間の流体相互作用とともに、粒子への揚力及びバセット履歴−内力）を無視している。これらの効果が顕著であり、現在の予測を変更することもあり得る。実験的な検証が予定されている。
【０１８７】
出願人は、直線的なスライド動は、胞子の溶解においては、本明細書及びその全体が本明細書に組み込まれる２００８年１月９日に出願された米国仮出願番号６１／０２００７２号に開示された「揺り動かし」乃至振動的動作ほどには効果的でないことを観測した。
【０１８８】
ビーズの運動方程式は、
【数１】
を含む。
ここで、等号の後の第１項は圧力ストレスを示し、第２項は加えられた質量を示し、第３項は粘性抵抗を示し、第４項は重力を示すが、無視し得る。
【０１８９】
カートリッジの変位が
【数２】
で表され、流体の加速度が
【数３】
で表される場合、ビーズの運動方程式は、
【数４】
となる。ここで、
【数５】
が初期条件である。
【０１９０】
移動するフレームで無次元では、方程式は、
【数６】
と表される。ここで、
【数７】
であり、初期条件は、
【数８】
である。
【０１９１】
解は、
【数９】
で与えられる。
【０１９２】
図４６は、ビーズの軌道、直線的振動を示す。
図４７は、一定距離Ｂ／Ｗ隣接ビーズを示す。
【０１９３】
振動的な回転運動は、
【数１０】
で表される。
そして、流体加速は、
【数１１】
で表される。
運動の方程式は、
【数１２】
で表される。
【０１９４】
回転するフレームで無次元では、運動の方程式は、
【数１３】
となる。ここで、パラメータは、
【数１４】
である。
【０１９５】
図４８は、流体より高密度又はより重い粒子が、予測されていたように遠ざかっていくのではなく、回転軸に向かってどのように移動するかを示す。
【０１９６】
図４９は、より大きいストークス数、したがって、より小さい抵抗の効果を示す。
【０１９７】
図５０は、隣接するビーズの集束を示す。平均化の方法により近似を行い得る。β＜√αであれば、粒子はより速く内側に移動し、β＞√αであれば、粒子はより速く外側に移動する。
【０１９８】
上記した多様な実施形態は、更なる実施形態を提供するように組み合わされ得る。本明細書で言及され、出願データシートにリストされたすべての米国特許、米国出願公開、米国出願、外国特許、外国特許出願及び非特許文献は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。種々の特許、出願、公開のコンセプトを採用して更なる実施形態を提供するために必要であれば、実施形態の特徴点が修正され得る。
【０１９９】
上記説明に照らして実施形態に対して様々な変更を行い得る。一般に、添付請求の範囲は、使用される用語は、請求の範囲を明細書に記載の実施形態に限定するように解釈されるべきでなく、請求の範囲に与えられた等価物の範囲全体とともに、すべての可能な実施形態を含むように解釈されるべきである。したがって、請求の範囲は明細書により限定されない。
【技術分野】
【０００１】
本出願は、例えば、懸濁液中の粒子などの物質の分離に関連する。本出願は、溶解（lysing）及び特に、溶解用粒子物質を用いて溶解すべき物質の溶解を行うためのシステム、装置及び方法に関連する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、懸濁液中の粒子や他の物質など、物質の分離を必要とする多くの用途が存在する。相対的に重い物質を相対的に軽い物質から分離するために遠心分離器を用いることは１つの一般的な手法である。遠心分離器は、典型的には、物質を保持する容器、モータを含む駆動システム及び固定された回転軸の周りで容器を回転させるように結合された伝達系又はリンクを含む。容器中の物質は、求心方向への加速下での密度に基づいて分離し、より高密度又はより重い物質は回転軸から相対的に離れた周辺に集まる傾向があり、より低密度又はより軽い物質は回転軸の相対的に近くに集まる傾向がある。
【０００３】
遠心分離は、粒子、液体、ガス及びこれらの組み合わせなどの多様な物質に使用され得る。遠心分離は、例えば、タンパク質、リピド、核酸等の特定の生体物質の組成を個別に又は複合的に分析するためのサンプルの準備において、生体物質を分離するためにしばしば使用される。遠心分離は、ある細胞器官核（organelles nuclei）、ミトコンドリア、リソソーム、葉緑体及び／又は内部原形質網（endoplasmic reticulum）を単離するために使用され得る。
【０００４】
細胞溶解など、生体物質の溶解は、タンパク質、リピド及び核酸などの特定の生体物質の組成を個別に又は複合的に分析するために使用される。細胞膜が溶解されると、ある細胞器官核、ミトコンドリア、リソソーム、葉緑体及び／又は内部原形質網を単離し得る。これらは、ＰＣＲ、電子顕微鏡法、ウェスタンブロット法又は他の分析技術を用いて分析し得る。
【０００５】
溶解を行う手法は多数存在する。例えば、酵素法は、細胞破壊の準備又はプロトプラストの準備において適切な酵素を用いて細胞壁を除去するために使用され得る。他の手法は、細胞膜を物理的に破壊するために洗浄剤を使用する。これらの化学的な手法は、放出される生体生成物を劣化させるなど、結果としての生成物に不利に作用し得る。したがって、化学的な手法は、いくつかの場合には、実際的でないことがある。
【０００６】
他の手法は、細胞を破壊するためのキャビテーション及び衝撃を生成するために超音波を用いる。このような手法は、多くの用途で必要とされ、又は、所望されるほどの高い溶解効率を達成しない場合がある。
【０００７】
更に他の手法は、例えばボルテックスミキサーによって攪拌されるビーズ（例えば、ガラス又はセラミックス）を用いる。このような手法は、化学溶解の手法において生じる問題をうまく対処できるが、この手法における更なる改善が求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】ジタエ キム（Jitae Kim）等著、「マイクロ流体ＣＤ（コンパクトディスク）の細胞溶解（Cell lysis on a microfluidic CD (compact disk)）」、ラブチップ（Lab Chip）、２００４年、４、５１６−５２２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
物質を分離するための他の手法に対するニーズが存在する。そのような手法は、より迅速な分離、より完全な分離を提供する場合があり、又は、従来の手法とは異なる態様で物質を分離する場合がある。
【００１０】
現在の溶解装置よりもより効率的なビーズを用いた溶解装置及び方法へのニーズも存在する。これは、サンプル（溶解すべき物質）の処理に要する時間を減少させ、及び／又は、処理量を増加させる場合がある。これは、溶解のレベル又は完全性を増加させ、所与のサンプルサイズからより多くの溶解された物質を生成する場合もある。従来の溶解装置と比較して相対的に小さい（例えば、１０マイクロリットル）サンプルサイズに対して動作する溶解装置及び方法へのニーズも存在する。これは、比較的少量のサンプルしか入手できない状況での溶解を可能化し、及び／又は、コストを低減し得る。これは、コスト低減をも提供しつつ、必要な溶解用粒子物質（lysing particulate material）の量をも減少させ得る。これは、より高周波数での振動を可能にし、これにより、適切な寿命又は疲労特性を維持しつつ、効率を増加させ得る。例えば胞子などの典型的には溶解が困難な物質を効率的に及び確かに溶解することのニーズも存在する。流通式溶解（flow through lysing）を行う能力に対する更なるニーズが存在する。これは、例えば、長時間（例えば、日、週、月及び／又は数年）に渡って分毎に採取される少量のサンプルを処理するなど、長時間に渡って少量のサンプルを大量に処理することを可能にし得る。小さく、したがって、可搬であり、移動や厳しい動作環境に耐えるに十分な頑丈さを有しつつ比較的高価でない溶解装置へのニーズも存在する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
溶解すべき物質の溶解を行うシステムは、溶解すべき物質と溶解用粒子物質を少なくとも一時的に保持する容器を少なくとも一時的に取り付ける取付場所を有するアームと、駆動力を提供するように動作し得るモータと、前記モータの前記駆動力をアーチ状経路に沿って前記アームの前記取付位置の振動に変換するように結合された駆動機構を含むものと要約し得る。前記アームは、前記アーチ状経路に沿った前記アームの前記取付位置の前記振動による負荷の下で撓まない剛性のアームであり得る。前記アームは、前記アーチ状経路に沿った前記アームの前記取付位置の前記振動による負荷の下で撓む可撓性のアームであり得る。
【００１２】
この溶解を行うシステムは、前記取付位置にホルダーを更に有し、前記ホルダーが前記容器を取り外し可能に保持し得る。このシステムは、前記容器と、前記粒子物質とを更に有し得る。いくつかの実施形態では、前記容器は、前記取付位置に少なくとも隣接して取り外し不能に前記アームに固定され得る。前記容器は、第１開口及び前記第１開口から離間した少なくとも第２開口を有する少なくとも１のチャンバーを有し、前記第１及び前記第２開口が、前記チャンバーの外部から内部への流体伝達を提供し得る。前記容器は、前記チャンバー内に配置された第１フィルターと、前記第１フィルターから離間して前記チャンバー内に配置された第２フィルターとを有して、それらの間に粒子保有領域を形成し、前記粒子保有領域は、前記第１及び前記第２開口の間に位置し、前記第１及び前記第２フィルターがそれぞれ、実質的に前記溶解すべき物質を通過させ、前記粒子物質を遮るサイズの複数の孔を有し得る。前記第１フィルター、前記第２フィルター及び前記粒子物質は、前記チャンバー内で選択的に取り替え可能なカートリッジを形成し得る。前記複数のビーズは、セラミックスビーズ、ガラスビーズ、ジルコニウムビーズ、金属ビーズ、プラスチックビーズ及び砂の少なくとも１つを含み、前記複数のビーズが約１０ミクロンから約６００ミクロンの範囲の直径を有し得る。使用時に、前記粒子物質の体積が、溶解すべき物質の体積より大きい場合がある。使用時に、チャンバー内に実質的に空気が存在しない場合がある。
【００１３】
このシステムは、前記チャンバーを通して前記溶解すべき物質を汲み入れるポンプを更に有し得る。前記ポンプは、前記チャンバーを通して前記溶解すべき物質を断続的に汲み入れるように構成され得る。前記溶解すべき物質は、前記チャンバー内において、規定された溶解のレベルを達成するために十分であり得る滞留時間を有し得る。前記ポンプは、前記チャンバーを通して、前記溶解すべき物質を連続的に汲み入れ得る。前記チャンバーの所与の長さ及び体積に対して、前記ポンプの流速は、規定の溶解のレベルを達成するために、十分な時間（すなわり、所望の又は規定の滞留時間）を前記溶解すべき物質が前記チャンバーを前記第１開口から前記第２開口へ横断するのに費やすものであり得る。
【００１４】
このシステムは、前記溶解すべき物質の前記第１開口への流体伝達を提供するように前記第１開口に結合した第１チューブと、前記溶解された物質の前記第２開口からの流体伝達を提供するように結合した第２チューブを更に有し得る。前記第１及び前記第２チューブの少なくとも１つの端部が強化され得る。前記第１及び前記第２チューブの少なくとも１つの端部が前記チューブの前記端部に同心の追加的なチューブにより強化され得る。前記第１及び前記第２チューブの少なくとも１つの長さが、前記取付位置の前記振動を制限しないものであり得る。前記第１及び前記第２チューブの少なくとも１つの前記長さとその取付手段が、前記第１及び前記第２チューブの少なくとも１つがアーチ状経路に沿った前記アームの前記取付位置の前記振動に応答して共振しないものであり得る。前記第１及び前記第２チューブのそれぞれの長さが、前記取付位置の前記振動を制限しないように十分に長く、使用中に前記第１及び前記第２チューブが共振しないように十分に短いものであり得る。
【００１５】
前記駆動機構が、モータにより駆動され、接続ロッドとして機能する第２バーにヒンジにより接続された第１バーを含む４節リンクから構成され得る。第３，第４バーは、それらの間の固定の角度を保って中央の固定軸の周りでともに旋回する。接続ロッドとして機能する第２バーの端部は、ヒンジによって第３バーに接続され、第３バーの長さは、第３、第４バーの回転角度を規定する。第４バーの長さは、第４バーに結合又は接続する溶解チャンバーのアーチ状運動の曲率半径である。
【００１６】
溶解すべき物質を溶解する方法は、溶解用粒子物質を収容したチャンバーに溶解すべき物質を受容するステップと、前記溶解すべき物質及び溶解用粒子物質を収容する前記チャンバーをアーチ状経路に沿って振動させて溶解された物質を生成するステップと、前記チャンバーから前記溶解された物質を取り除くステップとを有するものと要約し得る。
【００１７】
この方法は、前記チャンバーに前記溶解すべき物質を汲み入れるステップを更に有し得る。
【００１８】
この方法は、前記チャンバーを振動させつつ、前記チャンバーに前記溶解すべき物質を断続的に汲み入れるステップを更に有し得る。前記チャンバーを振動させつつ、前記チャンバーに前記溶解すべき物質を断続的に汲み入れる前記ステップは、所望の溶解のレベルを達成するのに十分な時間を前記溶解すべき物質が前記チャンバー内で費やすように前記チャンバーに前記溶解すべき物質を断続的に汲み入れるステップを含み得る。前記チャンバーを振動させつつ、前記チャンバーに前記溶解すべき物質を断続的に汲み入れる前記ステップは、前記断続的な汲み入れの各サイクルの間に、前記チャンバーの前記溶解された物質が完全に汲み出されるように、前記チャンバーに前記溶解すべき物質を断続的に汲み入れるステップを含み得る。前記チャンバーにより多くの溶解すべき物質を汲み入れることにより、前記断続的な汲み入れの各サイクルの間に、前記チャンバーの前記溶解された物質は完全に汲み出され得る。
【００１９】
この方法は、前記チャンバーを振動させつつ、前記チャンバーに前記溶解すべき物質を連続的に汲み入れるステップを更に有し得る。この方法は、前記チャンバーの長さ及び容積に基づいて前記チャンバーに前記溶解すべき物質を汲み入れる流速を調整するステップを更に有する場合があり、前記ポンプの流速が、所望の溶解のレベルを達成するのに十分な時間（すなわち、滞留時間）を前記溶解すべき物質が前記チャンバー内で費やすものであり得る。
【００２０】
この方法は、前記チャンバーから取り除かれた前記溶解された物質を少なくとも１の分析装置に送るステップを更に有し得る。この方法は、不活性流体を用いて前記チャンバーを空にするステップを更に有し得る。
【００２１】
溶解すべき物質を溶解する方法は、溶解用粒子物質及び溶解すべき物質を収容するチャンバーを有する第１カートリッジを受容するステップと、前記溶解すべき物質及び前記溶解用粒子物質を収容する前記チャンバーを有する前記第１カートリッジをアーチ状経路に沿って振動させて溶解された物質を生成するステップとを有するものと要約し得る。
【００２２】
この方法は、前記第１カートリッジに代えて、溶解用粒子物質及び溶解すべき物質を収容するチャンバーを有する第２カートリッジを受容するステップと、前記溶解すべき物質及び前記溶解用粒子物質を収容する前記チャンバーを有する前記第２カートリッジをアーチ状経路に沿って振動させて溶解された物質を生成するステップを更に有し得る。第１カートリッジを受容する前記ステップは、アームの取付位置の据付ブラケットに前記第１カートリッジを受容するステップを含み得る。前記第１カートリッジを振動させる前記ステップは、前記第１カートリッジが据え付けられた剛性のアームを振動させるステップを含み得る。前記第１カートリッジを振動させる前記ステップは、前記第１カートリッジが据え付けられた可撓性のアームを振動させるステップを含み得る。
【００２３】
溶解すべき物質の流通式溶解を行う物品は、第１開口及び前記第１開口から離間した少なくとも第２開口を有する少なくとも１のチャンバーを形成する少なくとも１の壁であって、前記第１及び前記第２開口が外部から前記チャンバー内への流体伝達を提供する、前記壁と、前記チャンバーに受容され、溶解すべき物質を溶解できるサイズの複数の粒子を含む溶解用粒子物質と、前記チャンバー内で前記第１開口と前記粒子物質の間に受容され、実質的に前記溶解すべき物質を通過させ、前記粒子物質を保持するサイズの複数の孔を有する第１フィルターと、前記チャンバー内で前記第２開口と前記粒子物質の間に受容され、実質的に前記溶解すべき物質を通過させ、前記粒子物質を保持するサイズの複数の孔を有する第２フィルターとを有し、前記第１及び前記第２フィルターが、その間に、粒子保持領域を形成するものと要約し得る。
【００２４】
この物品は、前記第１開口の近傍に取付構造を更に有し得る。この物品は、前記第１開口に第１チューブを取り付けるための第１取付構造と、前記第２開口に第２チューブを取り付けるための第２取付構造とを更に有し得る。
【００２５】
この物品は、前記第１開口に第１チューブを取り付けるための第１ニップルと、前記第２開口に第２チューブを取り付けるための第２ニップルとを更に有し得る。前記少なくとも１の壁は、細長く、第１端部と前記第１端部に対向する第２端部を有し得る。前記第１開口は前記第１端部にあり、前記第２開口は前記第２端部にあり得る。前記少なくとも１の壁は円筒管状であり得る。
【００２６】
前記粒子物質は複数のビーズであり得る。前記複数のビーズは、セラミックスビーズ、ガラスビーズ、ジルコニウムビーズ、金属ビーズ、プラスチックビーズ及び砂の少なくとも１つを含み得る。前記複数のビーズは約１００ミクロンの範囲の直径を有し得る。前記複数のビーズは、５０ミクロン〜１５０ミクロンの範囲の直径を有し得る。使用時に、前記粒子物質の体積が溶解すべき物質の体積よりも大きい場合がある。使用時に、チャンバー内に実質的に空気が存在しない場合がある。前記チャンバーは、６０μｌ未満の前記溶解すべき物質を保持する体積を有し得る。前記チャンバーは、約１０μｌ〜約４０μｌの前記溶解すべき物質を保持する体積を有し得る。前記第１及び前記第２のフィルターは、前記壁に固定され得る。
【００２７】
溶解を行うためのシステムは、溶解すべき物質及び溶解用粒子物質を保持する少なくとも１のチャンバーであって、外部から前記チャンバー内への流体伝達を提供するための第１開口及び少なくとも第２開口を有する前記チャンバーを有する容器と、前記容器の前記チャンバーに受容される多数の羽根を有する羽根車と、前記羽根車を回転させるように結合したマイクロモータとを有するシステム。前記第１開口が溶解すべき物質の入口を提供し、前記第２開口が溶解された物質の出口を提供し得る。
【００２８】
前記チャンバーが第３開口を有し、前記マイクロモータの少なくとも１部が前記第３開口により受容されて前記第３開口を封止し得る。前記マイクロモータは、前記第３開口に取り外し可能に受容され得る。前記マイクロモータは使い捨て可能であり得る。
【００２９】
前記容器は、流路における前記出口の前に位置する少なくとも第１フィルターを更に含み、前記第１フィルターは、溶解された物質を実質的に通過させ、溶解用物質を実質的に遮るサイズの複数の孔を有し得る。前記容器は、流路における前記入口の後に位置する少なくとも第２フィルターを更に含み、前記第２フィルターは、溶解すべき物質を実質的に通過させ、溶解用物質を実質的に遮るサイズの複数の孔を有し得る。
【００３０】
前記マイクロモータは脈動し得る。前記マイクロモータは、液体及び複数のビーズを含む前記溶解用粒子物質の存在下で、１０，０００ＲＰＭよりも大きい速度で前記羽根車を駆動し得る。前記マイクロモータは、液体及び複数のビーズを含む前記溶解用粒子物質の不存在下で、約５０，０００の速度で前記羽根車を駆動し得る。
【００３１】
溶解を行うシステムの方法は、溶解用粒子物質を保持する容器の少なくとも１のチャンバーの入口を介して溶解すべき物質を受容するステップと、マイクロモータによって、前記容器の前記チャンバーに受容された多数の羽根を有する羽根車を駆動するステップと、前記容器の前記チャンバーから出口を介して溶解された物質を取り出すステップとを有するものと要約し得る。
【００３２】
出口を介して溶解された物質を取り出す前記ステップは、流路における前記出口の前に位置する第１フィルターを介して前記溶解された物質を取り出すステップを含み、前記第１フィルターは、前記溶解された物質を実質的に通過させ、前記溶解用粒子物質を実質的に遮るサイズの複数の孔を有し得る。入口を介して溶解すべき物質を受容する前記ステップは、前記流路における前記入口の後に位置する第２フィルターを介して前記溶解すべき物質を受容するステップを含み、前記第２フィルターは、前記溶解すべき物質を実質的に通過させ、前記溶解用粒子物質を実質的に遮るサイズの複数の孔を有し得る。
【００３３】
この溶解を行うシステムの方法は、前記入口を介して、前記少なくとも１のチャンバーに前記溶解すべき物質を断続的に汲み入れるステップを更に有し得る。この方法は、前記入口を介して、前記少なくとも１のチャンバーに前記溶解すべき物質を連続的に汲み入れるステップを更に有し得る。
【００３４】
羽根車を駆動する前記ステップは、前記羽根車を脈動させるステップを含み得る。羽根車を駆動する前記ステップは、複数のビーズ及び液体を含む前記溶解用粒子物質の存在下で、１０，０００ＲＰＭよりも大きい速度で前記羽根車を駆動するステップを含み得る。前記マイクロモータを新しいマイクロモータに取り替えるステップを更に有し得る。前記マイクロモータを廃棄するステップを更に有し得る。
【００３５】
溶解を行うシステムは、溶解すべき物質及び溶解用粒子物質を保持する少なくとも１のチャンバーであって、外部から前記チャンバー内への流体伝達を提供する単一の開口を有する前記チャンバーを有する第１容器と、前記第１容器の前記チャンバーに受容された多数の羽根を有する羽根車と、前記羽根車を回転させるように結合されたマイクロモータとを有し、前記マイクロモータの少なくとも１部は、使用時に、前記第１容器の前記単一の開口に受容されて前記単一の開口を封止するものと要約し得る。前記マイクロモータは使い捨て可能であり得る。前記マイクロモータは、前記第１容器の前記単一の開口から取り外された後に、第２容器の単一の開口に取り外し可能に受容され得る。前記マイクロモータは脈動し得る。前記マイクロモータは、複数のビーズ及び液体を含む前記溶解用粒子物質の存在下で、１０，０００ＲＰＭよりも大きい速度で前記羽根車を駆動し得る。
【００３６】
溶解を行うシステムを動作させる方法は、溶解用粒子物質を保持する第１容器の少なくとも１のチャンバーの入口を介して溶解すべき物質を受容するステップと、前記入口を介して前記第１容器の前記チャンバーに羽根車を配置するステップと、前記羽根車を駆動するように結合したマイクロモータで前記第１容器の前記入口を閉鎖するステップと、前記第１容器の前記チャンバー内の前記溶解すべき物質及び前記溶解用粒子物質を回転させるように前記羽根車を駆動するステップを有するものと要約し得る。
【００３７】
この方法は、前記第１容器の前記入口から前記マイクロモータを取り外すステップと、前記第１容器の前記入口を介して溶解された物質を取り出すステップを更に有し得る。前記第１容器の前記入口を介して溶解された物質を取り出す前記ステップは、ピペットを用いて前記溶解された物質を引き出すステップを含み得る。前記羽根車を駆動する前記ステップは、前記羽根車を脈動させるステップを含み得る。この方法は、第２容器において前記マイクロモータを再使用するステップを更に有し得る。この方法は、前記マイクロモータを廃棄するステップを更に有し得る。
【００３８】
物質を分離するシステムは、ベースと、前記ベースに結合し、駆動力を提供するように選択的に動作可能なアクチュエータと、前記ベースに結合し、前記モータの前記駆動力を、相対的により高密度の物質が相対的により低密度の物質よりも回転軸に相対的により近くに集まるのに十分に高い周波数での前記回転軸の周りでの容器の角度回転の振動に変換するように結合した駆動機構を有するものと要約し得る。前記アクチュエータは電気モータであり得る。
【００３９】
この物質を分離するシステムは、前記駆動機構による運動のために前記駆動機構に結合し、取り外し可能に前記容器を保持するよう構成されたホルダーを更に有し得る。
【００４０】
このシステムは、前記容器を更に有し、前記容器が前記分離すべき物質を保持する内部を有し得る。
【００４１】
このシステムは、前記容器を更に有し、前記容器が前記分離すべき物質を保持する内部を有し、前記容器が前記駆動機構に取り外し不能に固定され得る。
【００４２】
このシステムは、前記容器を更に有し、前記容器は、前記分離すべき物質を保持する内部と、前記容器の前記内部とその外部の間の流体伝達を提供する少なくとも１の内側ポートを有し、前記少なくとも１の内側ポートは、前記容器の前記回転軸から最も外側の部分の振動運動により規定される円弧に対して、前記回転軸に相対的に近接して配置され得る。
【００４３】
このシステムは、前記容器を更に有し、前記容器は、前記分離すべき物質を保持する内部と、前記容器の前記内部とその外部の間の流体伝達を提供する少なくとも１の内側ポートを有し、前記少なくとも１の内側ポートが、前記容器の内側周縁に配置され得る。
【００４４】
このシステムは、前記容器を更に有し、前記容器は、前記分離すべき物質を保持する内部と、前記容器の前記内部とその外部の間の流体伝達を提供する少なくとも１の外側ポートを有し、前記少なくとも１の外側ポートが、前記容器の前記回転軸から比較的遠位に配置され得る。
【００４５】
このシステムは、前記容器を更に有し、前記容器は、前記分離すべき物質を保持する内部と、前記容器の前記内部とその外部の間の流体伝達を提供する少なくとも１の外側ポートを有し、前記少なくとも１の外側ポートが、前記容器の外側周縁に配置され得る。
【００４６】
このシステムは、前記容器を更に有し、前記容器は、前記分離すべき物質を保持する内部と、前記容器の前記内部とその外部の間の流体伝達を提供する少なくとも１の内側ポートと、前記容器の前記内部とその外部の間の流体伝達を提供する少なくとも１の外側ポートを有し、前記少なくとも１の内側ポートが、前記少なくとも１の外側ポートに対して、前記回転軸への間隔が相対的により近接し得る。前記容器は、前記内側又は前記外側ポートの１つに近接した少なくとも１のフィルターを含み得る。前記容器において、前記少なくとも１のフィルターが選択的に取り替え可能であり得る。
【００４７】
このシステムは、前記容器を通して前記分離すべき物質を汲み入れるためのポンプを更に有し得る。前記ポンプは、前記容器を通して前記物質を断続的に汲み入れるように構成され得る。前記回転軸は、前記容器を通過し得る。前記容器は、前記回転軸から離間し得る。前記駆動機構は、第１部材、第２部材、第３部材及び第４部材を含む４節リンクを有し、前記第２部材が前記第１部材と結合し、前記第１部材は、前記第２部材の第１端部を円運動させるように偏心的に駆動するようにモータによって回転駆動され、前記第３部材が前記第２部材の第２端部に旋回可能に接続され、前記第３部材が旋回点において前記第４部材に接続され、前記第２部材の運動の振幅及び前記第３部材の長さが前記第３及び前記第４部材の運動の角度を規定し、前記第４部材の長さがアーチ状運動の距離を規定し得る。このシステムは、前記容器の前記角度回転の振動の周波数を制御し、相対的に高密度の物質が、相対的に低密度の物質よりも、前記回転軸から相対的に遠くに集まるのに十分に低い周波数に前記周波数を設定するように選択的に動作可能なコントローラを更に有し得る。
【００４８】
物質を分離する方法は、容器に分離すべき物質を受容するステップと、高周波数で前記容器に角度回転の振動をさせるステップと、分離された物質の少なくとも１部を前記容器から取り出すステップとを有するものと要約し得る。
【００４９】
この方法は、前記容器に前記分離すべき物質を汲み入れるステップを更に有し得る。この方法は、前記容器を振動させつつ、前記容器に前記分離すべき物質を断続的に汲み入れるステップを更に有し得る。この方法は、前記容器から取り出された前記分離された物質の少なくとも１部を少なくとも１の分析装置に送るステップを更に有し得る。この方法は、不活性流体を用いて前記容器を空にするステップを更に有し得る。この方法は、分離の間に前記物質中の粒子が動く方向が変化するように、前記角度回転の振動の速度を変化させるステップを更に有し得る。
【００５０】
このような装置及び方法は、予期しない結果をもたらしうる。例えば、通常の遠心分離器とは対照的に、このような装置及び方法は、より高密度又はより重い物質を回転軸の比較的近くに集合させ、その一方で、より低位都度又はより軽い物質を回転軸から遠くに集合させ得る。追加的に又は代替的に、このような装置及び方法は、装置の速度を変化させることで物質の集積の方向（回転軸に対して内向き又は外向き）を選択することを可能にする。このような装置及び方法は、分離した物質の結合にさえ使用し得る。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
図面においては、同一の参照番号は類似の要素又は行為を特定する。図におけるサイズ及び相対的な位置は必ずしも寸法通りに描かれていない。例えば、種々の要素の形状及び角度は寸法通りではなく、図の見易さを改善するためにこれらの要素のいくつかは任意に拡大され、配置されている。更に、要素の特定の形状は、その特定の要素の実際の形状に関する何らの情報をも与えることが意図されておらず、図面における認識の容易さの為だけに選択されている。
【図１】図１Ａは、例示的な１実施形態に従う物質分離及び／又は溶解を行う装置の前方立面図。図１Ｂは、図１Ａの装置の前方、右側、頂部等角投影図。図１Ｃは、図１Ａの装置の前方、左側、底部等角投影図。
【図２】図２Ａは、１実施形態に従う前方カバーが取り除かれた図１Ａの装置の前方立面図。図２Ｂは、図２Ａの装置の前方、右側、頂部等角投影図。図２Ｃは、図２Ａの装置の前方、右側、底部等角投影図。
【図３】図３は、図１Ａ−２Ｃの装置のモータ及び駆動機構の前方、右側等角投影図。
【図４】図４は、例示的な１実施形態に従う物質分離及び／又は溶解を行う装置、分離及び／又は溶解すべき物質を供給する上流側サブシステム、分離及び／又は溶解された物質を分析する下流側サブシステム及び制御サブシステムを含む流通式処理を行うシステムの概要図。
【図５】図５は、流通式溶解に特に有用な例示的な１実施形態に従う、溶解すべき物質、溶解用粒子物質及び溶解された物質を収容するチャンバーを有する容器の断面図。
【図６】図６は、図１Ａ−４の装置のような溶解を行う装置を操作する方法のフローダイアグラム
【図７】図７は、図４のように例示的な１実施形態に従う流通式溶解システムで溶解すべき物質を汲み入れる方法のフローダイアグラム。
【図８】例示的な他の実施形態に従う図４に示したような流通式溶解システムで溶解すべき物質を汲み入れる方法のフローダイアグラム。
【図９】例示的な更に他の実施形態に従う図４に示したような流通式溶解システムで溶解すべき物質を汲み入れる方法のフローダイアグラム。
【図１０】例示的な更に他の実施形態に従う図４に示したような流通式溶解システムで溶解すべき物質を汲み入れる方法のフローダイアグラム。
【図１１】例示的な１実施形態に従う図４に示したような流通式溶解システムで溶解された物質を汲み出す方法のフローダイアグラム。
【図１２】例示的な他の実施形態に従う図４に示したような流通式溶解システムで溶解された物質を汲み出す方法のフローダイアグラム。
【図１３】例示的な更なる実施形態に従う図４に示したような流通式溶解システムで溶解すべき物質を汲み入れる方法のフローダイアグラム。
【図１４】例示的な更なる実施形態に従う図４に示したような流通式溶解システムで溶解すべき物質を汲み入れる方法のフローダイアグラム。
【図１５】例示的な１実施形態に従う図４に示したような流通式溶解システムを溶解された物質を分析するために操作する方法のフローダイアグラム。
【図１６】例示的な他の実施形態に従う溶解装置の分解等角投影図。
【図１７】例示的な他の実施形態に従う、溶解装置、溶解すべき物質を供給する上流側サブシステム、溶解された物質を分析する下流側サブシステム及び制御サブシステムを含む溶解システムの概要図。
【図１８】例示的な１実施形態に従う溶解装置及びピペットの前方立面図
【図１９】例示的な１実施形態に従う図１６，１７のような溶解装置を操作する方法のフローダイアグラム。
【図２０】例示的な他の実施形態に従う図１６，１７のような溶解装置の操作においてチャンバーから溶解された物質を汲み出す方法のフローダイアグラム。
【図２１】例示的な他の実施形態に従う図１６，１７のような溶解装置の操作においてチャンバーに溶解すべき物質を収容する方法のフローダイアグラム。
【図２２】例示的な他の実施形態に従う図１６，１７のような溶解装置の操作においてチャンバーに溶解された物質を汲み入れる方法のフローダイアグラム。
【図２３】例示的な他の実施形態に従う図１６，１７のような溶解装置の操作においてチャンバーに溶解された物質を汲み入れる方法のフローダイアグラム。
【図２４】例示的な他の実施形態に従う図１６，１７，１８のような溶解システムの羽根車を操作する方法のフローダイアグラム。
【図２５】例示的な１実施形態に従う図１６，１７，１８のような溶解システムの羽根車を操作する方法のフローダイアグラム。
【図２６】例示的な１実施形態に従う図１６，１７，１８のような溶解システムのマイクロモータを交換する方法のフローダイアグラム。
【図２７】例示的な１実施形態に従う図１８のような溶解装置を操作する方法のフローダイアグラム。
【図２８】例示的な１実施形態に従う図１８のような溶解装置を操作する方法のフローダイアグラム。
【図２９】例示的な１実施形態に従う図１８のような溶解装置のチャンバーから溶解された物質を取り出す方法のフローダイアグラム。
【図３０】例示的な他の実施形態に従う図１８のような溶解装置のマイクロモータを再使用する方法のフローダイアグラム。
【図３１】図３１は、図４の装置に類似する装置を用いて溶解時間の関数で溶解の効率を示すデータを示すグラフ。
【図３２】図３２は、振動の周波数への溶解効率の依存性を示すグラフ。
【図３３】図３３は、図１６の実施形態の装置に類似の装置についての溶解時間の関数として胞子の溶解を示すグラフ。
【図３４】例示的な他の実施形態に従う物質分離装置の等角投影図。
【図３５】図３５Ａは、例示的な１実施形態に従う分離すべき物質を保持する容器の平面図。図３５Ｂは、図６Ａの容器の側面図。
【図３６】図３６Ａは、例示的な他の実施形態に従う分離すべき物質を保持する容器の平面図。図３６Ｂは、図７Ａの容器の側面図。
【図３７】図３７Ａは、例示的な他の実施形態に従う分離すべき物質を保持する容器の平面図。図３７Ｂは、図８Ａの容器の側面図。
【図３８】図３８Ａは、例示的な他の実施形態に従う分離すべき物質を保持する容器の平面図。図３８Ｂは、図９Ａの容器の側面図。
【図３９】図３９Ａは、例示的な他の実施形態に従う分離すべき物質を保持する容器の平面図。図３９Ｂは、図１０Ａの容器の側面図。
【図４０】図４０Ａは、例示的な他の実施形態に従う分離すべき物質を保持する容器の平面図。図４０Ｂは、図１１Ａの容器の側面図。
【図４１】図４１は、例示的な１実施形態に従う物質を分離するシステムを操作する方法のフローダイアグラム。
【図４２】図４２は、例示的な他の実施形態に従う物質を分離するシステムを操作する方法のフローダイアグラム。
【図４３】図４３は、例示的な他の実施形態に従う物質を分離するシステムを操作する方法のフローダイアグラム。
【図４４】図４４は、例示的な他の実施形態に従う物質を分離するシステムを操作する方法のフローダイアグラム。
【図４５】図４５は、例示的な他の実施形態に従う物質を分離するシステムを操作する方法のフローダイアグラム。
【図４６】ビーズの軌道、直線的振動を示すグラフ。
【図４７】一定距離ｂ／ｗ隣接ビーズを示すグラフ。
【図４８】図４８は、流体よりもより高密度又はより重い粒子が、予測されていたように遠ざかっていくのではなく、回転軸に向かってどのように移動するかを示すグラフ。
【図４９】図４９は、より大きいストーク数、したがって、より小さい抵抗の効果を示すグラフ。
【図５０】図５０は、隣接するビーズの集合を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００５２】
以下の説明では、種々の開示された実施形態の完全な理解を提供するためにある特定の詳細が説明される。しかし、当業者は、１以上のこれらの特定の詳細が無くても、又は、他の方法、要素、物質等を用いてこれらの実施形態を実施し得ることを認識する。他の場合には、実施形態の説明を不必要に不明瞭にすることを避けるために、マイクロモータ、モータコントローラを含むコントローラ、プログラムされた一般用途用計算システムなどの制御システムなどに関連する周知の構造は示されず、又は、詳細には説明されない。
【００５３】
文脈から他の解釈が必要とされない限り、「有する（comprise）」及び「comprises」、「comprising」などのその変形形態は開放的で非限定的な意味、すなわち、「〜を含むがこれに限定されない」と解釈されるべきである。
【００５４】
本明細書を通じて「１実施形態」又は「ある実施形態」との言及は、その実施形態に関連して説明される特定の特徴、構造、特性が少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。このように、本明細書の種々の箇所における「１実施形態において」又は「ある実施形態において」は必ずしも同じ実施形態に言及したものではない。更に、特定の特徴、構造、特性は、１以上の実施形態において任意の適切な方法で組み合わされ得る。
【００５５】
本明細書及び添付請求の範囲に使用される限り、「a」、「an」、「the」の単一形式は、文脈が明らかにそうでないことを示さない限り複数の指示物を含む。また、文脈が明らかにそうでないことを示さない限り、「又は」は一般的に「及び／又は」を含む意味で用いられることにも留意すべきである。
【００５６】
本明細書における見出し及び開示の要約は、利便性のみのためのものであり、実施形態の範囲や意味を解釈するものではない。
【００５７】
本明細書には、物質を分離するための装置及びシステムの多くの実施形態が記載される。物質分離装置及びシステムは、例えば、懸濁液中の粒子物質など、分離すべき物質の分離を行い、分離された物質又は分離済物質を生成する。分離すべき物質は、典型的には液状媒体に懸濁する、例えば、細胞、胞子（spore）、組織、イースト菌、細菌、植物、バクテリアなどの生体物質の形態を取り得る。例えば、物質は、細胞器官核、ミトコンドリア、リソソーム、葉緑体、内部原形質網等の形態を取り得る。物質は、例えば、ビーズなどの溶解用粒子物質を含み得る。
【００５８】
本明細書には、溶解装置及びシステムの多数の実施形態が開示される。溶解装置及びシステムは、溶解用粒子物質を用いて溶解すべき物質の溶解を行い、溶解された物質又は溶解済物質を生成する。溶解すべき物質は、例えば、細胞、胞子、組織、イースト菌、細菌、植物、バクテリアなどの生体物質の形態を取り得る。溶解用粒子物質は多様な形態を取り得る。本明細書では、一般的にビーズの名称を用いるが、ビーズの語は、サイズや形状について限定することを意味しない。ビーズは、例えば、セラミックスビーズ、ガラスビーズ、ジルコニウムビーズ、ジルコニウム／シリカビーズの形態を取り得る。溶解すべき物質も同様に、例えば、細胞器官核、ミトコンドリア、リソソーム、葉緑体、内部原形質網等の多様な形態を取り得る。
【００５９】
物質分離及び／又は溶解装置及びシステムの種々の実施形態は、例えば、１）バッチ式、２）流通停止（flow-through stop）又はセミバッチ式、３）連続流通（continuous flow-through）式などで動作し得る。バッチ式では、容器は分離又は溶解すべき物質のサンプルを保持するチャンバーを有し、これは、ホルダー中に位置して振動される。容器は十分な振動及び分離及び／又は溶解された物質が回収された後で除去される。流通停止又はセミバッチ式では、分離又は溶解すべき物質のサンプルがチャンバーを満たすように流入する。その後、容器は十分に分離及び／又は溶解されるまで振動される。チャンバーから分離及び／又は溶解された物質が取り出される。流通式では、分離及び／又は溶解すべき物質のサンプルは、チャンバー内での所望の又は規定された滞留時間を提供する所望の流速で振動する間、容器のチャンバーを通って流れる。流通停止又はセミバッチ式では、サンプルは、不混和性の液体又はガスに隣接し、チャンバーは、液体又はガスなどの流体の吹き付けによって空にされ得る。
【００６０】
少なくとも１部の実施形態は、生体サンプルの破壊に寄与する力は振動周波数の２乗で計られ、比較的小さいサンプルサイズを採用することで、本明細書の種々の実施形態は、商業的に入手可能な装置よりも比較的高い周波数を達成でき、これにより、高速で効率的な溶解を行うことができることの理解を利用している。以下、種々の特定の実施形態を説明する。
【００６１】
少なくとも１部の実施形態は、最近特定された、十分高い周波数（この周波数は粒子の種々の特性によって決まる）で振動したときに「逆遠心（anti-centrifugal）」力を受ける物質の特性を利用する。これは、粒子の動きの方向を変化させ、又は、従来達成不能と考えられていた分離の方向を達成するために好適に採用される。これは、多様な物質に採用でき、溶解に制限又は限定されない。
【００６２】
図１Ａ−１Ｃ及び２Ａ−２Ｃは、例示的な１実施形態に従う容器１２に収容された分離及び／又は溶解すべき物質の分離及び／又は溶解を行うように動作可能な装置１０を示す。いくつかの実施形態では、ＰＣＲ又はエッペンドルフチューブなど、特別あつらえではないガラス容器及びチューブが、分離及び／又は溶解すべき物質の試料及び溶解用粒子物質又は他の物質を保持する容器１２として採用され得る。図１Ａ−１Ｃ及び２Ａ−２Ｃではバッチ式が示されているが、分離及び／又は溶解装置１０は、図４に示すように流通停止又はセミバッチ式又は連続式で使用し得る。
【００６３】
容器１２はホルダー１６を介して取り外し可能にアーム１４に取り付けられ得る。ホルダー１６は多様な形態を取り得る。例えば、ホルダー１６はＵ形状のクランプ又は他の部材の形態を取り得る。ホルダー１６は、ホルダー１６を容器固定形態に固定するように動作可能なファスナー（例えば、スクリューやボルトなど）１６ａを含み得る。代替的には、ホルダー１６は、弾性を有し、容器固定形態に付勢され得る。
【００６４】
アーム１４は、容器１２がアーチ状の経路２０に沿って振動するように、軸１８の周りで旋回するように取り付けられ得る。アーチ状の経路２０に沿う振動は、強い粒子の流れ場（flow field）及び液体溶液又はスラリー中のビーズ間での大きい剪断速度（shear rate）を提供する角加速度により、閉じ込められた周期的な流れ場を実現する。出願人による実験では、小型化された寸法で、高い周波数（例えば、約１００Ｈｚ以上）の適用により、優れた溶解を提供できることが示された。液体中の非中性密度（non-neutral density）のビーズへの相対的な力は、ωを角速度、ｒを回転中心からのビーズの距離として、ω２ｒに従って大きくなるため、角速度の僅かな増加によって、実質的にサイズを低減して同様の性能を得ることを可能にする。直線的な振動の動きは、高い周波数であっても、生体サンプルの僅かな溶解しか生じないが、アーチ状の動きの振動は、商業的に入手可能なビーズを用いた溶解装置よりも優れた溶解を実現し得る。高速撮影では、直線的な動作は、周期的なビーズの集中と、それに続くビーズ同士の拡散を生じるが、動作の軸に沿わない相対的なビーズの動きは相対的に僅かであることが明確に示される。これに対して、容器がアーチ状に振動する場合は、あたかも強い渦巻きが誘導されたように、ビーズはより高い密度に圧縮され、たいへん効率的な溶解を生じることが観察される。懸濁したビーズの相対的な動きにより提供される衝突と剪断は、溶解の高い効率に貢献する。
【００６５】
アーム１４は、剛性のアーム、すなわち、溶解すべき物質及び溶解用粒子物質を収容する容器に予測される負荷に少なくとも概ね等価な重量を有する負荷を有する振動の間に容易にわかる程度には曲がらないアームであり得る。代替的には、アーム１４は、可撓性のアーム、すなわち、分離及び／又は溶解すべき物質及び任意的に溶解用粒子物質を収容する容器に予測される負荷に少なくとも概ね等価な重量を有する負荷を有する振動の間に容易にわかる程度に曲がるアームであり得る。
【００６６】
カバープレート２４が取り外された図２Ａ−２Ｃ，３に最も良く示されるように、アーム１４は、モータ２２と４節リンクの形態を取り得る駆動機構２６によって駆動され得る。特に、モータ２２のシャフト２８が、ここでは偏心カム３０の形態のバーなどの第１部材を駆動する。偏心カム３０は第２部材又は接続アーム３４の孔３２に収容される。接続アーム３４は、揺動アーム３６の軸１８によりホルダー１６を駆動するように結合する。駆動機構２６は、アーチ状経路２０に沿う高い周波数での振動運動を実現する低コストで信頼できる機構を提供する。このような周波数は、例えば、回転装置又は超音波装置などの他のタイプの装置では高いとは考えられないかもしれないが、このような周波数は高振動タイプの装置と考えられる。
【００６７】
図４は、例示的な１実施形態に従う流通式分離及び／又は溶解システム４００を示す。本明細書により詳細に説明されるように、流通式分離及び／又は溶解システム４００は、流通停止又はセミバッチ式又は連続流通式で動作し得る。
【００６８】
流通システム４００は、上記実施形態で説明したものと類似し得る分離及び／又は溶解装置４１０及び容器４１２を含む。例えば、分離及び／又は溶解装置４１０は、アーム４１４と、軸４１８の周りで旋回的に振動する容器４１２を保持するホルダー４１６を含む。
【００６９】
流通分離及び／又は溶解システム４００は、分離及び／又は溶解すべき物質を運ぶ上流サブシステム４３８を含み得る。例えば、上流サブシステム４３８は、分離及び／又は溶解すべき物質を容器４１２に汲み上げ、さもなければ運ぶように動作可能なポンプ４４０を含み得る。上流サブシステム４３８は、分離及び／又は溶解すべき物質を保持するリザバー４４２をも含み得る。
【００７０】
上流サブシステム４３８は、追加的に又は代替的に、例えば、サンプリング装置４３９などの分離及び／又は溶解すべき物質を収集する機構を含み得る。サンプリング装置４３９は、手動で操作され、又は、自動的であり得る。サンプリング装置４３９は、例えば、空気、大気、水、流体、土又は他の 固体など、周囲の環境を採取し得る。サンプリング装置４３９は、サンプルを抽出するために、真空室又は陰圧を生成する機構を含み得る。サンプリング装置４３９は、例えば、サンプルを回収するためのシャベル又はブラシを有するアームなどのアクチュエータを含み得る。サンプリング装置は、例えば、サンプルを採取するためのニードルやシリンジなどのアクチュエータを含み得る。
【００７１】
分離及び／又は溶解すべき物質は、例えば、チューブ４４４ａなどの１以上の導管を介して容器４１２の入口４４６ａに運ばれ得る。チューブ４４４ａは、例えば、同心に配された複数層のチューブ４４８ａで補強されるなど、１端又は両端が補強され得る。チューブ４４４ａは、容器４１２及びアーム４１４の振動を許容できるに十分に長く、チューブ内での共振を防ぐに十分に短い長さＬ１を有し得る。長さＬ１は、チューブ内を運ばれる分離及び／又は溶解すべき任意の物質の密度、重量及び／又は剛性とともに、チューブ４４４ａの密度、剛性又はその取付方法により決定され得る。
【００７２】
流通分離及び／又は溶解システム４００は、更に、下流分析サブシステム４４９を含み得る。下流分析システムは、１以上の下流分析装置４５０を含み得る。下流分析装置５００は任意の多様な形態を取り得る。例えば、下流分析装置４５０は、核酸増幅器具、電子顕微鏡、ウェスタンブロット装置、マススペクトルメーター、ガスクロマトグラフ等を含み得る。
【００７３】
下流分析サブシステム４４９は、下流分析装置４５０と通信可能に接続した計算システム４５２を更に含み得る。計算システム４５２は、例えば、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、インターネットなどのワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）、及び／又は、無線ワイドエリアネットワーク（ＷＷＡＮ）などの１以上のネットワーク４５３に接続され得る。計算システム４５２は、ネットワークを介して分離及び／又は溶解された物質について行われた分析の結果についての情報を提供し得る。例えば、計算システム４５２は、分析の結果に基づいて警報又は他のメッセージを自動的に提供し得る。これは、例えば、毒性のある、又は、危険な物質又は状態が検知されたときに警報を提供することに使用し得る。
【００７４】
下流分析装置４５０は、例えばチューブ４４４ｂなどの１以上の導管を介して容器４１２の出口４４６ｂと流体伝達的に接続され得る。チューブ４４４ｂは、１端又は両端が、例えば、１以上の同心に配された、ある長さのチューブ４４８ｂにより補強され得る。チューブ４４４ｂは、容器４１２及びアーム４１４の自由な振動を許容するに十分長く、その一方で、チューブ４４４ｂの共振を防ぐに十分に短い長さＬ２を有する。長さＬ２は、チューブ内を運ばれる物質の密度、質量及び／又は剛性とともに、チューブ４４４ｂの密度、剛性又はその取付方法に基づき得る。
【００７５】
流通分離及び／又は溶解システム４００は、更に１以上の制御システム４５４を含み得る。制御システム４５４は、１以上のモータコントローラ及び／又は計算システムの形態を取り得る。制御システム４５４は、流通システム４００を流通停止又はセミバッチ式及び／又は連続流通式で動作させるように構成され得る。制御システム４５４は、分離及び／又は溶解装置４１０及び／又はポンプ４４０を制御するように通信可能に接続され得る。
【００７６】
流通システム４００は、バッチベースの装置に対して多くの利点を提供する。例えば、あるタイプのビーズは、溶解で放出されるある生体生成物に対する親和性を有し、そのため、細胞成分の一部がビーズ表面での吸着により「喪失」し得る。流通式のデザインは、吸着された生体分子を好適に自動的に溶出させる。更に、バッチ式の構成では必要であり得るチャンバーを空にする困難又は追加的な行為が不要になる。例えば、流通式の実施形態は、チャンバーから分離及び／又は溶解された物質を除去するために空気などの流体でチャンバーを吹き付ける必要性を解消させ得る。
【００７７】
図５は、例示的な１実施形態に従う容器５１２を示す。
【００７８】
容器５１２は、容器の外部５６０から容器５１２のチャンバー５６２への流体伝達を提供するための入口５４６ａを有し得る。容器５１２は、外部５６０と容器５１２のチャンバー５６２の間の流体伝達を提供する出口５４６ｂを有し得る。第１チューブ５４４ａは、溶解すべき物質５６４を入口５４６ａを介してチャンバー５６２に供給するように容器５１２に接続され得る。上記したように、チューブ５４４ａは、例えば、同心に配置された複数層のチューブ５４８ａによって補強され得る。第２チューブ５４４ｂは、溶解された物質５６６を出口５４６ｂを介して除去するように出口５４６ｂを介して容器５１２に接続され得る。いくつかの実施形態では、容器５１２は、チューブ５４４ａ，５４４ｂを取り付け、さもなければ接続し、又は、固定するための取付構造を含み得る。例えば、容器５１２は、入口５４６ａのリブ付けされたニップル５６８ａ及び／又は出口５４６ｂ又はその近傍のリブ付けされたニップル５６８ｂを含み得る。
【００７９】
容器は、溶解用物質５７０を含む。溶解用物質５８０は、例えば、複数のビーズなどの多様な形態を取り得る。ビーズは、１以上のセラミックスビーズ、ガラスビーズ、ジルコニウムビーズ、ジルコニウム／シリカビーズ、金属ビーズ、プラスチックビーズ及び／又は砂を含む多様な形態を取り得る。ビーズは、例えば、約１０μｍと６００μｍの間などの多様な直径を有し得る。
【００８０】
流通式の実施形態では、容器５１２は、入り口５４６ａの比較的近くに位置する第１フィルター５７２ａと、出口５４６ｂの比較的近くに位置する第２フィルター５７２ｂを含み得る。第１、第２フィルター５７２ａ，５７２ｂは、溶解用粒子物質５７０が保持される粒子保持領域５７４を形成する。特に、フィルター５７２ａ，５７２ｂは、粒子溶解用物質５７０を遮りつつ、溶解すべき物質５６４及び溶解された物質５６６をそれぞれ実質的に通過させるサイズの複数の開口を有し得る。容器５１２は、例えば、第１、第２フィルター５７２ａ，５７２ｂを決まった位置に保持するためのタブ又は円環状のリング５７６ａ，５７６ｂなどの１以上の構造を含み得る。これらのフィルターは、例えば、ナイロン又はステンレススチールのメッシュフィルターの形態を取り得る。
【００８１】
図１Ａ−５の実施形態は、非常に高い充填密度を好適に許容し得る。これらの実施形態では、粒子物質の体積は、溶解すべき物質の体積を好適に上回る場合があり、溶解された物質の体積を好適に上回る場合がある。追加的に又は代替的に、これらの実施形態は、好適なことに、チャンバー内に実質的に空気を有さない場合がある。本明細書では、空気を有さないとは、チャンバー内に意図せずにトラップされ得る小さな泡以外には空気を有さないことを意味する。これは、溶解の効率を増大させ、液体−空気接触線運動に関連する摩擦によるシステムの好ましくない加熱を防ぎ得る。
【００８２】
図６は、例示的な１実施形態に従う図１Ａ−４に示したような物質を溶解する装置の操作方法を示す。
【００８３】
６０２において、溶解すべき物質は容器のチャンバーに受け入れられる。チャンバーは、溶解用粒子物質を事前に保持し得る。６０４において、容器はアーチ状経路に沿って振動される。この振動が、個々の溶解用粒子物質の間での運動に大きな多様性をもたらす。このような多様性は並進又は回転運動におけるよりも顕著である。６０６において、溶解された物質が容器のチャンバーから除去される。
【００８４】
図７は、例示的な１実施形態に従う図４に示したような流通式溶解システムで溶解すべき物質を汲み入れる方法７００を示す。
【００８５】
７０２において、溶解すべき物質は、容器のチャンバーに汲み入れられる。
【００８６】
図８は、例示的な１実施形態に従う図４に示したような流通式溶解システムで溶解すべき物質を汲み入れる方法８００を示す。
【００８７】
８０２において、容器を振動させながら、溶解すべき物質は、断続的に容器のチャンバーに汲み入れられる。これは、流通停止又はセミバッチ式に適している。
【００８８】
図９は、例示的な他の実施形態に従う図４に示したような流通式溶解システムで溶解すべき物質を汲み入れる方法９００を示す。
【００８９】
９０２において、溶解すべき物質がチャンバー内で所望の溶解のレベルを達成するのに十分な時間を費やすように、溶解すべき物質は、断続的に容器のチャンバーに汲み入れられる。したがって、３０秒の振動で所望の溶解の水準を達成できると判断されたなら、ポンプは、約３０秒毎に溶解すべき物質をチャンバーに装荷するように断続的に操作され得る。数秒又は１０分の数秒の振動時間が適切であり得る。このような操作は、流通停止又はセミバッチ式に適している。
【００９０】
図１０は、例示的な他の実施形態に従う図４に示したような流通式溶解システムで溶解すべき物質を汲み入れる方法１０００を示す。
【００９１】
１００２において、断続的な汲み入れの各サイクルの間に、チャンバーから溶解された物質が完全に汲み出されるように、溶解すべき物質が断続的にチャンバーに汲み入れられる。これは、流通停止又はセミバッチ式に適している。
【００９２】
図１１は、例示的な他の実施形態に従う図４に示したような流通式溶解システムで溶解された物質を汲み出す方法１１００を示す。
【００９３】
１１０２において、より多くの溶解すべき物質をチャンバーに汲み入れることで、断続的な汲み入れの各サイクルの間に、チャンバーの溶解された物質は汲み出される。これは、流通停止又はセミバッチ式に適している。
【００９４】
図１２は、例示的な他の実施形態に従う図４に示したような流通式溶解システムを操作する方法１２００を示す。
【００９５】
１２０２において、断続的な汲み入れのサイクル毎に、チャンバーに不活性流体を汲み入れることで、チャンバーの溶解された物質が汲み出される。不活性物質は、液体又はガスであり得、溶解すべき物質又は溶解された物質に対して不混和性であり得る。これは、流通停止又はセミバッチ式に適している。
【００９６】
図１３は、例示的な１実施形態に従う流通式溶解システムを操作する方法１３００を示す。
【００９７】
１３０２において、容器を振動させながら、溶解すべき物質は、容器のチャンバーに連続的に汲み入れられる。これは、流通連続式に適している。
【００９８】
図１４は、例示的な他の実施形態に従う流通式溶解装置を操作する方法１４００を示す。
【００９９】
１４０２において、溶解すべき物質が、所望の溶解のレベルを達成するに十分な時間（すなわち、所望の又は規定の滞留時間）をチャンバーで費やすように、少なくとも部分的にチャンバーの長さ及び自由体積に基づいて、溶解すべき物質の汲み入れの流速が調整される。これは、流通連続式に適している。
【０１００】
図１５は、例示的な他の実施形態に従う図４に示したような流通式溶解装置を操作する方法１５００を示す。
【０１０１】
１５０２において、容器のチャンバーから除去された溶解された物質は、少なくとも１の分析装置に送られる。１５０４において、溶解された物質が分析される。分析は、例えば、電子顕微鏡、ウェスタンブロット、マススペクトルメーター、ガスクロマトグラフなどを用いた分析など、多様な形態を取り得る。これは、すべての方式、特に、流通式に適している。
【０１０２】
図１６は、例示的な他の実施形態に従う流通式溶解装置１６００を示す。以下により詳細に説明されるように、流通式溶解システム１６００は、流通停止又はセミバッチ式又は連続流通式で操作し得る。
【０１０３】
流通式溶解装置１６００は、チャンバー１６０４を有する容器１６０２と、羽根車１６０８を駆動するように接続されたマイクロモータ１６０６を含む。
【０１０４】
図示のように、チャンバー１６０４は、容器１６０２の外部１６１０からチャンバー１６０４への流体伝達を提供する入口として機能する第１開口１６０４ａを有し得る。同じく図示のように、チャンバー１６０４は、チャンバー１６０４から外部１６１０への流体伝達を提供する出口として機能する第２開口１６０４ｂを有し得る。容器１６０２は、更に、羽根車１６０８を受容し、マイクロモータ１６０６の外側部分に封止するように係合するサイズの第３開口１６０４ｃを有し得る。いくつかの実施形態は、マイクロモータ１６０６と第３開口１６０４ｃの封止を形成又は強化するためのはめ輪又はＯ−リングを含み得る。
【０１０５】
第１カプラ１６１０ａは、チャンバー１６０４への流体伝達を提供し、開口１６０４ａを封止するように受容されるサイズのステム１６１２ａを含み得る。ステム１６１２ａは、相補的なねじ山を有する穴１６０４ａにねじ込まれ得る。第１カプラ１６１０ａは、例えば、チューブ１６１６ａを固定し、チャンバー１６０４への溶解すべき物質の流れを供給するリブ付けされたニップル１６１４ａなどの取付構造を含み得る。Ｏ−リング又は類似の構造が、第１カプラ１６１０ａのフランジと容器１６０２の間の封止を強化し得る。
【０１０６】
第２カプラ１６１０ｂは、チャンバー１６０４への流体伝達を提供し、開口１６０４ｂを封止するように受容されるサイズのステム１６１２ｂを含み得る。ステム１６１２ｂは、相補的なねじ山を有する穴１６０４ｂにねじ込まれ得る。第２カプラ１６１０ｂは、例えば、チューブ１６１６ｂを固定し、チャンバー１６０４への溶解すべき物質の流れを供給するリブ付けされたニップル１６１４ｂなどの取付構造を含み得る。Ｏ−リング又は類似の構造が、第２カプラ１６１０ａと容器１６０２の間の封止を強化し得る。
【０１０７】
フィルター１６１９ａ，１６１９ｂが、これらの間に溶解用粒子物質を保持するようにチャンバー内に配置され得る。フィルター１６１０ａ，１６１０ｂは、例えば、適切な固定部材に取り付けられた５０ミクロンの開口を有するナイロンメッシュフィルターの形態を取り得る。
【０１０８】
マイクロモータ１６０６は、例えば、４ｍｍの径を有し、液体及びビーズが無いときに、例えば、約５０，０００ＲＰＭの高速で羽根車を駆動し得るマイクロモータの形態を取り得る。羽根車１６０８は、多くの翼板を有するナイロン又はアクリルの羽根車であり得る。翼板は、物質の動きが主として円周状（circumferential）であるように、直線的で、湾曲や取付角度の無いものであり得る。例えば、流通式の場合（例えば、図１６，１７）の場合のように、チャンバーを通る物質の軸方向／水平方向の動きが望ましい場合は、そのような軸方向又は流れの動きは、羽根車の回転によってではなく汲み入れによって生じる。これは、物質がチャンバー内に滞留し、したがって溶解に晒される時間の長さのより正確な制御を可能にする。翼板は、動きの大きさは小さいが、例えば、図１Ａ−４の実施形態のおよそ５倍の周波数で周期的な流れを生じさせ得る。
【０１０９】
溶解装置１６００は、更に、マイクロモータ１６０６を制御するように接続されたコントローラ１６２０を含み得る。コントローラ１６２０は、例えば、モータコントローラ及び／又はプログラムされた一般用途計算システム、特定用途コンピュータ、専用集積回路（ＡＳＩＣ）及び／又はフィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）を含み得る。コントローラ１６２０は、例えば、モータに脈動を生じさせるようにプログラムされ、又は、構成され得る。脈動は溶解の効率性を増大させる。
【０１１０】
図１７は、例示的な１実施形態に従う流通式溶解システム１７００を示す。本明細書により詳細に説明されるように、流通式溶解システム１７００は、流通停止又はセミバッチ式又は連続流通式で操作し得る。
【０１１１】
流通溶解システム１７００は、チャンバー（図１７には示されていない）を有する容器１７０２、開口１７０４ａ，１７０４ｃ（２つのみが示されている）、羽根車（図１７には示されていない）に結合したマイクロモータ１７０４を含む。開口又は入口１７０４は、リザバー１７２２から第１導管又はチューブ１７１６ａを介して溶解すべき物質を運ぶポンプに流体伝達可能に接続され得る。第２開口又は出口は、チューブ１７１６ｂなどの１以上の導管を介して溶解された物質を１以上の下流側分析装置１７２４に運び得る。上記したように、下流側分析装置は、例えば、核酸増幅、電気泳動、ウェスタンブロット、マススペクトルメーター、ガスクロマトグラフ等の多様な形態を取り得る。下流側分析装置１７２４は、１以上の計算システム１７２６と通信可能に接続し得る。流通式溶解システム１７００は、マイクロモータ１７０６及び／又はポンプ１７２０を制御し得る１以上の制御システム１７２８をも含み得る。制御システム１７２８は、例えば、流通停止又はセミバッチ式を行うために、例えば、汲み入れと振動を同期し得る。制御システム１７２８は、例えば、連続流通式を行うために、例えば、所望の又は規定のレベルの溶解を達成するための所望の又は規定の物質の滞留時間を得るために汲み入れを制御し得る。
【０１１２】
図１６又は１７の実施形態は、非常に高い充填密度を好適に許容し得る。これらの実施形態では、粒子物質の体積は、溶解すべき物質の体積を好適に上回る場合があり、溶解された物質の体積を好適に上回る場合がある。追加的に又は代替的に、これらの実施形態は、好適なことに、チャンバー内に実質的に空気を有さない場合がある。本明細書では、空気を有さないとは、チャンバー内に意図せずにトラップされ得る小さな泡以外には空気を有さないことを意味する。これは、溶解の効率を増大させ、液体−空気接触線運動に関連する摩擦によるシステムの好ましくない加熱を防ぎ得る。
【０１１３】
図１８は、例示的な他の実施形態に従う溶解システム１８００を示す。溶解システム１８００は、バッチ式の溶解操作に特に適している。
【０１１４】
溶解システム１８００は、容器１８０２の外部との流体伝達を提供する単一の開口１８０４ａを有するチャンバー１８０４を有する容器１８０２を含む。装置１８００は、チャンバー１８０４に受容される羽根車１８０８を駆動するように接続されたマイクロモータ１８０６を含む。マイクロモータ１８０６の一部は、開口１８０４ａを封止するように容器１８０４と封止係合を形成するサイズとされている。いくつかの実施形態は、封止を確実にするために、１以上のはめ輪又はＯ−リングを含み得る。
【０１１５】
最初に、溶解すべき物質及び溶解用粒子物質がチャンバー１８０４に充填される。十分な長さの時間に渡って羽根車１８０８を回転した後では、チャンバーは、溶解された物質及び溶解用粒子物質を含む。マイクロモータ１８０６及び羽根車１８０８はその後取り除かれて、溶解された物質が、例えば、ピペットを用いて抽出される。バッチ式の実施形態のチャンバーは、溶解された物質を取り出すための余裕が必要であり得るために、連続式の実施形態程には高密度に充填されない場合がある。
【０１１６】
いくつかの実施形態では、ＰＣＲ又はエッペンドルフチューブなど、特別あつらえではないガラス容器及びチューブが、溶解すべき物質及び溶解用粒子物質の試料を保持する容器１８０２として採用され得る。
【０１１７】
図１８の実施形態は、非常に高い充填密度を許容し得る。これらの実施形態では、粒子物質の体積は、溶解すべき物質の体積を好適に上回る場合があり、溶解された物質の体積を好適に上回る場合がある。この実施形態は、ピペットなどの取り出し器具を受容するための空間が必要であり得るため、実質に空気を有さないことは、より不確実となる。しかし、可能な場合は、チャンバー内の空気を無くすことで、溶解の効率を増大させ、液体−空気接触線運動に関連する摩擦によるシステムの好ましくない加熱を防ぎ得る。
【０１１８】
図１９は、例示的な１実施形態に従う流通式溶解装置及び／又はシステムの操作の方法１９００を示す。これは、流通停止又はセミバッチ式又は連続流通式で有用であり得る。
【０１１９】
１９０２において、溶解すべき物質は、入口を介して容器のチャンバーに受容される。チャンバーは、溶解用粒子物質を保持済であり得る。１９０４において、マイクロモータは、溶解用粒子物質に溶解すべき物質を溶解させるように羽根車を駆動する。１９０６において、溶解された物質は、出口を介して容器のチャンバーから取り出される。
【０１２０】
図２０は、例示的な１実施形態に従うチャンバーからの溶解された物質を汲み出す方法２０００を示す。
【０１２１】
２００２において、溶解された物質は、装置又はシステムを通る物質の流路における出口の手前に位置する第１フィルターを介して汲み出され得る。
【０１２２】
図２１は、例示的な他の実施形態に従うチャンバーに溶解すべき物質を収容する方法２１００を示す。
【０１２３】
２１０２において、溶解すべき物質は、装置又はシステムを通る流路においてチャンバーの入口の後に位置する第２フィルターを介して収容される。
【０１２４】
図２２は、例示的な他の実施形態に従う入口を介してチャンバーに溶解すべき物質を汲み入れる方法２２００を示す。
【０１２５】
２２０２において、溶解すべき物質は、入口を介してチャンバーに断続的に汲み入れられる。これは、流通停止又はセミバッチ式の動作に特に適している。
【０１２６】
図２３は、例示的な１実施形態に従うチャンバーに溶解すべき物質を汲み入れる方法２３００を示す。
【０１２７】
２３０２において、所望の又は規定のレベルの溶解を達成するために十分に長い時間に渡るチャンバー内での溶解すべき物質の滞留時間を提供する流速で、溶解すべき物質は、入口を介して容器のチャンバーに連続的に汲み入れられる。マイクロモータは、物質を溶解するために羽根車を連続的に駆動し得る。これは、連続流通式での動作に特に適している。
【０１２８】
図２４は、例示的な１実施形態に従う溶解システムの羽根車を操作する方法２４００を示す。
【０１２９】
２４０２において、マイクロモータは、脈動させるように、羽根車を駆動する。脈動は、マイクロモータに伝達される電圧又は電流を変化させることで達成し得る。脈動は、溶解のより高い効率を達成し、これにより、処理量を増大させ、又は、所望の又は規定の溶解のレベルの達成に必要な時間を短縮し得る。
【０１３０】
図２５は、例示的な１実施形態に従う溶解システムの羽根車を操作する方法２５００を示す。
【０１３１】
２５０２において、マイクロモータは、液体及びビーズの存在下で１０，０００ＲＰＭ以上で羽根車を駆動する。比較的高速での羽根車の駆動は、所望の又は規定の溶解のレベルを達成する。
【０１３２】
図２６は、例示的な１実施形態に従う溶解システムのマイクロモータの交換の方法２６００を示す。
【０１３３】
２６０２において、マイクロモータは、新しいマイクロモータに置換され得る。２６０４において、古いマイクロモータは、廃棄又はリサイクルされ得る。これは、高速マイクロモータの内部部品（例えば、ローターやステーター）を周辺環境への露出から封止することが困難であり、したがって、マイクロモータが他の実施形態又は環境よりもより頻繁に故障し得るために、特に有用である。
【０１３４】
図２７は、例示的な１実施形態に従うバッチ式溶解装置を操作する方法２７００を示す。方法２７００は、図１８の実施形態の使用に特に好適である。
【０１３５】
２７０２において、溶解すべき物質は、入口を介して第１容器のチャンバーに収容される。チャンバーは、溶解用粒子物質を既に保持していても良く、溶解用物質は、溶解すべき物質と共に又はその後でチャンバーに供給されても良い。
【０１３６】
２７０４において、第１容器のチャンバー内に羽根車が配置される。２７０６において、第１容器への入口がマイクロモータにより閉鎖又は封止される。２７０８において、マイクロモータは、羽根車を駆動し、溶解すべき物質及び溶解用粒子物質を回転させる。マイクロモータは、所望の又は規定のレベルの溶解が生じるまで十分な速度で十分な長さの時間羽根車を駆動する。
【０１３７】
図２８は、例示的な１実施形態に従う溶解装置を操作する方法２８００を示す。方法２８００は、図１８の実施形態の使用に特に有用である。
【０１３８】
２８０２において、マイクロモータは、第１容器の入口から取り除かれ得る。２８０４において、溶解された物質は、出口を介して第１容器のチャンバーから取り除かれ得る。
【０１３９】
図２９は、例示的な１実施形態に従う溶解された物質を取り除く方法２９００を示す。
【０１４０】
２９０２において、溶解された物質は、ピペットを用いて吸い出され得る。
【０１４１】
図３０は、例示的な１実施形態に従う溶解装置を操作する方法３０００を示す。
【０１４２】
３００２において、マイクロモータは、１以上の追加的な容器に再使用され得る。マイクロモータは、特に高速で動作するときは、溶解すべき物質、溶解用粒子物質又は溶解された物質から特に良好には保護されない場合があることに留意すべきである。したがって、マイクロモータは磨損し得る。多くの用途において、マイクロモータは、故障するまでに複数のサンプルを溶解するために用いられ得る。
【０１４３】
図３１は、図４の装置に類似する装置を用いた溶解の効率のデータを示す。
【０１４４】
第１の曲線３１０２は、図４に示したと類似の実施形態を用いて測定された振動時間に対する蛍光を示す。蛍光は細胞から放出された核酸の量に比例する。第２の曲線３１０５は、オクラホマ州バートルズビルのバイオスペックプロダクツ インコーポレーテットから商業的に入手可能な「ＭＩＮＩ−ＢＥＡＤＢＥＡＴＥＲ−１」の製品を用いて測定された振動時間に対する蛍光を示す。第１，第２の曲線３１０２，３１０５の比較から分かるように、図４の実施形態は、商業的に入手可能な製品よりもより効率的に細胞組成の放出を生じさせる。
【０１４５】
図３２は、周波数に対する溶解の効率の依存性を示す。
【０１４６】
曲線３２０２は、一定時間に印加される電圧の変化により制御される周波数に対する溶解の程度がほぼ二次関数的な依存性を示すようである。
【０１４７】
図３３は、図１６，１７に示されたと類似の実施形態についての時間に対す得る胞子の溶解を示すデータを示す。
【０１４８】
曲線３３０２，３３０４は、飽和までの時間が図４の実施形態に匹敵するが、ピーク効率が８０％しかないことを示す。この効率に必要な電力はわずか４００Ｗであり、これは、種々の他の実施形態に使用された電力よりも少ない。
【０１４９】
図３４は、例示的な１実施形態に従う物質分離装置３４１０を示す。
【０１５０】
物質分離装置３４１０は、ベース３４１２を有する。物質分離装置３４１０は、電気モータ３４１４の形態のアクチュエータと、ベース３４１２に接続された伝達又は駆動機構３４１６を含む。電気モータ３４１４は、双頭矢印３４２２で示されるように、回転軸３４２０の周りで駆動機構３４１６を振動的な角度回転（すなわち、振動的な旋回）をさせるように選択的に駆動可能である。本実施形態に特徴的なのは、回転軸３４２０が容器３４１８の一部を通過していることである。容器３４１８は、物質３４２６を保持する内部３４２４を有する、物質３４２６は、第１の時には分離されるべき物質であり、第２の時には分離された物質である。
【０１５１】
駆動機構３４２６は、モータ３４１４の駆動シャフト３４３２により回転される第１駆動部材３４３０を有する。第２駆動部材３４３４は、第２駆動部材が容器３４１８を偏心回転させるように接続ロッド又は部材３４３６を介して第１駆動部材３４３０に結合し得る。例えば、電気ギア又はカムなどの他の部材を採用し得る。第２駆動部材３４３４は、容器３４１８が取り外し可能に取り付けられ、又は、恒久的に固定されたホルダー３４３６に結合し得る。
【０１５２】
図３５Ａ，３５Ｂは、例示的な１実施形態に従う容器３５００を示す。
【０１５３】
図示のように、容器３５００は、楕円又は円形の外側周縁を有し得る。容器３５００は、双頭矢印３５０４に示されるように回転軸３５０２の周りで角度回転の振動をするように回転軸３５０２に対して同心的に取り付けられ得る。このように、回転軸３５０２は、容器３５００の一部を通過する。
【０１５４】
容器３５００は、容器３５００の内部３５０８と外部３５１０の間で物質を移送する少なくとも１のポート３５０６を含み得る。容器３５００は、例えば、ナイロン又はステンレススチールのメッシュフィルターの形態を取り得る１以上のフィルター（不図示）を含み得る。集合的に３５０６で示す１以上のポートは、バルブ及び／又はフィルターを含み得る。
【０１５５】
図３６Ａ，３６Ｂは、例示的な１実施形態に従う容器３６００を示す。
【０１５６】
図示のように、容器３６００は、矩形又は正方形の外側周縁を有し得る。容器３６００は、双頭矢印３６０４に示されるように回転軸３６０２の周りで角度回転の振動をするように回転軸３６０２に対して同心的に取り付けられ得る。このように、回転軸３６０２は、容器３６００の一部を通過する。
【０１５７】
容器３６００は、容器３６００の内部３６０８と外部３６１０の間で物質を移送する少なくとも１のポート３６０６を含み得る。容器３６００は、例えば、ナイロン又はステンレススチールのメッシュフィルターの形態を取り得る１以上のフィルター（不図示）を含み得る。集合的に３６０６で示す１以上のポートは、バルブ及び／又はフィルターを含み得る。
【０１５８】
図３７Ａ，３７Ｂは、例示的な１実施形態に従う容器３７００を示す。
【０１５９】
図示のように、容器３７００は、楕円又は円形の外側周縁３７００ａと楕円又は円形の内側周縁３７００ｂとを有する円環状の断面を有し得る。容器３７００は、双頭矢印３７０４に示されるように回転軸３７０２の周りで角度回転の振動をするように回転軸３７０２に対して同心的に取り付けられ得る。このように、回転軸３７０２は、容器３７００の一部を通過する。
【０１６０】
容器３７００は、容器３７００の内部３７０８と外部３７１０の間で物質を移送する多数の外側ポート３７０６ａ，３７０６ｂを含み得る。特に、外側ポート３７０６ａ，３７０６ｂは、容器３７００の外側周縁３７００ａに形成され得る。容器３７００は、容器３７００の内部３７０８と外部３７１０の間で物質を移送する多数の内側ポート３７０６ｃ，３７０６ｄを含み得る。特に、内側ポート３７０６ｃ，３７０６ｄは、容器３７００の内側周縁３７００ｂに形成され得る。容器３７００は、例えば、ナイロン又はステンレススチールのメッシュフィルターの形態を取り得る１以上のフィルター（不図示）を含み得る。集合的に３７０６で示す１以上のポートは、バルブ及び／又はフィルターを含み得る。
【０１６１】
図３８Ａ，３８Ｂは、例示的な１実施形態に従う容器３８００を示す。
【０１６２】
図示のように、容器３８００は、楕円又は円形の外側周縁３８００ａと楕円又は円形の内側周縁３８００ｂとを有する円環状の断面を有し得る。容器３８００は、双頭矢印３８０４に示されるように回転軸３８０２の周りで角度回転の振動をするように回転軸３８０２に対して同心的に取り付けられ得る。このように、回転軸３８０２は、容器３８００の一部を通過する。
【０１６３】
容器３８００は、容器３８００の内部３８０８と外部３８１０の間で物質を移送する多数の外側ポート３８０６ａ，３８０６ｂを含み得る。特に、外側ポート３８０６ａ，３８０６ｂは、容器３８００の外側周縁３８００ａに形成され得る。容器３８００は、容器３８００の内部３８０８と外部３８１０の間で物質を移送する多数の内側ポート３８０６ｃ，３８０６ｄを含み得る。特に、内側ポート３８０６ｃ，３８０６ｄは、容器３８００の内側周縁３８００ｂに形成され得る。容器３８００は、例えば、ナイロン又はステンレススチールのメッシュフィルターの形態を取り得る１以上のフィルター（不図示）を含み得る。集合的に３８０６で示す１以上のポートは、バルブ及び／又はフィルターを含み得る。
【０１６４】
図３９Ａ，３９Ｂは、例示的な１実施形態に従う容器３９００を示す。
【０１６５】
図示のように、容器３９００は、楕円又は円形の外側周縁３９００ａと楕円又は円形の内側周縁３９００ｂとを有する楕円又は円形の断面を有し得る。容器３９００は、双頭矢印３９０４に示されるように回転軸３９０２の周りで角度回転の振動をするように取り付けられ得る。このように、回転軸３９０２は、容器３９００どの部分も通過しない。
【０１６６】
容器３９００は、容器３９００の内部３９０８と外部３９１０の間で物質を移送する多数の外側ポート３９０６ａを含み得る。容器３９００は、容器３９００の内部３９０８と外部３９１０の間で物質を移送する多数の内側ポート３９０６ｂを含み得る。特に、外側ポート３９０６ａは、内側ポート３９０６ｂよりも、回転軸３９０２から比較的遠くに離間し得る。容器３９００は、例えば、ナイロン又はステンレススチールのメッシュフィルターの形態を取り得る１以上のフィルター（不図示）を含み得る。集合的に３９０６で示す１以上のポートは、バルブ及び／又はフィルターを含み得る。
【０１６７】
図４０Ａ，４０Ｂは、例示的な１実施形態に従う容器４０００を示す。
【０１６８】
図示のように、容器４０００は、楕円又は円形の外側周縁４０００ａと楕円又は円形の内側周縁４０００ｂとを有する楕円又は円形の断面を有し得る。容器４０００は、双頭矢印４００４に示されるように回転軸４００２の周りで角度回転の振動をするように取り付けられ得る。このように、回転軸４００２は、容器４０００どの部分も通過しない。
【０１６９】
容器４０００は、容器４０００の内部４００８と外部４０１０の間で物質を移送する多数の外側ポート４００６ａを含み得る。容器４０００は、容器４０００の内部４００８と外部４０１０の間で物質を移送する多数の内側ポート４００６ｂを含み得る。特に、外側ポート４００６ａは、内側ポート４００６ｂよりも、回転軸４００２から比較的遠くに離間し得る。容器４０００は、例えば、ナイロン又はステンレススチールのメッシュフィルターの形態を取り得る１以上のフィルター（不図示）を含み得る。集合的に４００６で示す１以上のポートは、バルブ及び／又はフィルターを含み得る。
【０１７０】
図４１は、例示的な１実施形態に従う物質を分離する装置を操作する方法４１００を示す。
【０１７１】
４１０２において、分離すべき物質は、容器に収容される。この物質は、例えば、懸濁液中の粒子物質を含み得る。
【０１７２】
４１０５において、容器は、容器は、高周波数で角度回転の振動を行う。これは、容器に結合した駆動機構を駆動するモータに電力を供給することで実施し得る。
【０１７３】
４１０６において、容器から分離された物質の少なくとも１部が除去される。例えば、比較的より高密度又はより重い物質が除去され得る。比較的より高密度又はより重い物質は、容器の内側の他の部分よりも、容器の内側の回転軸に比較的より近い部分に集まり得る。したがって、より高密度又はより重い物質は、例えば、容器の内側ポートを介して除去され得る。また、例えば、比較的より低密度又はより軽い物質が除去され得る。比較的より低密度又はより軽い物質、容器の内側の他の部分よりも、容器の内側の回転軸から比較的より遠い部分に集まり得る。したがって、このようなより低密度又はより軽い物質は、例えば、容器の外側ポートを介して除去され得る。分離された物質は、物質を更に分離するために１以上のフィルターを通過し得る。
【０１７４】
図４２は、例示的な１実施形態に従う物質を分離する装置を操作する方法４２００を示す。
【０１７５】
４２０２において、分離すべき物質は、容器に汲み入れられる。
【０１７６】
図４３は、例示的な１実施形態に従う物質を分離する装置を操作する方法４３００を示す。
【０１７７】
４３０２において、分離すべき物質は、容器を振動させつつ容器に断続的に汲み入れられる。
【０１７８】
図４４は、例示的な１実施形態に従う物質を分離する装置を操作する方法４４００を示す。
【０１７９】
４４０２において、容器から除去された分離された物質の少なくとも1部は、少なくとも１の分析装置に送られる。これは、自然流下、ポンプ、バルブ等によって達成され得る。
【０１８０】
図４５は、例示的な１実施形態に従う物質を分離する装置を操作する方法４５００を示す。
【０１８１】
４５０２において、容器の分離された物質は、不活性物質を用いて容器から汲み出される。例えば、容器は、不活性ガス又は液体によって流され得る。これにより、容器は次の試料、サンプル又は分離すべき物質のバッチのために準備され得る。
【０１８２】
要約すると、装置及び方法は、流体の容器に角度振動を与えることにより、流体懸濁液中の粒子（例えば、細胞、生体分子等）の分離を生じさせ、これは、本質的に振動性の剛体回転を受ける。流体と密度の異なる粒子は、遠心分離と同様に、径方向に分離される。しかし、粒子の運動及び集積の方向は、意外にも、通常の遠心分離とは反対であり得る。したがって、比較的より重い又はより高密度を回転軸の近くに集めることができ、一方で、比較的より軽い又はより低密度の粒子は回転軸から遠ざけられる。対照的に、通常の遠心分離では、流体より高密度の粒子は回転軸から遠ざかる。
【０１８３】
ここに教示したように、通常の遠心分離と同様に一定方向に回転するのではなく、容器が高周波数で、純粋に振動性の角度回転を受ける場合には、高密度又は比較的重い粒子を回転軸に向けて移動させ、一方で、軽い又は比較的低密度の粒子を回転軸から遠ざけるように移動させることができる。
【０１８４】
このように、これは、遠心分離と類似の態様で、粒子密度の相違に基づいて（しかし、そのサイズにも依存して）粒子を分離する手法を提供する。しかし、粒子の移動方向は、（例えば、振動の周波数を変化させることで）通常の遠心分離において期待される方向とは反対に操作することができる。これは、潜在的には、赤血球と白血球又は他の生体粒子又は他の生体分子の分離に適用され得る。粒子の分離及び濃縮に加えて、これを、通常の遠心分離で一旦分離された粒子の再懸濁化に使用することも考え得る。例えば、重い粒子は外方に遠心分離されるが、その後、通常の一定方向への回転ではなく、容器を振動性の角度回転モードにすることで、再懸濁化される。
【０１８５】
実施に際しては、粒子懸濁液は、容器（例えば、正方形の断面と、薄い側壁と、頂部カバーを有するチャンバー）に導入されて完全に容器を満たし、容器は、容器の中央線に垂直な軸（例えば、正方形断面の中心）の周りでの振動性の角度回転を受ける。振動の周波数及び振幅は変化させ得る。粒子は径方向に移動し、その密度及びサイズに依存して回転軸の近く又は側壁の近くに集まる。
【０１８６】
上記手法は、以下に述べる粒子運動の理論的分析に基づく。理論的分析は、重要度が低いと見なされる幾つかの効果（例えば、粒子間及び粒子と壁の間の流体相互作用とともに、粒子への揚力及びバセット履歴−内力）を無視している。これらの効果が顕著であり、現在の予測を変更することもあり得る。実験的な検証が予定されている。
【０１８７】
出願人は、直線的なスライド動は、胞子の溶解においては、本明細書及びその全体が本明細書に組み込まれる２００８年１月９日に出願された米国仮出願番号６１／０２００７２号に開示された「揺り動かし」乃至振動的動作ほどには効果的でないことを観測した。
【０１８８】
ビーズの運動方程式は、
【数１】
を含む。
ここで、等号の後の第１項は圧力ストレスを示し、第２項は加えられた質量を示し、第３項は粘性抵抗を示し、第４項は重力を示すが、無視し得る。
【０１８９】
カートリッジの変位が
【数２】
で表され、流体の加速度が
【数３】
で表される場合、ビーズの運動方程式は、
【数４】
となる。ここで、
【数５】
が初期条件である。
【０１９０】
移動するフレームで無次元では、方程式は、
【数６】
と表される。ここで、
【数７】
であり、初期条件は、
【数８】
である。
【０１９１】
解は、
【数９】
で与えられる。
【０１９２】
図４６は、ビーズの軌道、直線的振動を示す。
図４７は、一定距離Ｂ／Ｗ隣接ビーズを示す。
【０１９３】
振動的な回転運動は、
【数１０】
で表される。
そして、流体加速は、
【数１１】
で表される。
運動の方程式は、
【数１２】
で表される。
【０１９４】
回転するフレームで無次元では、運動の方程式は、
【数１３】
となる。ここで、パラメータは、
【数１４】
である。
【０１９５】
図４８は、流体より高密度又はより重い粒子が、予測されていたように遠ざかっていくのではなく、回転軸に向かってどのように移動するかを示す。
【０１９６】
図４９は、より大きいストークス数、したがって、より小さい抵抗の効果を示す。
【０１９７】
図５０は、隣接するビーズの集束を示す。平均化の方法により近似を行い得る。β＜√αであれば、粒子はより速く内側に移動し、β＞√αであれば、粒子はより速く外側に移動する。
【０１９８】
上記した多様な実施形態は、更なる実施形態を提供するように組み合わされ得る。本明細書で言及され、出願データシートにリストされたすべての米国特許、米国出願公開、米国出願、外国特許、外国特許出願及び非特許文献は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。種々の特許、出願、公開のコンセプトを採用して更なる実施形態を提供するために必要であれば、実施形態の特徴点が修正され得る。
【０１９９】
上記説明に照らして実施形態に対して様々な変更を行い得る。一般に、添付請求の範囲は、使用される用語は、請求の範囲を明細書に記載の実施形態に限定するように解釈されるべきでなく、請求の範囲に与えられた等価物の範囲全体とともに、すべての可能な実施形態を含むように解釈されるべきである。したがって、請求の範囲は明細書により限定されない。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶解すべき物質の溶解を行うシステムであって、
溶解すべき物質と溶解用粒子物質を少なくとも一時的に保持する容器を少なくとも一時的に取り付ける取付位置を有するアームと、
駆動力を提供するように動作可能なモータと、
前記モータの前記駆動力を前記アームの前記取付位置のアーチ状経路に沿った振動に変換するように結合した駆動機構とを有するシステム。
【請求項２】
前記アームが、前記アーチ状経路に沿った前記アームの前記取付位置の前記振動による負荷の下で撓まない剛性のアームである請求項１のシステム。
【請求項３】
前記アームが、前記アーチ状経路に沿った前記アームの前記取付位置の前記振動による負荷の下で撓む可撓性のアームである請求項１のシステム。
【請求項４】
前記取付位置にホルダーを更に有し、前記ホルダーが前記容器を取り外し可能に保持する請求項１のシステム。
【請求項５】
前記容器と、前記粒子物質とを更に有する請求項４のシステム。
【請求項６】
前記容器を更に有し、
前記容器が、前記取付位置に少なくとも隣接して取り外し不能に前記アームに固定されている請求項１のシステム。
【請求項７】
前記容器を更に有し、
前記容器が、第１開口及び前記第１開口から離間した少なくとも第２開口を有する少なくとも１のチャンバーを有し、前記第１及び前記第２開口が、前記チャンバーの外部から内部への流体伝達を提供する請求項１のシステム。
【請求項８】
前記容器が、
前記チャンバー内に配置された第１フィルターと、前記第１フィルターから離間して前記チャンバー内に配置された第２フィルターとを有して、それらの間に粒子保有領域を形成し、
前記粒子保有領域は、前記第１及び前記第２開口の間に位置し、
前記第１及び前記第２フィルターがそれぞれ、実質的に前記溶解すべき物質を通過させ、前記粒子物質を遮るサイズの複数の孔を有する請求項７のシステム。
【請求項９】
前記第１フィルター、前記第２フィルター及び前記粒子物質が、前記チャンバー内で選択的に取り替え可能なカートリッジを形成する請求項８のシステム。
【請求項１０】
前記複数のビーズが、セラミックスビーズ、ガラスビーズ、ジルコニウムビーズ、金属ビーズ、プラスチックビーズ及び砂の少なくとも１つを含み、前記複数のビーズが約１０ミクロンから約６００ミクロンの範囲の直径を有する請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
使用時に、前記粒子物質の体積が、溶解すべき物質の体積より大きい請求項１０のシステム。
【請求項１２】
使用時に、チャンバー内に実質的に空気が存在しない請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記チャンバーを通して前記溶解すべき物質を汲み入れるポンプを更に有する請求項８のシステム。
【請求項１４】
前記ポンプは、前記チャンバーを通して前記溶解すべき物質を断続的に汲み入れるように構成されている請求項１３のシステム。
【請求項１５】
前記溶解すべき物質が、前記チャンバー内において、規定された溶解のレベルを達成するために十分な滞留時間を有する請求項１４のシステム。
【請求項１６】
前記ポンプが、前記チャンバーを通して、前記溶解すべき物質を連続的に汲み入れる請求項１３のシステム。
【請求項１７】
前記チャンバーの所与の長さ及び体積に対して、前記ポンプの流速が、規定の溶解のレベルを達成するために十分な時間を前記溶解すべき物質が前記チャンバーを前記第１開口から前記第２開口へ横断するのに費やすものである請求項１６のシステム。
【請求項１８】
前記溶解すべき物質の前記第１開口への流体伝達を提供するように前記第１開口に結合した第１チューブと、
前記溶解された物質の前記第２開口からの流体伝達を提供するように結合した第２チューブを更に有する請求項８のシステム。
【請求項１９】
前記第１及び前記第２チューブの少なくとも１つの端部が強化されている請求項１８のシステム。
【請求項２０】
前記第１及び前記第２チューブの少なくとも１つの端部が前記チューブの前記端部に同心の追加的なチューブにより強化されている請求項１８のシステム。
【請求項２１】
前記第１及び前記第２チューブの少なくとも１つの長さが、前記取付位置の前記振動を制限しないものである請求項１８のシステム。
【請求項２２】
前記第１及び前記第２チューブの少なくとも１つの前記長さとその取付手段が、前記第１及び前記第２チューブの少なくとも１つがアーチ状経路に沿った前記アームの前記取付位置の前記振動に応答して共振しないものである請求項２１のシステム。
【請求項２３】
前記第１及び前記第２チューブのそれぞれの長さが、前記取付位置の前記振動を制限しないように十分に長く、使用中に前記第１及び前記第２チューブが共振しないように十分に短い請求項１８のシステム。
【請求項２４】
前記駆動機構が、第１部材、第２部材、第３部材及び第４部材を含む４節リンクを有し、
前記第２部材が前記第１部材に接続され、
前記第１部材が、前記第２部材の第１端部を円運動させるように偏心的に駆動するようにモータにより駆動され、
前記第３部材が前記第２部材の第２端部に旋回可能に接続され、
前記第３部材が旋回点において前記第４部材に接続され、
前記第２部材の運動の強度及び前記第３部材の長さが前記第３及び前記第４部材の運動の角度を規定し、前記第４部材の長さがアーチ状運動の距離を規定する請求項１８のシステム。
【請求項２５】
溶解すべき物質を溶解する方法であって、
溶解用粒子物質を収容したチャンバーに溶解すべき物質を受容するステップと、
前記溶解すべき物質及び溶解用粒子物質を収容する前記チャンバーをアーチ状経路に沿って振動させて溶解された物質を生成するステップと、
前記チャンバーから前記溶解された物質を取り除くステップとを有する方法。
【請求項２６】
前記チャンバーに前記溶解すべき物質を汲み入れるステップを更に有する請求項２５の方法。
【請求項２７】
前記チャンバーを振動させつつ、前記チャンバーに前記溶解すべき物質を断続的に汲み入れるステップを更に有する請求項２５の方法。
【請求項２８】
前記チャンバーを振動させつつ、前記チャンバーに前記溶解すべき物質を断続的に汲み入れる前記ステップが、所望の溶解のレベルを達成するのに十分な時間を前記溶解すべき物質が前記チャンバー内で費やすように前記チャンバーに前記溶解すべき物質を断続的に汲み入れるステップを含む、請求項２７の方法。
【請求項２９】
前記チャンバーを振動させつつ、前記チャンバーに前記溶解すべき物質を断続的に汲み入れる前記ステップが、前記断続的な汲み入れの各サイクルの間に、前記チャンバーの前記溶解された物質が完全に汲み出されるように、前記チャンバーに前記溶解すべき物質を断続的に汲み入れるステップを含む、請求項２７の方法。
【請求項３０】
前記チャンバーにより多くの溶解すべき物質を汲み入れることにより、前記断続的な汲み入れの各サイクルの間に、前記チャンバーの前記溶解された物質が完全に汲み出される、請求項２９の方法。
【請求項３１】
前記チャンバーを振動させつつ、前記チャンバーに前記溶解すべき物質を連続的に汲み入れるステップを更に有する請求項２５の方法。
【請求項３２】
前記チャンバーの長さ及び容積に基づいて前記チャンバーに前記溶解すべき物質を汲み入れる流速を調整するステップを更に有し、
前記ポンプの流速が、所望の溶解のレベルを達成するのに十分な時間を前記溶解すべき物質が前記チャンバー内で費やすものである、請求項３１の方法。
【請求項３３】
前記チャンバーから取り除かれた前記溶解された物質を少なくとも１の分析装置に送るステップを更に有する請求項２５の方法。
【請求項３４】
不活性流体を用いて前記チャンバーを空にするステップを更に有する請求項２５の方法。
【請求項３５】
溶解すべき物質を溶解する方法であって、
溶解用粒子物質及び溶解すべき物質を収容するチャンバーを有する第１カートリッジを受容するステップと、
前記溶解すべき物質及び前記溶解用粒子物質を収容する前記チャンバーを有する前記第１カートリッジをアーチ状経路に沿って振動させて溶解された物質を生成するステップとを有する方法。
【請求項３６】
前記第１カートリッジに代えて、溶解用粒子物質及び溶解すべき物質を収容するチャンバーを有する第２カートリッジを受容するステップと、
前記溶解すべき物質及び前記溶解用粒子物質を収容する前記チャンバーを有する前記第２カートリッジをアーチ状経路に沿って振動させて溶解された物質を生成するステップを更に有する請求項３５の方法。
【請求項３７】
第１カートリッジを受容する前記ステップが、アームの取付位置の据付ブラケットに前記第１カートリッジを受容するステップを含む請求項３５の方法。
【請求項３８】
前記第１カートリッジを振動させる前記ステップが、前記第１カートリッジが据え付けられた剛性のアームを振動させるステップを含む請求項３５の方法。
【請求項３９】
前記第１カートリッジを振動させる前記ステップが、前記第１カートリッジが据え付けられた可撓性のアームを振動させるステップを含む請求項３５の方法。
【請求項４０】
溶解すべき物質の流通式溶解を行う物品であって、
第１開口及び前記第１開口から離間した少なくとも第２開口を有する少なくとも１のチャンバーを形成する少なくとも１の壁であって、前記第１及び前記第２開口が外部から前記チャンバー内への流体伝達を提供する、前記壁と、
前記チャンバーに受容され、溶解すべき物質を溶解できるサイズの複数の粒子を含む溶解用粒子物質と、
前記チャンバー内で前記第１開口と前記粒子物質の間に受容され、実質的に前記溶解すべき物質を通過させ、前記粒子物質を保持するサイズの複数の孔を有する第１フィルターと、
前記チャンバー内で前記第２開口と前記粒子物質の間に受容され、実質的に前記溶解すべき物質を通過させ、前記粒子物質を保持するサイズの複数の孔を有する第２フィルターとを有し、
前記第１及び前記第２フィルターが、その間に、粒子保持領域を形成する、物品。
【請求項４１】
前記第１開口の近傍に取付構造を更に有する請求項４０の物品。
【請求項４２】
前記第１開口に第１チューブを取り付けるための第１取付構造と、前記第２開口に第２チューブを取り付けるための第２取付構造とを更に有する請求項４０の物品。
【請求項４３】
前記第１開口にニップルを更に有する請求項４０の物品。
【請求項４４】
前記第１開口に第１チューブを取り付けるための第１ニップルと、
前記第２開口に第２チューブを取り付けるための第２ニップルとを更に有する請求項４０の物品。
【請求項４５】
前記少なくとも１の壁が細長く、第１端部と、前記第１端部に対向する第２端部を有する、請求項４０の物品
【請求項４６】
前記第１開口が前記第１端部にあり、前記第２開口が前記第２端部にある請求項４５の物品。
【請求項４７】
前記少なくとも１の壁が、円筒管状である、請求項４５の物品。
【請求項４８】
前記粒子物質が複数のビーズである、請求項４０の物品。
【請求項４９】
前記複数のビーズが、セラミックスビーズ、ガラスビーズ、ジルコニウムビーズ、金属ビーズ、プラスチックビーズ及び砂の少なくとも１つを含む、請求項４０の物品。
【請求項５０】
前記複数のビーズが約１００ミクロンの範囲の直径を有する、請求項４０の物品。
【請求項５１】
前記複数のビーズが、５０ミクロン〜１５０ミクロンの範囲の直径を有する、請求項４０の物品。
【請求項５２】
使用時に、前記粒子物質の体積が溶解すべき物質の体積よりも大きい、請求項４０の物品。
【請求項５３】
使用時に、チャンバー内に実質的に空気が存在しない、請求項５２の物品。
【請求項５４】
前記チャンバーが、６０μｌ未満の前記溶解すべき物質を保持する体積を有する、請求項５２の物品。
【請求項５５】
前記チャンバーが、約１０μｌ〜約４０μｌの前記溶解すべき物質を保持する体積を有する、請求項５２の物品。
【請求項５６】
前記第１及び前記第２のフィルターが、前記壁に固定されている、請求項４０の物品。
【請求項５７】
溶解を行うためのシステムであって、
溶解すべき物質及び溶解用粒子物質を保持する少なくとも１のチャンバーであって、外部から前記チャンバー内への流体伝達を提供するための第１開口及び少なくとも第２開口を有する前記チャンバーを有する容器と、
前記容器の前記チャンバーに受容される多数の羽根を有する羽根車と、
前記羽根車を回転させるように結合したマイクロモータとを有するシステム。
【請求項５８】
前記第１開口が溶解すべき物質の入口を提供し、前記第２開口が溶解された物質の出口を提供する、請求項５７のシステム。
【請求項５９】
前記チャンバーが第３開口を有し、前記マイクロモータの少なくとも１部が前記第３開口により受容されて前記第３開口を封止する、請求項５８のシステム。
【請求項６０】
前記マイクロモータが、前記第３開口に取り外し可能に受容される請求項５９のシステム。
【請求項６１】
前記マイクロモータが使い捨て可能である、請求項６０のシステム。
【請求項６２】
前記容器が、流路における前記出口の前に位置する少なくとも第１フィルターを更に含み、前記第１フィルターが、溶解された物質を実質的に通過させ、溶解用物質を実質的に遮るサイズの複数の孔を有する、請求項５７のシステム。
【請求項６３】
前記容器が、流路における前記入口の後に位置する少なくとも第２フィルターを更に含み、前記第２フィルターが、溶解すべき物質を実質的に通過させ、溶解用物質を実質的に遮るサイズの複数の孔を有する、請求項６２のシステム。
【請求項６４】
前記マイクロモータが脈動する、請求項５７のシステム。
【請求項６５】
前記マイクロモータが、液体及び複数のビーズを含む前記溶解用粒子物質の存在下で、１０，０００ＲＰＭよりも大きい速度で前記羽根車を駆動する、請求項５７のシステム。
【請求項６６】
前記マイクロモータが、液体及び複数のビーズを含む前記溶解用粒子物質の不存在下で、約５０，０００の速度で前記羽根車を駆動する、請求項５７のシステム。
【請求項６７】
溶解を行うシステムの方法であって、
溶解用粒子物質を保持する容器の少なくとも１のチャンバーに入口を介して溶解すべき物質を受容するステップと、
マイクロモータによって、前記容器の前記チャンバーに受容された多数の羽根を有する羽根車を駆動するステップと、
前記容器の前記チャンバーから出口を介して溶解された物質を取り出すステップとを有する方法。
【請求項６８】
出口を介して溶解された物質を取り出す前記ステップが、流路における前記出口の前に位置する第１フィルターを介して前記溶解された物質を取り出すステップを含み、
前記第１フィルターが、前記溶解された物質を実質的に通過させ、前記溶解用粒子物質を実質的に遮るサイズの複数の孔を有する、請求項６７の方法。
【請求項６９】
入口を介して溶解すべき物質を受容する前記ステップが、前記流路における前記入口の後に位置する第２フィルターを介して前記溶解すべき物質を受容するステップを含み、
前記第２フィルターが、前記溶解すべき物質を実質的に通過させ、前記溶解用粒子物質を実質的に遮るサイズの複数の孔を有する、請求項６８の方法。
【請求項７０】
前記入口を介して、前記少なくとも１のチャンバーに前記溶解すべき物質を断続的に汲み入れるステップを更に有する請求６８の方法。
【請求項７１】
前記入口を介して、前記少なくとも１のチャンバーに前記溶解すべき物質を連続的に汲み入れるステップを更に有する請求６８の方法。
【請求項７２】
羽根車を駆動する前記ステップが、前記羽根車を脈動させるステップを含む、請求項６７の方法。
【請求項７３】
羽根車を駆動する前記ステップが、複数のビーズ及び液体を含む前記溶解用粒子物質の存在下で、１０，０００ＲＰＭよりも大きい速度で前記羽根車を駆動するステップを含む、請求６７の方法。
【請求項７４】
前記マイクロモータを新しいマイクロモータに取り替えるステップを更に有する請求項６７の方法。
【請求項７５】
前記マイクロモータを廃棄するステップを更に有する請求項７４の方法。
【請求項７６】
溶解を行うシステムであって、
溶解すべき物質及び溶解用粒子物質を保持する少なくとも１のチャンバーであって、外部から前記チャンバー内への流体伝達を提供する単一の開口を有する前記チャンバーを有する第１容器と、
前記第１容器の前記チャンバーに受容された多数の羽根を有する羽根車と、
前記羽根車を回転させるように結合されたマイクロモータとを有し、
前記マイクロモータの少なくとも１部が、使用時に、前記第１容器の前記単一の開口に受容されて前記単一の開口を封止する、システム。
【請求項７７】
前記マイクロモータが使い捨て可能である、請求項７６のシステム。
【請求項７８】
前記マイクロモータが、前記第１容器の前記単一の開口から取り外された後に、第２容器の単一の開口に取り外し可能に受容される、請求項７６のシステム。
【請求項７９】
前記マイクロモータが脈動する、請求項７６のシステム。
【請求項８０】
前記マイクロモータが、複数のビーズ及び液体を含む前記溶解用粒子物質の存在下で、１０，０００ＲＰＭよりも大きい速度で前記羽根車を駆動する、請求項７６のシステム。
【請求項８１】
溶解を行うシステムを動作させる方法であって、
溶解用粒子物質を保持する第１容器の少なくとも１のチャンバーの入口を介して溶解すべき物質を受容するステップと、
前記入口を介して前記第１容器の前記チャンバーに羽根車を配置するステップと、
前記羽根車を駆動するように結合したマイクロモータで前記第１容器の前記入口を閉鎖するステップと、
前記第１容器の前記チャンバー内の前記溶解すべき物質及び前記溶解用粒子物質を回転させるように前記羽根車を駆動するステップを有する方法。
【請求項８２】
前記第１容器の前記入口から前記マイクロモータを取り外すステップと、
前記第１容器の前記入口を介して溶解された物質を取り出すステップを更に有する請求項８１のシステム。
【請求項８３】
前記第１容器の前記入口を介して溶解された物質を取り出す前記ステップが、ピペットを用いて前記溶解された物質を引き出すステップを含む請求項８１の方法。
【請求項８４】
前記羽根車を駆動する前記ステップが、前記羽根車を脈動させるステップを含む、請求項８１の方法。
【請求項８５】
第２容器において前記マイクロモータを再使用するステップを更に有する、請求項８１の方法。
【請求項８６】
前記マイクロモータを廃棄するステップを更に有する、請求項８５の方法。
【請求項８７】
物質を分離するシステムであって、
ベースと、
前記ベースに結合し、駆動力を提供するように選択的に動作可能なアクチュエータと、
前記ベースに結合し、前記モータの前記駆動力を、相対的により高密度の物質が相対的により低密度の物質よりも回転軸に相対的により近くに集まるのに十分に高い周波数での前記回転軸の周りでの容器の角度回転の振動に変換するように結合した駆動機構を有するシステム。
【請求項８８】
前記アクチュエータが電気モータである、請求項８７のシステム。
【請求項８９】
前記駆動機構による運動のために前記駆動機構に結合したホルダーを更に有し、
前記ホルダーが、取り外し可能に前記容器を保持するよう構成されている、請求項８７のシステム。
【請求項９０】
前記容器を更に有し、前記容器が前記分離すべき物質を保持する内部を有する、請求項８９のシステム。
【請求項９１】
前記容器を更に有し、前記容器が前記分離すべき物質を保持する内部を有し、前記容器が前記駆動機構に取り外し不能に固定されている、請求項８７のシステム。
【請求項９２】
前記容器を更に有し、前記容器は、前記分離すべき物質を保持する内部と、前記容器の前記内部とその外部の間の流体伝達を提供する少なくとも１の内側ポートを有し、前記少なくとも１の内側ポートは、前記容器の前記回転軸から最も外側の部分の振動運動により規定される円弧に対して、前記回転軸に相対的に近接して配置されている、請求項８７のシステム。
【請求項９３】
前記容器を更に有し、前記容器は、前記分離すべき物質を保持する内部と、前記容器の前記内部とその外部の間の流体伝達を提供する少なくとも１の内側ポートを有し、前記少なくとも１の内側ポートが、前記容器の内側周縁に配置されている、請求項８７のシステム。
【請求項９４】
前記容器を更に有し、前記容器は、前記分離すべき物質を保持する内部と、前記容器の前記内部とその外部の間の流体伝達を提供する少なくとも１の外側ポートを有し、前記少なくとも１の外側ポートが、前記容器の前記回転軸から比較的遠位に配置されている、請求項８７のシステム。
【請求項９５】
前記容器を更に有し、前記容器は、前記分離すべき物質を保持する内部と、前記容器の前記内部とその外部の間の流体伝達を提供する少なくとも１の外側ポートを有し、前記少なくとも１の外側ポートが、前記容器の外側周縁に配置されている、請求項８７のシステム。
【請求項９６】
前記容器を更に有し、前記容器は、前記分離すべき物質を保持する内部と、前記容器の前記内部とその外部の間の流体伝達を提供する少なくとも１の内側ポートと、前記容器の前記内部とその外部の間の流体伝達を提供する少なくとも１の外側ポートを有し、前記少なくとも１の内側ポートが、前記少なくとも１の外側ポートに対して、前記回転軸への間隔が相対的により近接している、請求項８７のシステム。
【請求項９７】
前記容器が、前記内側又は前記外側ポートの１つに近接した少なくとも１のフィルターを含む、請求項９６のシステム。
【請求項９８】
前記容器において、前記少なくとも１のフィルターが選択的に取り替え可能である、請求項９７のシステム。
【請求項９９】
前記容器を通して前記分離すべき物質を汲み入れるためのポンプを更に有する請求項９６のシステム。
【請求項１００】
前記ポンプが前記容器を通して前記物質を断続的に汲み入れるように構成されている、請求項９９のシステム。
【請求項１０１】
前記回転軸が前記容器を通過している、請求項８７のシステム。
【請求項１０２】
前記容器が前記回転軸から離れている、請求項８７のシステム。
【請求項１０３】
前記駆動機構が、第１部材、第２部材、第３部材及び第４部材を含む４節リンクを有し、
前記第２部材が前記第１部材と結合し、前記第１部材は、前記第２部材の第１端部を円運動させるように偏心的に駆動するようにモータによって回転駆動され、前記第３部材が前記第２部材の第２端部に旋回可能に接続され、前記第３部材が旋回点において前記第４部材に接続され、前記第２部材の運動の振幅及び前記第３部材の長さが前記第３及び前記第４部材の運動の角度を規定し、前記第４部材の長さがアーチ状運動の距離を規定する、請求項８７のシステム。
【請求項１０４】
前記容器の前記角度回転の振動の周波数を制御し、相対的に高密度の物質が、相対的に低密度の物質よりも、前記回転軸から相対的に遠くに集まるのに十分に低い周波数に前記周波数を設定するように選択的に動作可能なコントローラを更に有する請求項８７のシステム。
【請求項１０５】
物質を分離する方法であって、
容器に分離すべき物質を受容するステップと、
高周波数で前記容器に角度回転の振動をさせるステップと、
分離された物質の少なくとも１部を前記容器から取り出すステップとを有する方法。
【請求項１０６】
前記容器に前記分離すべき物質を汲み入れるステップを更に有する請求項１０５の方法。
【請求項１０７】
前記容器を振動させつつ、前記容器に前記分離すべき物質を断続的に汲み入れるステップを更に有する請求項１０５の方法。
【請求項１０８】
前記容器から取り出された前記分離された物質の少なくとも１部を少なくとも１の分析装置に送るステップを更に有する請求項１０５の方法。
【請求項１０９】
不活性流体を用いて前記容器を空にするステップを更に有する請求項１０５の方法。
【請求項１１０】
分離の間に前記物質中の粒子が動く方向が変化するように、前記角度回転の振動の速度を変化させるステップを更に有する請求項１０５の方法。
【請求項１】
溶解すべき物質の溶解を行うシステムであって、
溶解すべき物質と溶解用粒子物質を少なくとも一時的に保持する容器を少なくとも一時的に取り付ける取付位置を有するアームと、
駆動力を提供するように動作可能なモータと、
前記モータの前記駆動力を前記アームの前記取付位置のアーチ状経路に沿った振動に変換するように結合した駆動機構とを有するシステム。
【請求項２】
前記アームが、前記アーチ状経路に沿った前記アームの前記取付位置の前記振動による負荷の下で撓まない剛性のアームである請求項１のシステム。
【請求項３】
前記アームが、前記アーチ状経路に沿った前記アームの前記取付位置の前記振動による負荷の下で撓む可撓性のアームである請求項１のシステム。
【請求項４】
前記取付位置にホルダーを更に有し、前記ホルダーが前記容器を取り外し可能に保持する請求項１のシステム。
【請求項５】
前記容器と、前記粒子物質とを更に有する請求項４のシステム。
【請求項６】
前記容器を更に有し、
前記容器が、前記取付位置に少なくとも隣接して取り外し不能に前記アームに固定されている請求項１のシステム。
【請求項７】
前記容器を更に有し、
前記容器が、第１開口及び前記第１開口から離間した少なくとも第２開口を有する少なくとも１のチャンバーを有し、前記第１及び前記第２開口が、前記チャンバーの外部から内部への流体伝達を提供する請求項１のシステム。
【請求項８】
前記容器が、
前記チャンバー内に配置された第１フィルターと、前記第１フィルターから離間して前記チャンバー内に配置された第２フィルターとを有して、それらの間に粒子保有領域を形成し、
前記粒子保有領域は、前記第１及び前記第２開口の間に位置し、
前記第１及び前記第２フィルターがそれぞれ、実質的に前記溶解すべき物質を通過させ、前記粒子物質を遮るサイズの複数の孔を有する請求項７のシステム。
【請求項９】
前記第１フィルター、前記第２フィルター及び前記粒子物質が、前記チャンバー内で選択的に取り替え可能なカートリッジを形成する請求項８のシステム。
【請求項１０】
前記複数のビーズが、セラミックスビーズ、ガラスビーズ、ジルコニウムビーズ、金属ビーズ、プラスチックビーズ及び砂の少なくとも１つを含み、前記複数のビーズが約１０ミクロンから約６００ミクロンの範囲の直径を有する請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
使用時に、前記粒子物質の体積が、溶解すべき物質の体積より大きい請求項１０のシステム。
【請求項１２】
使用時に、チャンバー内に実質的に空気が存在しない請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記チャンバーを通して前記溶解すべき物質を汲み入れるポンプを更に有する請求項８のシステム。
【請求項１４】
前記ポンプは、前記チャンバーを通して前記溶解すべき物質を断続的に汲み入れるように構成されている請求項１３のシステム。
【請求項１５】
前記溶解すべき物質が、前記チャンバー内において、規定された溶解のレベルを達成するために十分な滞留時間を有する請求項１４のシステム。
【請求項１６】
前記ポンプが、前記チャンバーを通して、前記溶解すべき物質を連続的に汲み入れる請求項１３のシステム。
【請求項１７】
前記チャンバーの所与の長さ及び体積に対して、前記ポンプの流速が、規定の溶解のレベルを達成するために十分な時間を前記溶解すべき物質が前記チャンバーを前記第１開口から前記第２開口へ横断するのに費やすものである請求項１６のシステム。
【請求項１８】
前記溶解すべき物質の前記第１開口への流体伝達を提供するように前記第１開口に結合した第１チューブと、
前記溶解された物質の前記第２開口からの流体伝達を提供するように結合した第２チューブを更に有する請求項８のシステム。
【請求項１９】
前記第１及び前記第２チューブの少なくとも１つの端部が強化されている請求項１８のシステム。
【請求項２０】
前記第１及び前記第２チューブの少なくとも１つの端部が前記チューブの前記端部に同心の追加的なチューブにより強化されている請求項１８のシステム。
【請求項２１】
前記第１及び前記第２チューブの少なくとも１つの長さが、前記取付位置の前記振動を制限しないものである請求項１８のシステム。
【請求項２２】
前記第１及び前記第２チューブの少なくとも１つの前記長さとその取付手段が、前記第１及び前記第２チューブの少なくとも１つがアーチ状経路に沿った前記アームの前記取付位置の前記振動に応答して共振しないものである請求項２１のシステム。
【請求項２３】
前記第１及び前記第２チューブのそれぞれの長さが、前記取付位置の前記振動を制限しないように十分に長く、使用中に前記第１及び前記第２チューブが共振しないように十分に短い請求項１８のシステム。
【請求項２４】
前記駆動機構が、第１部材、第２部材、第３部材及び第４部材を含む４節リンクを有し、
前記第２部材が前記第１部材に接続され、
前記第１部材が、前記第２部材の第１端部を円運動させるように偏心的に駆動するようにモータにより駆動され、
前記第３部材が前記第２部材の第２端部に旋回可能に接続され、
前記第３部材が旋回点において前記第４部材に接続され、
前記第２部材の運動の強度及び前記第３部材の長さが前記第３及び前記第４部材の運動の角度を規定し、前記第４部材の長さがアーチ状運動の距離を規定する請求項１８のシステム。
【請求項２５】
溶解すべき物質を溶解する方法であって、
溶解用粒子物質を収容したチャンバーに溶解すべき物質を受容するステップと、
前記溶解すべき物質及び溶解用粒子物質を収容する前記チャンバーをアーチ状経路に沿って振動させて溶解された物質を生成するステップと、
前記チャンバーから前記溶解された物質を取り除くステップとを有する方法。
【請求項２６】
前記チャンバーに前記溶解すべき物質を汲み入れるステップを更に有する請求項２５の方法。
【請求項２７】
前記チャンバーを振動させつつ、前記チャンバーに前記溶解すべき物質を断続的に汲み入れるステップを更に有する請求項２５の方法。
【請求項２８】
前記チャンバーを振動させつつ、前記チャンバーに前記溶解すべき物質を断続的に汲み入れる前記ステップが、所望の溶解のレベルを達成するのに十分な時間を前記溶解すべき物質が前記チャンバー内で費やすように前記チャンバーに前記溶解すべき物質を断続的に汲み入れるステップを含む、請求項２７の方法。
【請求項２９】
前記チャンバーを振動させつつ、前記チャンバーに前記溶解すべき物質を断続的に汲み入れる前記ステップが、前記断続的な汲み入れの各サイクルの間に、前記チャンバーの前記溶解された物質が完全に汲み出されるように、前記チャンバーに前記溶解すべき物質を断続的に汲み入れるステップを含む、請求項２７の方法。
【請求項３０】
前記チャンバーにより多くの溶解すべき物質を汲み入れることにより、前記断続的な汲み入れの各サイクルの間に、前記チャンバーの前記溶解された物質が完全に汲み出される、請求項２９の方法。
【請求項３１】
前記チャンバーを振動させつつ、前記チャンバーに前記溶解すべき物質を連続的に汲み入れるステップを更に有する請求項２５の方法。
【請求項３２】
前記チャンバーの長さ及び容積に基づいて前記チャンバーに前記溶解すべき物質を汲み入れる流速を調整するステップを更に有し、
前記ポンプの流速が、所望の溶解のレベルを達成するのに十分な時間を前記溶解すべき物質が前記チャンバー内で費やすものである、請求項３１の方法。
【請求項３３】
前記チャンバーから取り除かれた前記溶解された物質を少なくとも１の分析装置に送るステップを更に有する請求項２５の方法。
【請求項３４】
不活性流体を用いて前記チャンバーを空にするステップを更に有する請求項２５の方法。
【請求項３５】
溶解すべき物質を溶解する方法であって、
溶解用粒子物質及び溶解すべき物質を収容するチャンバーを有する第１カートリッジを受容するステップと、
前記溶解すべき物質及び前記溶解用粒子物質を収容する前記チャンバーを有する前記第１カートリッジをアーチ状経路に沿って振動させて溶解された物質を生成するステップとを有する方法。
【請求項３６】
前記第１カートリッジに代えて、溶解用粒子物質及び溶解すべき物質を収容するチャンバーを有する第２カートリッジを受容するステップと、
前記溶解すべき物質及び前記溶解用粒子物質を収容する前記チャンバーを有する前記第２カートリッジをアーチ状経路に沿って振動させて溶解された物質を生成するステップを更に有する請求項３５の方法。
【請求項３７】
第１カートリッジを受容する前記ステップが、アームの取付位置の据付ブラケットに前記第１カートリッジを受容するステップを含む請求項３５の方法。
【請求項３８】
前記第１カートリッジを振動させる前記ステップが、前記第１カートリッジが据え付けられた剛性のアームを振動させるステップを含む請求項３５の方法。
【請求項３９】
前記第１カートリッジを振動させる前記ステップが、前記第１カートリッジが据え付けられた可撓性のアームを振動させるステップを含む請求項３５の方法。
【請求項４０】
溶解すべき物質の流通式溶解を行う物品であって、
第１開口及び前記第１開口から離間した少なくとも第２開口を有する少なくとも１のチャンバーを形成する少なくとも１の壁であって、前記第１及び前記第２開口が外部から前記チャンバー内への流体伝達を提供する、前記壁と、
前記チャンバーに受容され、溶解すべき物質を溶解できるサイズの複数の粒子を含む溶解用粒子物質と、
前記チャンバー内で前記第１開口と前記粒子物質の間に受容され、実質的に前記溶解すべき物質を通過させ、前記粒子物質を保持するサイズの複数の孔を有する第１フィルターと、
前記チャンバー内で前記第２開口と前記粒子物質の間に受容され、実質的に前記溶解すべき物質を通過させ、前記粒子物質を保持するサイズの複数の孔を有する第２フィルターとを有し、
前記第１及び前記第２フィルターが、その間に、粒子保持領域を形成する、物品。
【請求項４１】
前記第１開口の近傍に取付構造を更に有する請求項４０の物品。
【請求項４２】
前記第１開口に第１チューブを取り付けるための第１取付構造と、前記第２開口に第２チューブを取り付けるための第２取付構造とを更に有する請求項４０の物品。
【請求項４３】
前記第１開口にニップルを更に有する請求項４０の物品。
【請求項４４】
前記第１開口に第１チューブを取り付けるための第１ニップルと、
前記第２開口に第２チューブを取り付けるための第２ニップルとを更に有する請求項４０の物品。
【請求項４５】
前記少なくとも１の壁が細長く、第１端部と、前記第１端部に対向する第２端部を有する、請求項４０の物品
【請求項４６】
前記第１開口が前記第１端部にあり、前記第２開口が前記第２端部にある請求項４５の物品。
【請求項４７】
前記少なくとも１の壁が、円筒管状である、請求項４５の物品。
【請求項４８】
前記粒子物質が複数のビーズである、請求項４０の物品。
【請求項４９】
前記複数のビーズが、セラミックスビーズ、ガラスビーズ、ジルコニウムビーズ、金属ビーズ、プラスチックビーズ及び砂の少なくとも１つを含む、請求項４０の物品。
【請求項５０】
前記複数のビーズが約１００ミクロンの範囲の直径を有する、請求項４０の物品。
【請求項５１】
前記複数のビーズが、５０ミクロン〜１５０ミクロンの範囲の直径を有する、請求項４０の物品。
【請求項５２】
使用時に、前記粒子物質の体積が溶解すべき物質の体積よりも大きい、請求項４０の物品。
【請求項５３】
使用時に、チャンバー内に実質的に空気が存在しない、請求項５２の物品。
【請求項５４】
前記チャンバーが、６０μｌ未満の前記溶解すべき物質を保持する体積を有する、請求項５２の物品。
【請求項５５】
前記チャンバーが、約１０μｌ〜約４０μｌの前記溶解すべき物質を保持する体積を有する、請求項５２の物品。
【請求項５６】
前記第１及び前記第２のフィルターが、前記壁に固定されている、請求項４０の物品。
【請求項５７】
溶解を行うためのシステムであって、
溶解すべき物質及び溶解用粒子物質を保持する少なくとも１のチャンバーであって、外部から前記チャンバー内への流体伝達を提供するための第１開口及び少なくとも第２開口を有する前記チャンバーを有する容器と、
前記容器の前記チャンバーに受容される多数の羽根を有する羽根車と、
前記羽根車を回転させるように結合したマイクロモータとを有するシステム。
【請求項５８】
前記第１開口が溶解すべき物質の入口を提供し、前記第２開口が溶解された物質の出口を提供する、請求項５７のシステム。
【請求項５９】
前記チャンバーが第３開口を有し、前記マイクロモータの少なくとも１部が前記第３開口により受容されて前記第３開口を封止する、請求項５８のシステム。
【請求項６０】
前記マイクロモータが、前記第３開口に取り外し可能に受容される請求項５９のシステム。
【請求項６１】
前記マイクロモータが使い捨て可能である、請求項６０のシステム。
【請求項６２】
前記容器が、流路における前記出口の前に位置する少なくとも第１フィルターを更に含み、前記第１フィルターが、溶解された物質を実質的に通過させ、溶解用物質を実質的に遮るサイズの複数の孔を有する、請求項５７のシステム。
【請求項６３】
前記容器が、流路における前記入口の後に位置する少なくとも第２フィルターを更に含み、前記第２フィルターが、溶解すべき物質を実質的に通過させ、溶解用物質を実質的に遮るサイズの複数の孔を有する、請求項６２のシステム。
【請求項６４】
前記マイクロモータが脈動する、請求項５７のシステム。
【請求項６５】
前記マイクロモータが、液体及び複数のビーズを含む前記溶解用粒子物質の存在下で、１０，０００ＲＰＭよりも大きい速度で前記羽根車を駆動する、請求項５７のシステム。
【請求項６６】
前記マイクロモータが、液体及び複数のビーズを含む前記溶解用粒子物質の不存在下で、約５０，０００の速度で前記羽根車を駆動する、請求項５７のシステム。
【請求項６７】
溶解を行うシステムの方法であって、
溶解用粒子物質を保持する容器の少なくとも１のチャンバーに入口を介して溶解すべき物質を受容するステップと、
マイクロモータによって、前記容器の前記チャンバーに受容された多数の羽根を有する羽根車を駆動するステップと、
前記容器の前記チャンバーから出口を介して溶解された物質を取り出すステップとを有する方法。
【請求項６８】
出口を介して溶解された物質を取り出す前記ステップが、流路における前記出口の前に位置する第１フィルターを介して前記溶解された物質を取り出すステップを含み、
前記第１フィルターが、前記溶解された物質を実質的に通過させ、前記溶解用粒子物質を実質的に遮るサイズの複数の孔を有する、請求項６７の方法。
【請求項６９】
入口を介して溶解すべき物質を受容する前記ステップが、前記流路における前記入口の後に位置する第２フィルターを介して前記溶解すべき物質を受容するステップを含み、
前記第２フィルターが、前記溶解すべき物質を実質的に通過させ、前記溶解用粒子物質を実質的に遮るサイズの複数の孔を有する、請求項６８の方法。
【請求項７０】
前記入口を介して、前記少なくとも１のチャンバーに前記溶解すべき物質を断続的に汲み入れるステップを更に有する請求６８の方法。
【請求項７１】
前記入口を介して、前記少なくとも１のチャンバーに前記溶解すべき物質を連続的に汲み入れるステップを更に有する請求６８の方法。
【請求項７２】
羽根車を駆動する前記ステップが、前記羽根車を脈動させるステップを含む、請求項６７の方法。
【請求項７３】
羽根車を駆動する前記ステップが、複数のビーズ及び液体を含む前記溶解用粒子物質の存在下で、１０，０００ＲＰＭよりも大きい速度で前記羽根車を駆動するステップを含む、請求６７の方法。
【請求項７４】
前記マイクロモータを新しいマイクロモータに取り替えるステップを更に有する請求項６７の方法。
【請求項７５】
前記マイクロモータを廃棄するステップを更に有する請求項７４の方法。
【請求項７６】
溶解を行うシステムであって、
溶解すべき物質及び溶解用粒子物質を保持する少なくとも１のチャンバーであって、外部から前記チャンバー内への流体伝達を提供する単一の開口を有する前記チャンバーを有する第１容器と、
前記第１容器の前記チャンバーに受容された多数の羽根を有する羽根車と、
前記羽根車を回転させるように結合されたマイクロモータとを有し、
前記マイクロモータの少なくとも１部が、使用時に、前記第１容器の前記単一の開口に受容されて前記単一の開口を封止する、システム。
【請求項７７】
前記マイクロモータが使い捨て可能である、請求項７６のシステム。
【請求項７８】
前記マイクロモータが、前記第１容器の前記単一の開口から取り外された後に、第２容器の単一の開口に取り外し可能に受容される、請求項７６のシステム。
【請求項７９】
前記マイクロモータが脈動する、請求項７６のシステム。
【請求項８０】
前記マイクロモータが、複数のビーズ及び液体を含む前記溶解用粒子物質の存在下で、１０，０００ＲＰＭよりも大きい速度で前記羽根車を駆動する、請求項７６のシステム。
【請求項８１】
溶解を行うシステムを動作させる方法であって、
溶解用粒子物質を保持する第１容器の少なくとも１のチャンバーの入口を介して溶解すべき物質を受容するステップと、
前記入口を介して前記第１容器の前記チャンバーに羽根車を配置するステップと、
前記羽根車を駆動するように結合したマイクロモータで前記第１容器の前記入口を閉鎖するステップと、
前記第１容器の前記チャンバー内の前記溶解すべき物質及び前記溶解用粒子物質を回転させるように前記羽根車を駆動するステップを有する方法。
【請求項８２】
前記第１容器の前記入口から前記マイクロモータを取り外すステップと、
前記第１容器の前記入口を介して溶解された物質を取り出すステップを更に有する請求項８１のシステム。
【請求項８３】
前記第１容器の前記入口を介して溶解された物質を取り出す前記ステップが、ピペットを用いて前記溶解された物質を引き出すステップを含む請求項８１の方法。
【請求項８４】
前記羽根車を駆動する前記ステップが、前記羽根車を脈動させるステップを含む、請求項８１の方法。
【請求項８５】
第２容器において前記マイクロモータを再使用するステップを更に有する、請求項８１の方法。
【請求項８６】
前記マイクロモータを廃棄するステップを更に有する、請求項８５の方法。
【請求項８７】
物質を分離するシステムであって、
ベースと、
前記ベースに結合し、駆動力を提供するように選択的に動作可能なアクチュエータと、
前記ベースに結合し、前記モータの前記駆動力を、相対的により高密度の物質が相対的により低密度の物質よりも回転軸に相対的により近くに集まるのに十分に高い周波数での前記回転軸の周りでの容器の角度回転の振動に変換するように結合した駆動機構を有するシステム。
【請求項８８】
前記アクチュエータが電気モータである、請求項８７のシステム。
【請求項８９】
前記駆動機構による運動のために前記駆動機構に結合したホルダーを更に有し、
前記ホルダーが、取り外し可能に前記容器を保持するよう構成されている、請求項８７のシステム。
【請求項９０】
前記容器を更に有し、前記容器が前記分離すべき物質を保持する内部を有する、請求項８９のシステム。
【請求項９１】
前記容器を更に有し、前記容器が前記分離すべき物質を保持する内部を有し、前記容器が前記駆動機構に取り外し不能に固定されている、請求項８７のシステム。
【請求項９２】
前記容器を更に有し、前記容器は、前記分離すべき物質を保持する内部と、前記容器の前記内部とその外部の間の流体伝達を提供する少なくとも１の内側ポートを有し、前記少なくとも１の内側ポートは、前記容器の前記回転軸から最も外側の部分の振動運動により規定される円弧に対して、前記回転軸に相対的に近接して配置されている、請求項８７のシステム。
【請求項９３】
前記容器を更に有し、前記容器は、前記分離すべき物質を保持する内部と、前記容器の前記内部とその外部の間の流体伝達を提供する少なくとも１の内側ポートを有し、前記少なくとも１の内側ポートが、前記容器の内側周縁に配置されている、請求項８７のシステム。
【請求項９４】
前記容器を更に有し、前記容器は、前記分離すべき物質を保持する内部と、前記容器の前記内部とその外部の間の流体伝達を提供する少なくとも１の外側ポートを有し、前記少なくとも１の外側ポートが、前記容器の前記回転軸から比較的遠位に配置されている、請求項８７のシステム。
【請求項９５】
前記容器を更に有し、前記容器は、前記分離すべき物質を保持する内部と、前記容器の前記内部とその外部の間の流体伝達を提供する少なくとも１の外側ポートを有し、前記少なくとも１の外側ポートが、前記容器の外側周縁に配置されている、請求項８７のシステム。
【請求項９６】
前記容器を更に有し、前記容器は、前記分離すべき物質を保持する内部と、前記容器の前記内部とその外部の間の流体伝達を提供する少なくとも１の内側ポートと、前記容器の前記内部とその外部の間の流体伝達を提供する少なくとも１の外側ポートを有し、前記少なくとも１の内側ポートが、前記少なくとも１の外側ポートに対して、前記回転軸への間隔が相対的により近接している、請求項８７のシステム。
【請求項９７】
前記容器が、前記内側又は前記外側ポートの１つに近接した少なくとも１のフィルターを含む、請求項９６のシステム。
【請求項９８】
前記容器において、前記少なくとも１のフィルターが選択的に取り替え可能である、請求項９７のシステム。
【請求項９９】
前記容器を通して前記分離すべき物質を汲み入れるためのポンプを更に有する請求項９６のシステム。
【請求項１００】
前記ポンプが前記容器を通して前記物質を断続的に汲み入れるように構成されている、請求項９９のシステム。
【請求項１０１】
前記回転軸が前記容器を通過している、請求項８７のシステム。
【請求項１０２】
前記容器が前記回転軸から離れている、請求項８７のシステム。
【請求項１０３】
前記駆動機構が、第１部材、第２部材、第３部材及び第４部材を含む４節リンクを有し、
前記第２部材が前記第１部材と結合し、前記第１部材は、前記第２部材の第１端部を円運動させるように偏心的に駆動するようにモータによって回転駆動され、前記第３部材が前記第２部材の第２端部に旋回可能に接続され、前記第３部材が旋回点において前記第４部材に接続され、前記第２部材の運動の振幅及び前記第３部材の長さが前記第３及び前記第４部材の運動の角度を規定し、前記第４部材の長さがアーチ状運動の距離を規定する、請求項８７のシステム。
【請求項１０４】
前記容器の前記角度回転の振動の周波数を制御し、相対的に高密度の物質が、相対的に低密度の物質よりも、前記回転軸から相対的に遠くに集まるのに十分に低い周波数に前記周波数を設定するように選択的に動作可能なコントローラを更に有する請求項８７のシステム。
【請求項１０５】
物質を分離する方法であって、
容器に分離すべき物質を受容するステップと、
高周波数で前記容器に角度回転の振動をさせるステップと、
分離された物質の少なくとも１部を前記容器から取り出すステップとを有する方法。
【請求項１０６】
前記容器に前記分離すべき物質を汲み入れるステップを更に有する請求項１０５の方法。
【請求項１０７】
前記容器を振動させつつ、前記容器に前記分離すべき物質を断続的に汲み入れるステップを更に有する請求項１０５の方法。
【請求項１０８】
前記容器から取り出された前記分離された物質の少なくとも１部を少なくとも１の分析装置に送るステップを更に有する請求項１０５の方法。
【請求項１０９】
不活性流体を用いて前記容器を空にするステップを更に有する請求項１０５の方法。
【請求項１１０】
分離の間に前記物質中の粒子が動く方向が変化するように、前記角度回転の振動の速度を変化させるステップを更に有する請求項１０５の方法。
【図１】
【図１Ｂ−２Ｂ−３】
【図１Ｃ−２Ｃ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【図４２】
【図４３】
【図４４】
【図４５】
【図４６】
【図４７】
【図４８】
【図４９】
【図５０】
【図１Ｂ−２Ｂ−３】
【図１Ｃ−２Ｃ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【図４２】
【図４３】
【図４４】
【図４５】
【図４６】
【図４７】
【図４８】
【図４９】
【図５０】
【公表番号】特表２０１１−５１１９３４（Ｐ２０１１−５１１９３４Ａ）
【公表日】平成２３年４月１４日（２０１１．４．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５４２３７９（Ｐ２０１０−５４２３７９）
【出願日】平成２１年１月９日（２００９．１．９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００９／０３０６２２
【国際公開番号】ＷＯ２００９／０８９４６６
【国際公開日】平成２１年７月１６日（２００９．７．１６）
【出願人】（５０４０１６２９３）ケック グラデュエイト インスティテュート (1)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２３年４月１４日（２０１１．４．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１月９日（２００９．１．９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００９／０３０６２２
【国際公開番号】ＷＯ２００９／０８９４６６
【国際公開日】平成２１年７月１６日（２００９．７．１６）
【出願人】（５０４０１６２９３）ケック グラデュエイト インスティテュート (1)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]