JP2008527312A - たとえば細胞溶解のための脈動圧力波の生成 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、制御された熱源(好ましくはレーザ)によって液体中に脈動蒸気泡を生成する方法に関する。脈動率(周波数)は好ましくは超音波領域内であり、かなりの圧力を有し、それによって液体内にキャビテーションが生じる。キャビテーション効果によって細胞または細菌芽胞など懸濁成分の破壊が起こる。細胞成分の超音波破壊は音波破壊による溶解として周知である。
細胞または細菌芽胞など生化学的成分を試験する際は、対象の物質(たとえばDNA、RNA、ヘモグロビン、タンパク質など)をそれらが含まれている前記細胞または芽胞から抽出し、化学薬品、酵素の直接の接近または直接測定から遮蔽しなければならない。細胞膜または細菌芽胞壁を破壊する方法は、溶解として周知である。溶解の一方法は、前記膜または壁を化学的に破壊して開放するまたは溶解することができる溶解剤を使用することである。他の方法は、粉砕(たとえば「フレンチプレス」)のような機械的方法、または凍結と解凍のステップを繰り返して結晶化によって細胞壁を物理的に破裂させることである。
本発明の目的は、液体中に脈動圧力波(PPW)を生成する方法を提供することであり、液体は、内部に作製されるトランスデューサ、すなわち外部の超音波ホーンまたは圧電トランスデューサなどの、外部のPPWトランスデューサとの機械的インターフェースを持たずに、マイクロチャネルまたはマイクロチャンバ内に含まれることができる。
a)加熱手段を提供するステップ、
b)前記加熱手段で液体の一部分を加熱して、液体のその部分を蒸発させることによって、蒸気泡を形成するステップ、
c)蒸気泡を部分的にまたは完全に凝縮するステップ、および
d)ステップb)とc)を繰り返すステップを含む。
本発明の一態様は、液体中に脈動圧力波(PPW)を生成する方法に関し、この方法は、
a)加熱手段を提供するステップ、
b)前記加熱手段で液体の一部分を加熱して、液体のその部分を蒸発させることによって、蒸気泡を形成するステップ、
c)蒸気泡を凝縮するステップ、および
d)ステップb)とc)を繰り返すステップを含む。
a)加熱手段を提供するステップ、
b)前記加熱手段で液体の一部分を加熱して、液体のその部分を蒸発させることによって、蒸気泡を形成するステップ、
c)蒸気泡を凝縮するステップ、および
d)ステップb)とc)を繰り返すステップを含み、
液体中にPPWを形成し、前記PPWが生物細胞を溶解する。
e)溶解された生物細胞の成分を分析するステップ、を含む。
a)加熱手段を提供するステップ、
b)前記加熱手段で液体の一部分を加熱して、液体のその部分を蒸発させることによって、蒸気泡を形成するステップ、
c)部分的にまたは完全に蒸気泡を凝縮するステップ、および
d)ステップb)とc)を繰り返すステップを含み、
液体中にPPWを形成し、前記PPWが粒子を分散する。
i)前記液体の一部分の局所的加熱を行い、前記液体のその部分を蒸発状態にして、前記蒸気が膨張する時に残りの液体の体積を変位させるステップ、
ii)熱源を除去/熱源をスイッチオフにして、生成された蒸気を冷却し、凝縮し、収縮できるようにするステップ、
iii)ステップi)とii)を固定周波数で繰り返すステップ。
したがって、蒸気泡が繰り返し生成され、前記蒸気泡がそれぞれ崩壊することによって、液体媒体に対して振動する機械的トランスデューサとして働く。振動の周波数が(12〜15kHzより高い)超音波領域の場合、キャビテーションが液体中に生じ、内圧が非常に高いマイクロ気泡が形成される。マイクロ気泡の高圧によって液体中に懸濁した固体成分の破裂が起こる。懸濁成分は体細胞または細菌芽胞でもよく、それぞれ細胞膜、細菌の殻が、キャビテーション効果に曝露されると破壊され、最終的にたとえばDNA物質など細胞間または芽胞間の内容物が放出される。
i)前記液体の一部分の局所的加熱を行い、前記液体のその部分が蒸発状態になるようにし、前記蒸気が膨張する時に残りの液体の体積を変位させること、
ii)熱源を除去/熱源をスイッチオフにして、生成された蒸気を冷却し、凝縮し、収縮できるようにすること、
iii)ステップi)およびii)を固定周波数で繰り返すことを含む。
本発明をこの実施例で記載したように実験的に試験し検証した。
Sambrook他:Molecular cloning:Laboratory Manual:第3版、第1巻および2巻、Sambrook他、2001年、Cold Spring Harbor Laboratory Press
国際公開第WO2004/016 948号
Claims (20)
- 液体中に脈動圧力波(PPW)を生成する方法であって、
a)加熱手段を提供するステップ、
b)前記加熱手段で前記液体の一部分を加熱して、前記液体のその部分を蒸発させることによって、蒸気泡を形成するステップ、
c)前記蒸気泡を凝縮するステップ、および
d)ステップb)とc)を繰り返すステップを含む方法。 - 前記PPWが超音波である、前記請求項のいずれかに記載の方法。
- 前記液体が、水、DMSO、アセトン、アルコール、および/または非極性溶媒のグループから選択される溶媒を含む、前記請求項のいずれかに記載の方法。
- 前記加熱手段が加熱要素および電磁放射からなるグループから選択される、前記請求項のいずれかに記載の方法。
- 前記電磁放射が前記液体に吸収される、前記請求項のいずれかに記載の方法。
- 前記電磁放射が前記液体に接触する壁に吸収される、前記請求項のいずれかに記載の方法。
- 前記ステップb)とステップc)が固定周波数で繰り返される、前記請求項のいずれかに記載の方法。
- 前記ステップb)とステップc)が変化する周波数で繰り返される、前記請求項のいずれかに記載の方法。
- ステップb)およびステップc)が、周波数10〜500kHz、15〜150kHzおよび20〜100kHzなどの、0.5〜1000kHzで繰り返される、前記請求項のいずれかに記載の方法。
- 前記液体がマイクロチャネルまたはマイクロチャンバに含まれる、前記請求項のいずれかに記載の方法。
- 前記蒸気泡のサイズおよび前記蒸気泡の形成と凝縮の割合が、液体中にキャビテーションが生じるために十分である、前記請求項のいずれかに記載の方法。
- 前記液体が粒子を含む、前記請求項のいずれかに記載の方法。
- 前記粒子が、生物細胞、マイクロ粒子、およびナノ粒子からなるグループから選択される、前記請求項のいずれかに記載の方法。
- 前記液体が生物細胞を含む、前記請求項のいずれかに記載の方法。
- 前記電磁放射のビームがレーザビームである、前記請求項のいずれかに記載の方法。
- スポットの最大寸法が最大500μmである、前記請求項のいずれかに記載の方法。
- 前記レーザビームの効果が1mW〜200Wである、前記請求項のいずれかに記載の方法。
- 生物細胞を液体に溶解するための、前記請求項のいずれかに記載の方法。
- e)溶解された生物細胞の成分を分析するステップ、をさらに含む請求項18に記載の方法。
- 粒子を分散するための、前記請求項のいずれかに記載の方法。
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012523317A (ja) * | 2009-04-14 | 2012-10-04 | ビオカルティ ソシエテ アノニム | 低減されたパワー閾値による、hifu(高密度焦点式超音波)誘起キャビテーション |
JP2014507157A (ja) * | 2011-02-23 | 2014-03-27 | フジフィルム・ダイオシンス・バイオテクノロジーズ ・ユーケイ・リミテッド | 細胞溶解プロセス |
CN109374482A (zh) * | 2018-09-28 | 2019-02-22 | 北京理工大学 | 一种含能材料微颗粒快速加热响应特性测试装置 |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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WO2020032969A1 (en) * | 2018-08-10 | 2020-02-13 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Conductivity-based lysis monitors |
EP4051779A4 (en) * | 2020-01-23 | 2023-01-04 | Hewlett-Packard Development Company L.P. | THERMAL CELL LYSIS CHAMBER WITH LYSIS CONTROL CIRCUIT |
IL297609A (en) | 2020-04-28 | 2022-12-01 | Siemens Healthcare Diagnostics Inc | Apparatus and methods for acoustophoretic dissolution |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002505856A (ja) * | 1998-03-06 | 2002-02-26 | ザ リージェンツ オブ ザ ユニバーシティ オブ カリフォルニア | 細胞の分析用迅速制御レーザー溶解 |
WO2004016948A1 (en) * | 2002-08-15 | 2004-02-26 | Memsflow Aps | Micro liquid handling device and methods for using it |
JP2009014736A (ja) * | 1997-12-24 | 2009-01-22 | Cepheid | 一体型流体操作カートリッジ |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6878540B2 (en) | 1999-06-25 | 2005-04-12 | Cepheid | Device for lysing cells, spores, or microorganisms |
US6815209B2 (en) * | 2001-11-16 | 2004-11-09 | Cornell Research Foundation, Inc. | Laser-induced cell lysis system |
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009014736A (ja) * | 1997-12-24 | 2009-01-22 | Cepheid | 一体型流体操作カートリッジ |
JP2002505856A (ja) * | 1998-03-06 | 2002-02-26 | ザ リージェンツ オブ ザ ユニバーシティ オブ カリフォルニア | 細胞の分析用迅速制御レーザー溶解 |
WO2004016948A1 (en) * | 2002-08-15 | 2004-02-26 | Memsflow Aps | Micro liquid handling device and methods for using it |
JP2005538287A (ja) * | 2002-08-15 | 2005-12-15 | エムイーエムエスフロー・アンパルトセルスカブ | マイクロ液体処理装置とその使用方法 |
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
JPN6011063346; FRENZ M (Univ. Berne, Berne, CHE), PALTAUF G, SCHMIDT-KLOIBER H (Karl-Franzens-Univ. Graz, Graz, AUT: 'Laser-Generated Cavitation in Absorbing Liquid Induced by Acoustic Diffraction.' Phys Rev Lett Vol.76, No.19, 19960506, Page.3546-3549 * |
JPN6011063347; 冨田幸雄 (北海道教大 函館分校), 小玉哲也 (東北大 大学院), 島章 (東北大 流体科研), 岩田竜治 (新日本製: '自由表面近傍での気泡運動に関する研究' 日本機械学会論文集 B Vol.57, No.541, 199109, Page.2894-2898 * |
JPN6011063348; LIN C P, KELLY M W (Harvard Medical School, Massachusetts): 'Cavitation and acoustic emission around laser-heated microparticles.' Appl Phys Lett Vol.72, No.22, 19980601, Page.2800-2802 * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012523317A (ja) * | 2009-04-14 | 2012-10-04 | ビオカルティ ソシエテ アノニム | 低減されたパワー閾値による、hifu(高密度焦点式超音波)誘起キャビテーション |
JP2014507157A (ja) * | 2011-02-23 | 2014-03-27 | フジフィルム・ダイオシンス・バイオテクノロジーズ ・ユーケイ・リミテッド | 細胞溶解プロセス |
CN109374482A (zh) * | 2018-09-28 | 2019-02-22 | 北京理工大学 | 一种含能材料微颗粒快速加热响应特性测试装置 |
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