JP2023521340A - 細胞溶解システム及び方法 - Google Patents

Abstract

細胞溶解システム（１）は、互いに解放可能に取り付けられるドライバ装置（２）及び細胞溶解装置（３）を含む。細胞溶解装置（３）は、超音波トランスデューサ（１２）と超音波処理チャンバ（１１）と、を含む。ドライバ装置（２）は、超音波トランスデューサ（１２）を駆動して超音波を出力し、細胞溶解装置（３）が搬送するサンプル容器（２２）内の細胞を溶解させる。

Description

本発明は、細胞溶解システム及び方法に関する。より詳細には、本発明は、細胞を溶解するために超音波を使用する細胞溶解システム及び方法に関する。

本出願は、２０２０年４月６日に出願された欧州特許出願第２６２４５．７号、２０２０年６月１日に出願された米国特許出願第１６／８８９６６７号、２０２０年１０月８日に出願された米国特許出願第１７／０６５９９２号、２０２０年１１月９日に出願された米国仮特許出願第６３／１１１５９２号、及び、２０２０年１２月１５日に出願された米国特許出願第１７／１２２０２５号の各々について優先権の利益を主張し、参照によりその全体を本明細書に組み入れる。

ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）は、ＤＮＡ中の一致する２本の鎖を利用して、少量のサンプルから目的のＤＮＡ配列を数十億のコピーまで増幅して分析するプロセスである。

ＰＣＲプロセスの最初のステップは、ＤＮＡ及び/又はＲＮＡを含む細胞の成分が抽出され得るゲートウェイを提供するために、サンプル中の細胞の脂質二重層を破壊又は破裂させる細胞溶解を含む。細胞溶解は通常、化学的、電気機械的、又はその両方の組み合わせで行われる。

細胞溶解プロセスでは、液体溶液中の細胞から成分を抽出する。その後、溶液が濾過され、核酸（ＤＮＡ／ＲＮＡ）を他の細胞成分から分離する。抽出されたＤＮＡ／ＲＮＡは、ＰＣＲプロセスの残りの工程で増幅され、分析されることができる。

従来のＰＣＲ装置は、サンプルがＰＣＲ装置に入力されると、サンプルに対して細胞溶解を実行する。細胞溶解プロセスを実行するコンポーネントは、通常、ＰＣＲ装置内に統合されている。この種の従来のＰＣＲ装置の問題点は、装置が一般的に高価で面倒であることである。さらに、細胞溶解を実行する統合されたコンポーネントは、通常、同じＰＣＲ装置内でのみ使用するように制限されている。

従来までに、独立型の細胞溶解装置が提案されているが、これらの独立型の装置は、完全なＰＣＲ装置の細胞溶解機能と比較して、効率や性能が低下することがある。

したがって、本明細書に記載される問題の少なくともいくつかに対処しようとする改善された細胞溶解システム及び方法に対する必要性が当技術分野において存在する。

（概要）
いくつかの配置によれば、ドライバ装置を含む細胞溶解システムであって、ドライバ装置は、ドライバ装置と細胞溶解装置との間の電気的な接続を提供し、細胞溶解装置内の超音波トランスデューサを駆動させる複数のドライバ出力端子と、所定の周波数で交流駆動信号を生成し、交流駆動信号をドライバ出力端子から出力して、細胞溶解装置内の超音波トランスデューサを駆動する交流ドライバと、超音波トランスデューサが交流駆動信号によって駆動されるとき、超音波トランスデューサによって使用される動作電力を監視し、超音波トランスデューサによって使用される動作電力を示す監視信号を提供する動作電力モニタリングアレンジメントと、交流ドライバを制御し、動作電力モニタリングアレンジメントから監視信号を受信するプロセッサと、メモリであって、プロセッサによって実行されると、プロセッサに対し、
Ａ．交流ドライバを制御して、超音波トランスデューサに対して所定の掃引周波数で交流駆動信号を出力すること、
Ｂ．監視信号に基づいて、超音波トランスデューサによって使用されている動作電力を計算すること、
Ｃ．交流ドライバを制御して、交流駆動信号を変調し、超音波トランスデューサによって使用される動作電力を最大化すること、
Ｄ．超音波トランスデューサによって使用される最大動作電力、及び交流駆動信号の掃引周波数の記録をメモリに格納すること、
Ｅ．ステップA－Dを所定の回数繰り返すことであって、各繰り返しで掃引周波数を増加させ、所定の回数の繰り返しの後において、掃引周波数が掃引開始周波数から掃引終了周波数に増加されているようにすること、
Ｆ．メモリに格納された記録から、超音波トランスデューサによって最大動作電力が使用される交流駆動信号の掃引周波数である交流駆動信号の最適周波数を特定すること、及び、
Ｇ．交流ドライバを制御して、超音波トランスデューサに対して最適周波数で交流駆動信号を出力すること
を実行させる指令を格納するメモリと、を含む、細胞溶解システムが提供される。

いくつかの配置では、動作電力モニタリングアレンジメントは、超音波トランスデューサを駆動する交流駆動信号の駆動電流を感知する電流感知アレンジメントを含み、動作電力モニタリングアレンジメントは、感知された駆動電流を示す監視信号を提供する。

いくつかの配置では、メモリは、プロセッサによって実行されると、プロセッサに対し、掃引周波数を２８００ｋＨｚの掃引開始周波数から３２００ｋＨｚの掃引終了周波数に増加させながら、ステップＡ－Ｄを繰り返すことを実行させる指令を格納する。

いくつかの配置では、メモリは、プロセッサによって実行されると、プロセッサに対し、ステップＧにおいて、最適周波数の１－１０％程度ずらされた周波数で交流駆動信号を超音波トランスデューサに出力するように交流ドライバを制御することを実行させる指令を格納する。

いくつかの配置では、交流ドライバは、超音波トランスデューサによって使用される動作電力を最大化するために、交流駆動信号をパルス幅変調する。

いくつかの配置では、メモリは、プロセッサによって実行されると、プロセッサに対し、第１の所定の期間で、最適周波数で超音波トランスデューサに交流駆動信号を出力し、第２の所定の期間で超音波トランスデューサに交流駆動信号を出力しないように交流ドライバを交互に制御することを実行させる指令を格納する。

いくつかの配置では、メモリは、プロセッサによって実行されると、プロセッサに対し、下表から選択される動作モードに従って、交流駆動信号を交互に出力すること、及び交流駆動信号を出力しないことを実行させる指令を格納する。

いくつかの配置では、細胞溶解システムは、ドライバ装置に解放可能に取り付けられる細胞溶解装置をさらに含み、細胞溶解装置は、ハウジングと、複数のドライバ出力端子と電気的に接続される複数の電気端子と、ハウジング内に設けられた超音波処理チャンバであり、超音波処理チャンバは、少なくとも一部が超音波伝達媒体で満たされ、ハウジングは、サンプル容器の一部が超音波伝達媒体に突出するよう、サンプル容器を受け入れるように構成される開口部を含む、超音波処理チャンバと、超音波処理チャンバ内の超音波伝達媒体中で超音波を生成する超音波トランスデューサであって、超音波は、細胞がサンプル容器に収容されているときに細胞を溶解するために、超音波伝達媒体によって超音波トランスデューサからサンプル容器に伝達される、超音波トランスデューサと、をさらに含む。

いくつかの配置では、ドライバ装置は第１のインターフェースフィットアタッチメントを含み、細胞溶解装置は第２のインターフェースフィットアタッチメントを含み、第１のインターフェースフィットアタッチメントは、細胞溶解装置をドライバ装置に解放可能に取り付けるために、第２のインターフェースフィットアタッチメントに解放可能に取り付けられる。

細胞溶解装置であって、ハウジングと、ハウジング内に設けられた超音波処理チャンバであり、超音波処理チャンバは、少なくとも一部が超音波伝達媒体で満たされ、ハウジングは、サンプル容器の一部が超音波伝達媒体に突出するよう、サンプル容器を受け入れるように構成される開口部を含む、超音波処理チャンバと、超音波処理チャンバ内の超音波伝達媒体中で超音波を生成する超音波トランスデューサであって、超音波は、細胞がサンプル容器に収容されているときに細胞を溶解するために、超音波伝達媒体によって超音波トランスデューサからサンプル容器に伝達される、超音波トランスデューサと、を含む、細胞溶解装置が提供される。

いくつかの配置では、超音波トランスデューサは、少なくとも部分的に、鉛、ジルコニウム及びチタンを含む化合物である。

いくつかの配置では、超音波トランスデューサは、円形のディスク形状であり、直径１６ｍｍ、且つ厚さ０．７ｍｍを有する。

いくつかの配置では、超音波トランスデューサは、超音波トランスデューサの反対側に設けられた第１の電極及び第２の電極を含み、第１の電極、及び第２の電極は銀を含み、第１の電極と第２の電極との間の静電容量は、８００ｐＦから１３００ｐＦである。

いくつかの配置では、第１の電極は、少なくとも部分的に、ガラスコーティングで被覆されている。

いくつかの配置では、超音波トランスデューサは、シリコーンゴム製であるトランスデューサホルダによって保持される。

いくつかの配置では、超音波伝達媒体は、植物性グリセリンを含む。

いくつかの配置では、サンプル容器は、マイクロチューブである。

いくつかの配置によれば、サンプル中の細胞を溶解する方法であって、溶解されるべき細胞を含む液体サンプルをサンプル容器に入れることと、サンプル容器の一部がハウジング内の超音波処理チャンバに設けられた超音波伝達媒体に突出するように、サンプル容器を細胞溶解装置のハウジングの開口部を通して配置することと、細胞溶解装置をドライバ装置に取り付けることであって、ドライバ装置は、所定の周波数で交流駆動信号を生成し、交流駆動信号をドライバ出力端子から出力し、細胞溶解装置内の超音波トランスデューサを駆動する交流ドライバと、超音波トランスデューサが交流駆動信号によって駆動されるとき、超音波トランスデューサによって使用される動作電力を監視し、超音波トランスデューサによって使用される動作電力を示す監視信号を提供する動作電力モニタリングアレンジメントと、を含み、当該方法は、
Ａ．プロセッサによって、交流ドライバを制御して、超音波トランスデューサに対して所定の掃引周波数で交流駆動信号を出力すること、
Ｂ．プロセッサによって、監視信号に基づいて、超音波トランスデューサによって使用されている動作電力を計算すること、
Ｃ．プロセッサによって、交流ドライバを制御して、交流駆動信号を変調し、超音波トランスデューサによって使用される動作電力を最大化すること、
Ｄ．超音波トランスデューサによって使用される最大動作電力、及び交流駆動信号の掃引周波数の記録をメモリに格納すること、
Ｅ．ステップA－Dを所定の回数繰り返すことであって、各繰り返しで掃引周波数を増加させ、所定の回数の繰り返しの後において、掃引周波数が掃引開始周波数から掃引終了周波数に増加されているようにすること、
Ｆ．プロセッサによって、メモリに格納された記録から、超音波トランスデューサによって最大動作電力が使用される交流駆動信号の掃引周波数である交流駆動信号の最適周波数を特定すること、及び
Ｇ．プロセッサによって、交流ドライバを制御して、超音波トランスデューサに対して最適周波数で交流駆動信号を出力することをさらに含む、方法が提供される。

いくつかの配置では、掃引周波数を２８００ｋＨｚの掃引開始周波数から３２００ｋＨｚの掃引終了周波数に増加させながら、ステップＡ－Ｄを繰り返すことをさらに含む。

いくつかの配置では、プロセッサによって、第１の所定の期間で、最適周波数で超音波トランスデューサに交流駆動信号を出力し、第２の所定の期間で超音波トランスデューサに交流駆動信号を出力しないように交流ドライバを交互に制御することをさらに含む。

本発明がより容易に理解されるように、本発明の実施形態は、添付の図面を参照しながら、例として説明される。

いくつかの配置のシステムの斜視図である。 いくつかの配置の細胞溶解装置の斜視図である。 図２の細胞溶解装置の断面図である。 いくつかの配置のドライバ装置の斜視図である。 図４のドライバ装置の断面図である。 ＲＬＣ回路としてモデル化された圧電トランスデューサを示す図である。 ＲＬＣ回路における周波数の増加に伴うインピーダンスの変化を示すグラフである。 圧電トランスデューサがコンデンサ又はインダクタとしてどのように作用するかを示すグラフである。 いくつかの配置のシステムの動作モードのタイミングを示す表である。

本開示の態様は、添付の図面と共に読むと、以下の詳細な説明から最もよく理解される。産業界の標準的な慣行に従って、様々な特徴は縮尺通りに描かれていないことに留意されたい。実際に、様々な特徴の寸法は、議論を明確にするために任意に増加又は減少し得る。

以下の開示は、提供される主題の異なる特徴を実装するための多くの異なる実施形態、又は例を提供する。コンポーネント、濃度、用途、及び配置の具体例は、本開示を簡略化するために以下に説明される。勿論、これらは単なる例であり、限定することを意図していない。例えば、以下の説明における第１の特徴及び第２の特徴の取り付けは、第１の特徴及び第２の特徴が直接接触して取り付けられる実施形態を含んでもよく、また、第１の特徴及び第２の特徴が直接接触していなくてもよいように、第１の特徴と第２の特徴との間に追加の特徴が配置され得る実施形態を含んでもよい。加えて、本開示は、様々な例において参照番号、及び／又は文字を繰り返すことがある。この繰り返しは、単純化及び明確化のためであり、それ自体は、議論された様々な実施形態及び／又は構成間の関係を指示するものではない。

以下の開示は、代表的な配置又は例を述べている。各例は、実施形態と見なされてよく、本開示において、「配置」又は「例」への言及は、「実施形態」に変更することができる。

添付図面の図１を最初に参照すると、いくつかの配置の細胞溶解システム１は、ドライバ装置２及び細胞溶解装置３を含む。ドライバ装置２は、細胞溶解装置３に設けられた第２のインターフェースフィットアタッチメント５に解放可能に取り付けられる第１のインターフェースフィットアタッチメント４を含む。インターフェースフィットアタッチメント４、５は、図１において一般に矢印６で示されるように、細胞溶解装置３がドライバ装置２上に設置されるとき、細胞溶解装置３をドライバ装置２に解放可能に取り付けることを可能にする。

以下、細胞溶解システム１のコンポーネントを、細胞溶解装置３から順に説明する。

添付図面の図２及び図３を参照すると、いくつかの配置の細胞溶解装置３は、ハウジング７を含む。この配置では、ハウジング７は通常、円筒形であり、側壁８と、一端にある、通常、円形のカバー９と、もう一方の端にある、通常、円形のベース１０とを有する。この配置では、細胞溶解装置３は、使い捨ての単回使用カプセルである。

超音波処理チャンバ１１は、ハウジング７内に設けられる。超音波処理チャンバ１１は、少なくとも部分的に超音波伝達媒体（図示せず）で満たされている。いくつかの配置では、超音波処理チャンバ１１は、超音波伝達媒体で予め満たされている。他の配置では、超音波処理チャンバ１１は、細胞溶解装置が使用のために準備されているときに、超音波伝達媒体で満たされる。

いくつかの配置では、超音波伝達媒体は、水よりも高い音響インピーダンスを有する液体である。いくつかの配置では、植物性グリセリンが水よりも高い音響インピーダンスを有するため、超音波伝達媒体は植物性グリセリンである。

細胞溶解装置３は、超音波トランスデューサ１２を含む。超音波トランスデューサ１２の上側１３は、超音波トランスデューサ１２で発生した超音波が超音波処理チャンバ１１に向けられるように、超音波処理チャンバ１１の方を向いている。

いくつかの配置では、超音波トランスデューサ１２は、円形のディスク形状である。この配置では、超音波トランスデューサ１２は、約１６ｍｍの直径と約０．７ｍｍの厚さを有する。この配置では、超音波トランスデューサ１２は、厚さモードで振動を発生させるように分極されている。

この配置では、超音波トランスデューサ１２は、少なくとも部分的に超音波トランスデューサ１２を囲むリング形状のトランスデューサホルダ１４によって保持される。この配置では、トランスデューサホルダ１４はシリコーンゴム製である。超音波トランスデューサ１２を所定の位置に保持することとは別に、トランスデューサホルダ１４は、超音波トランスデューサ１２の振動の最小限の減衰も保証する。さらに、トランスデューサホルダ１４は、液体の超音波伝達媒体が細胞溶解装置３のベース１０から漏れ出す危険性を最小限に抑える。

いくつかの配置において、超音波トランスデューサ１２は、少なくとも部分的に、鉛、ジルコニウム及びチタンを含む化合物である。超音波トランスデューサ１２の化合物は、２．８ＭＨｚ－３．２ＭＨｚの周波数で発振するための特性を超音波トランスデューサ１２に与えるように選択される。この周波数範囲は、細胞を溶解又は破裂させる超音波を生成するために超音波トランスデューサ１２にとって好ましい周波数範囲である。

いくつかの配置において、超音波トランスデューサ１２は、上側１３の第１の電極と、超音波トランスデューサ１２の反対側に位置する下側１５の第２の電極と、を含む。いくつかの配置では、第１の電極及び第２の電極は、例えば銀スタンプ塗料の形態で、銀を含む。いくつかの配置において、第１の電極と第２の電極との間の静電容量は、８００ｐＦ－１３００ｐＦである。

いくつかの配置において、超音波トランスデューサ１２の上側１３の第１の電極は、少なくとも部分的にガラスコーティングで覆われている。ガラスコーティングは、第１の電極の材料による超音波伝達媒体の汚染の可能性を最小にし、又は防止する。また、ガラスコーティングは、例えば、細胞溶解装置３の使用時に超音波波動伝達媒体を伝わる超音波によって引き起こされるキャビテーション気泡の崩壊による第１の電極の銀の侵食も最小にし、又は防止する。

超音波トランスデューサ１２の第１及び第２の電極は、細胞溶解装置３のベース１０の下面に設けられた各々の第１及び第２の電気端子１６、１７に電気的に接続されている。

複数の突起１８、１９（図２では、そのうちの２つだけが見えている）は、細胞溶解装置３のベース１０の側面から外側に延びている。突起１８、１９は、細胞溶解装置３の第２のインターフェースフィットアタッチメント５の一部である。他の配置では、第２のインターフェースフィットアタッチメント５は、１つの突起のみを含み、さらなる配置では、第２のインターフェースフィットアタッチメント５は、２つ以上の突起を含む。

カバー９は、細胞溶解装置３のベース１０と反対側の端部に設けられる。カバー９は、通常、平面な円形の表面を提供し、ハウジング７の側壁８と一体で形成されている。この配置において、カバー９と側壁８が交差する箇所において、面取りされた縁１９がカバー９の周縁に設けられる。

カバー９には、開口部２０が設けられる。この配置では、開口部２０は、カバー９の中心に設けられる、通常、円形の開口部である。他の配置では、開口部２０は、異なる形状であってもよく、カバー９の異なる部分に設けられてもよい。

この配置では、円筒形のカラー２１が開口部２０とともに配列され、開口部２０から超音波処理チャンバ１１の内部に延びている。開口部２０及びカラー２１は、サンプル容器２２の一部が超音波処理チャンバ１１内の超音波伝達媒体内に突出するように、サンプル容器２２を受け入れるように構成されている。

いくつかの配置では、サンプル容器２２は、マイクロチューブである。いくつかの配置では、サンプル容器２２は、エッペンドルフチューブ（登録商標）である。いくつかの配置では、サンプル容器２２は、０．５ｍｌ、１．５ｍｌ又は２ｍｌの液体体積を保持するマイクロチューブ又はエッペンドルフチューブ（登録商標）である。

サンプル容器２２は、円筒形の本体部分２４に接合されている円錐形の第１の部分２３を含む。本体部分２４の遠位端には、サンプルがサンプル容器２２の中に導入され得るサンプル容器開口部２４が設けられている。キャップ２５は、本体部分２４に移動可能に取り付けられ、開口部２４を密閉してサンプルをサンプル容器２２内に保持するように構成される。

サンプル容器２２は、サンプル容器２２が開口部２０に挿入されると、開口部２０を閉鎖して密閉する。このようにして、細胞溶解装置３のハウジング７は密閉され、超音波伝達媒体をハウジング７内に保持する。いくつかの配置では、超音波処理チャンバ１１は、最初は空であり、サンプル容器２２が開口部２０に挿入される直前に、超音波処理チャンバ１１が超音波伝達媒体で満たされる。

ここで添付図面の図４及び図５を参照すると、ドライバ装置２は、ドライバ装置２の電子部品を収容するハウジング２６を含む。この配置では、ドライバ装置２は、可搬式の独立した装置である。

ハウジング２６は、メインハウジング２７と、ベース突起部２８と、を含む。メインハウジング２７は、バッテリ３０とプリント回路基板（ＰＣＢ）３１の少なくとも一部を受け入れる内部チャンバ２９を含む。ＰＣＢ３１は、ドライバ装置２のドライバ機能を提供する電子部品を担持する。

この配置では、バッテリ３０は再充電可能である。いくつかの配置では、バッテリ３０は、リチウムポリマー（ＬｉＰｏ）バッテリである。いくつかの配置では、バッテリ３０の容量は、ドライバ装置２が少なくとも２４時間動作することを可能にするのに十分な電力を提供する。この配置では、ドライバ装置２は、バッテリ３０を充電するために外部電源から電力を受け取るように構成されている充電接続部（図示せず）を含む。

いくつかの配置では、バッテリ３０は省略され、ドライバ装置２は、代わりに、外部電源から電力を受け取るための電力入力接続部を含む。いくつかの配置では、外部電源は、主電源電圧をドライバ装置２に電力を供給するための適切な電圧（例えば、５～１２Ｖ）に変換する電源アダプタである。

ベース突起部２８は、本実施形態では、ハウジング２６と比較して、厚みが減少している。ベース突起部２８は、細胞溶解装置３のベース１０を受け入れるように構成された凹部３２を含む。この配置では、凹部３２は、通常、円形である。凹部３２は、ドライバ装置２の第１のインターフェースフィットアタッチメント４を形成するために、通常、円形のチャネル３５の上に配置されるくぼみ３３、３４を含む。くぼみ３３、３４は、細胞溶解装置３上の突起１８、１９と整列するように配置される。他の実施形態では、細胞溶解装置３上の異なる数の突起に一致する異なる数のくぼみがあってもよい。

２つのドライバ出力端子３６、３７は、凹部３２の底部に設けられる。この配置では、ドライバ出力端子３６の一方は凹部３２内の中央に設けられ、他方のドライバ出力端子３７は凹部３２の側部に隣接して設けられる。この配置において、ドライバ出力端子３６、３７の各々は、凹部３２の底面から上方に突出するスプリングコンタクトプローブである。ドライバ出力端子３６、３７は、細胞溶解装置３がドライバ装置２に取り付けられたとき、細胞溶解装置３のベース１０の下面に設けられた第１及び第２の電気端子１６、１７と係合して電気的接続を形成するように配置される。いくつかの配置では、ドライバ出力端子３６、３７及び／又は電気端子１６、１７は、ニッケルの第１の３μｍ厚の層及び金の第２の０．０５μｍ厚の層で被覆されている真鍮材料である。

いくつかの配置では、ドライバ出力端子３６、３７は、凹部３２の底部を通ってＰＣＢ３１まで延び、ドライバ出力端子３６、３７は、ＰＣＢ３１及びＰＣＢ３１に設けられた電子部品との電気的接続を形成するためにはんだ付けされる。

この配置において、細胞溶解装置３は、突起１８、１９がチャネル３５と整列するまで、突起１８、１９がくぼみ３３、３４を通過した状態で細胞溶解装置３のベース１０を凹部３２に入れることによって、ドライバ装置２に解放可能に取り付けられる。次に、細胞溶解装置３は、突起１８、１９がチャネル３５内にある状態で回転される。次いで、突起１８、１９は、チャネル３５内に保持され、細胞溶解装置３をドライバ装置２に解放可能に取り付けるインターフェースフィットアタッチメントを提供する。

インターフェースフィットアタッチメント４、５は、ユーザーに対し、細胞溶解装置３をドライバ装置にロックするために細胞溶解装置３を押し、回転させることによって、細胞溶解装置３をドライバ装置２に解放可能に取り付けることを可能にする。そして、このプロセスは、溶解プロセスが終了した後、細胞溶解装置３をドライバ装置２から取り外すために、逆手順で実行される。

細胞溶解装置３が凹部３２に押し込まれると、ドライバ出力端子３６、３７は弾力的に変形し、細胞溶解装置３上の電気端子１６、１７と整列する。弾力的に変形したドライバ出力端子３６、３７は、電気端子１６、１７に押し付けられて電気的接続を形成する。このように細胞溶解装置３がドライバ装置２に解放可能に取り付けられると、細胞溶解装置３は、ドライバ装置２によって駆動され、細胞溶解装置３内の細胞を溶解させることができる。

ＰＣＢ３１には、交流ドライバ３８が設けられている。交流ドライバ３８は、所定の周波数で交流駆動信号を生成し、ドライバ出力端子３６、３７に交流駆動信号を出力して、細胞溶解装置３内の超音波トランスデューサ１２を駆動させる。いくつかの配置では、交流ドライバ３８は、Ｈブリッジ回路を含む。いくつかの配置では、Ｈブリッジ回路は、高周波数（例えば、２．８ＭＨｚ－３．２ＭＨｚの範囲の周波数）で直流を交流に変換するように接続された４つのＭＯＳＦＥＴを含む。

動作電力モニタリングアレンジメント３９は、ＰＣＢ３１に設けられる。動作電力モニタリングアレンジメント３９は、超音波トランスデューサ１２が交流駆動信号によって駆動されるときに、超音波トランスデューサ１２によって使用される動作電力を監視する。動作電力モニタリングアレンジメント３９は、超音波トランスデューサ１２によって使用されるアクティブ電力を示す監視信号を提供する。いくつかの配置において、動作電力モニタリングアレンジメント３９は、超音波トランスデューサ１２を駆動する交流駆動信号の駆動電流を感知し、感知された駆動電流を示す監視信号を提供する電流感知アレンジメントを含む。

ＰＣＢ３１は、交流ドライバ３８を制御し、動作電力モニタリングアレンジメント３９から監視信号を受信するプロセッサ４０が設けられている。ＰＣＢ３１は、プロセッサ４０による実行のための実行可能な命令を格納するメモリ４１も設けられている。

いくつかの配置では、ドライバ装置２は、超音波トランスデューサ１２が動作する周波数を制御するように構成された周波数コントローラを含む。周波数コントローラは、プロセッサ４０によって実行されると、プロセッサ４０に周波数コントローラの少なくとも１つの機能を実行させる、メモリ４１に格納された実行可能コードによって実装される。

メモリ４１は、プロセッサによって実行されると、プロセッサに、超音波トランスデューサ１２を制御し、所定の掃引周波数範囲内の複数の周波数で発振させ、サンプル容器２２内の細胞を溶解するための第１の所定の周波数と第２の所定の周波数との間にある超音波トランスデューサ１２用のドライバ周波数を選択させる実行可能命令を格納する。

いくつかの配置では、いくつかの細胞は、それらの物理的特性（サイズ、形状、細胞壁の存在など）のために異なる周波数を必要とし得るため、溶解される細胞のタイプによって周波数が決定される。

細胞を溶解するのに最適な周波数や周波数範囲がある。最適な周波数や周波数範囲は、少なくとも以下の４つのパラメータに依存する。

１．トランスデューサの製造工程
いくつかの配置において、超音波トランスデューサ１２は、圧電セラミックを含む。圧電セラミックは、化合物を混合してセラミック生地を作成することによって製造され、この混合プロセスは、製造全体を通じて一貫していない場合がある。この一貫性のなさは、硬化した圧電セラミックの共振周波数にばらつきが生じさせ得る。

圧電セラミックの共振周波数が必要な動作周波数に対応していない場合、細胞を溶解するプロセスは最適ではない。圧電セラミックの共振周波数がわずかにずれただけでも、溶解プロセスに影響を与え、システムが最適に機能しないことを意味する。

２．トランスデューサへの荷重
動作中、超音波トランスデューサ１２に付加される荷重が変化すると、超音波トランスデューサ１２の振動の全体的な変位が阻害される。超音波トランスデューサ１２の振動の最適な変位を実現するためには、ドライバ周波数を調整して、最大変位に十分な電力を供給する必要がある。

超音波トランスデューサ１２の効率に影響を与え得る荷重の種類は、トランスデューサ上の液体の量（すなわち、超音波処理チャンバ１１内の液体の量）を含み得る。

３．温度
超音波トランスデューサ１２の超音波振動は、ドライバ装置２におけるその組み立てによって部分的に減衰される。この振動の減衰は、超音波トランスデューサ１２上、及びその周辺の局所的な温度上昇を引き起こし得る。

温度の上昇は、超音波トランスデューサ１２の分子挙動の変化により、超音波トランスデューサ１２の発振に影響を与える。温度の上昇は、セラミックの分子により多くのエネルギーを与えることを意味し、一時的にその結晶構造に影響を与える。温度が下がるとその影響は逆転するが、最適な発振を維持するためには供給周波数の変調が必要である。

温度の上昇は、超音波処理チャンバ１１内の溶液の粘性も低下させるため、超音波処理チャンバ１１内の細胞の溶解を最適化するために、ドライバ周波数の変更を必要とし得る。

４．電源までの距離
超音波トランスデューサ１２の発振周波数は、超音波トランスデューサ１２と交流ドライバ３８との間の配線長によって変化し得る。電子回路の周波数は、超音波トランスデューサ４９とコントローラ２３との間の距離に反比例する。

距離パラメータは、この配置では主に固定されているが、システム１の製造プロセス中に変化し得る。従って、変動を補償し、システムの効率を最適化するために、超音波トランスデューサ１２のドライバ周波数を変更することが望ましい。

圧電トランスデューサは、図６に示すように、電子回路におけるＲＬＣ回路としてモデル化されることができる。上述の４つのパラメータは、ＲＬＣ回路の全体的なインダクタンス、キャパシタンス、及び／又は抵抗に対する変化としてモデル化され、トランスデューサに供給される共振周波数範囲を変化させてよい。回路の周波数がトランスデューサの共振点付近まで上昇すると、回路全体の対数インピーダンスは最小に落ち込み、その後、最大に上昇し、中央の範囲に落ち着く。

図７は、ＲＬＣ回路における周波数上昇に伴う全体インピーダンスの変化を説明するグラフである。図８は、圧電振動子が、第１の所定周波数ｆ_s以下の周波数では第１の容量性領域で、第２の所定周波数ｆ_p以上の周波数では第２の容量性領域で、コンデンサとして作用する様子を示している。圧電振動子は、第１及び第２の所定周波数ｆ_s、ｆ_pの間の周波数において、誘導領域でインダクタとして作用する。トランスデューサの最適な発振を維持し、したがって最大効率を維持するために、トランスデューサを流れる電流は、誘導領域内の周波数に維持される必要がある。

いくつかの配置のドライバ装置２は、細胞溶解の効率を最大化するために、圧電トランスデューサ１２の発振の周波数を誘導領域内に維持するように構成される。

ドライバ装置２は、周波数コントローラが、所定の掃引周波数範囲にわたって漸次追跡する周波数でトランスデューサをドライバする掃引動作を実行するように構成されている。換言すれば、ドライバ装置２は、所定の掃引周波数範囲にわたって、複数の異なる周波数でトランスデューサを駆動する。例えば、掃引周波数範囲の一端から他端まで所定の周波数だけ増加する周波数で駆動する。

以下により詳細に説明するように、いくつかの配置のドライバ装置２は、トランスデューサ１２を流れる電流を監視することによって、超音波トランスデューサ１２によって使用されている動作電力を決定する。

超音波（圧電）トランスデューサの機械的変形は、それに印加される交流電圧振幅と連動しており、システムの最適な機能及び送達を保証するために、最大変形が超音波トランスデューサに常に供給される必要がある。超音波トランスデューサに印加される交流電圧のパルス幅変調（ＰＷＭ）により、振動の機械的振幅は同じままである。ある配置では、システムは、システムの最適な機能と提供を保証するために、超音波トランスデューサの変形を最大化するために、交流電圧波形のデューティサイクルを積極的に調整する。

１つの方法として、デジタルアナログコンバータ（ＤＡＣ）を使って超音波トランスデューサに印加する交流電圧を変更する方法がある。超音波トランスデューサに伝達されるエネルギーは減少するが、機械的な変形も減少し、結果として最大限の変形が得られない。超音波トランスデューサにかかる実効電圧は電圧変調と同じだが、超音波トランスデューサに伝達される動作電力は劣化する。実際には、下式で与えられる。

超音波トランスデューサに送出される動作電力は、以下の通りである。

ここで、φは電流と電圧の位相のずれ、Ｉ_rmsは二乗平均平方根電流、Ｖ_rmsは二乗平均平方根電圧である。

第一高調波を考慮する場合、パルス幅変調が超音波トランスデューサに供給される電圧の持続時間を変化させ、Ｉｒｍｓが制御されるため、Ｉｒｍｓは超音波トランスデューサに印加される実電圧振幅の関数である。

この配置において、メモリ４１は、プロセッサ４０によって実行されるとき、プロセッサ４０に以下を行わせる指令を格納する。
Ａ．交流ドライバ３８を制御して、超音波トランスデューサ１２に対して所定の掃引周波数で交流駆動信号を出力する
Ｂ．監視信号に基づいて、超音波トランスデューサ１２によって使用されている動作電力を計算する
Ｃ．交流ドライバ３８を制御して、交流駆動信号を変調し、超音波トランスデューサ１２によって使用される動作電力を最大化する
Ｄ．超音波トランスデューサ１２によって使用される最大動作電力、及び交流駆動信号の掃引周波数の記録をメモリ４１に格納する
Ｅ．ステップＡ－Ｄを所定の回数繰り返すことであって、各繰り返しで掃引周波数を増加させ、所定の回数の繰り返しの後において、掃引周波数が掃引開始周波数から掃引終了周波数に増加されているようにする
Ｆ．メモリ４１に格納された記録から、超音波トランスデューサ１２によって最大動作電力が使用される交流駆動信号の掃引周波数である交流駆動信号の最適周波数を特定する、及び
Ｇ．交流ドライバ３８を制御して、超音波トランスデューサ１２に対して最適周波数で交流駆動信号を出力する

いくつかの配置では、開始掃引周波数は２８００ｋＨｚであり、終了掃引周波数は３２００ｋＨｚである。他の配置では、開始掃引周波数及び終了掃引周波数は、２８００ｋＨｚ－３２００ｋＨｚの範囲内の周波数範囲の下限及び上限の周波数である。

いくつかの配置では、プロセッサ４０は、最適周波数の１－１０％の間だけシフトされた周波数で超音波トランスデューサ１２に交流駆動信号を出力するように交流ドライバ３８を制御する。これらの配置において、周波数シフトは、超音波トランスデューサ１２が最大変位を生じる最適ドライバ周波数で連続的にドライバされるときに超音波トランスデューサ１２に生じる潜在的な損傷を最小限にすることによって、超音波トランスデューサ１２の寿命を延ばすために使用される。

いくつかの配置において、交流ドライバ３８は、超音波トランスデューサ１２によって使用される動作電力を最大化するために、パルス幅変調によって交流駆動信号を変調する。

いくつかの配置において、プロセッサ４０は、第１の所定の期間、最適な周波数で超音波トランスデューサ１２に交流駆動信号を出力し、第２の所定の期間、超音波トランスデューサ１２に交流駆動信号を出力しないように、交流ドライバ３８を交互に制御する。この超音波トランスデューサ１２の交互の活性化及び非活性化は、細胞溶解装置３内のサンプル中の細胞を溶解するプロセスを最適化することが見出されている。

いくつかの実施形態では、超音波トランスデューサ１２の最適な動作を保証するために、ドライバ装置２は再帰的モードで動作する。ドライバ装置２が再帰的モードで動作するとき、ドライバ装置２は、システムの動作中にステップＡ－Ｄの周波数の掃引を周期的に実行する。

いくつかの配置では、ドライバ装置２は、細胞溶解装置３がドライバ装置２に取り付けられると、溶解プロセスを開始するために自動的に起動する。いくつかの配置では、ドライバ装置２は、所定の期間後にライジングプロセスを自動的に停止させる。ライジングプロセスが終了すると、細胞溶解装置３はドライバ装置３から取り外される。

いくつかの配置において、プロセッサ４０は、動作モードに従って、交流駆動信号を交互に出力するように、及び交流駆動信号を出力しないように、交流ドライバ３８を制御する。いくつかの配置における１２の動作モードのタイミングが、添付図面の図９の表に示されている。

いくつかの配置では、細胞溶解装置３がドライバ装置２に取り付けられると、ドライバ装置２が自動的に作動する。他の配置では、ドライバ装置２は、ユーザーがドライバ装置２を作動及び非作動にすることを可能にするスイッチ又は他の制御装置が設けられている。

システムが起動され、所定の時間、溶解プロセスを実行したら、細胞溶解装置３は、ドライバ装置２から分離される。溶解した細胞を含む細胞溶解装置３内の液体は、ＰＣＲプロセスのような別のプロセスで使用するために除去される。細胞溶解装置３は、その後、廃棄され得る。

上述した配置は、１つの凹部３２及び一組のドライバ出力端子３６、３７を含むが、他の配置は、複数の凹部及び複数組の出力端子を含む。これらの他の配置において、ドライバ装置２は、複数の細胞溶解装置と同時に使用することができる。これらの配置において、ドライバ装置２は、複数の細胞溶解装置の各々を制御して、個別に細胞溶解を実行する。

以上、当業者が本開示の様々な態様をより良く理解できるように、いくつかの例又は実施形態の特徴を概説した。当業者は、本明細書に導入された様々な例又は実施形態の同じ目的を遂行し、及び／又は同じ利点を達成するための他のプロセス及び構造を設計又は修正するための基礎として本開示を容易に使用できることを理解するべきである。また、当業者は、そのような同等の構造が本開示の精神及び範囲から逸脱しないこと、並びに、本開示の精神及び範囲から逸脱することなく本明細書において様々な変更、置換、及び改変を行うことができることを理解する必要がある。

主題は、構造的特徴又は方法論的行為に特有の言語で説明されてきたが、添付の請求項の主題は、必ずしも上記の特定の特徴又は行為に限定されないことが理解される。むしろ、上述した具体的な特徴や行為は、特許請求の範囲の少なくとも一部を実施する例示的な形態として開示されるものである。

本明細書では、例又は実施形態の様々な動作が提供される。動作の一部又は全部が説明される順序は、これらの動作が必ずしも順序依存であることを意味するように解釈されるべきではない。代替注文は、この説明に利益をもたらすために高く評価される。さらに、すべての操作が、本明細書で提供される各実施形態に必ずしも存在するわけではないことが理解されよう。また、いくつかの例又は実施形態において、すべての操作が必要であるとは限らないことも理解されよう。

さらに、本明細書において、「例示的な」は、例、インスタンス、イラストレーションなどとして役立つことを意味し、必ずしも有利であるとは限らないという意味で使用される。本願で使用される「又は」は、排他的な「又は」ではなく、包括的な「又は」を意味することが意図される。また、本願及び添付の特許請求の範囲で使用される「ａ」及び「ａｎ」は、他に指定されない限り、又は文脈から単数形を指向することが明らかでない限り、一般に「１つ又は複数」を意味するものと解釈される。さらに、「含む」、「有する」、「有する」、「有する」、又はそれらの変形が使用される限り、かかる用語は、用語「含む」と同様の方法で包括的であることを意図している。また、特に断らない限り、「第１」、「第２」などは、時間的側面、空間的側面、順序などを示唆することを意図していない。むしろ、このような用語は、特徴、要素、アイテムなどの識別子、名称などとして使用されるに過ぎない。例えば、第１の要素及び第２の要素は、一般に、要素Ａ及び要素Ｂ、又は２つの異なる要素もしくは２つの同一の要素、又は同一の要素に対応する。

また、本開示は、１つ以上の実施態様に関して示され、説明されてきたが、本明細書及び付属図面の読解及び理解に基づき、当業者の他の者には、同等の変更及び修正が生じるであろう。本開示は、すべてのそのような変更及び修正を含み、以下の請求項の範囲によってのみ制限される。特に、上述した特徴（例えば、要素、資源など）によって実行される様々な機能に関して、そのような特徴を説明するために使用される用語は、特に示されない限り、開示された構造と構造的に同等ではないとしても、説明された特徴の特定の機能を実行する任意の特徴（例えば、機能的に同等であるもの）に対応することが意図される。加えて、本開示の特定の特徴は、いくつかの実施態様のうちの１つに関してのみ開示されたかもしれないが、かかる特徴は、任意の所与の又は特定の用途にとって所望かつ有利であるように、他の実施態様の１又は複数の他の特徴と組み合わされるかもしれない。

本明細書に記載された主題及び機能的動作の例又は実施形態は、本明細書に開示された構造及びそれらの構造的等価物を含むデジタル電子回路、又はコンピュータソフトウェア、ファームウェア、又はハードウェアで、あるいはそれらの１つ又は複数の組み合わせで実装することが可能である。

いくつかの例又は実施形態は、データ処理装置による実行のために、又はデータ処理装置の動作を制御するために、コンピュータ可読媒体上に符号化されたコンピュータプログラム命令の１つ又は複数のモジュールを使用して実装される。コンピュータ可読媒体は、コンピュータシステム又は組込みシステム内のハードドライブなどの製造品とすることができる。コンピュータ可読媒体は、有線又は無線ネットワークを介したコンピュータプログラム命令の１つ又は複数のモジュールの配信などによって、別々に取得し、後にコンピュータプログラム命令の１つ又は複数のモジュールで符号化することができる。コンピュータ可読媒体は、機械可読記憶装置、機械可読記憶基板、記憶装置、又はそれらの１つ以上の組合せとすることができる。

「計算装置」及び「データ処理装置」という用語は、一例として、プログラマブルプロセッサ、コンピュータ、又は複数のプロセッサ若しくはコンピュータを含む、データを処理するための全ての装置、デバイス、及びマシンを包含する。装置は、ハードウェアに加えて、当該コンピュータプログラムの実行環境を構築するコード、例えば、プロセッサファームウェア、プロトコルスタック、データベース管理システム、オペレーティングシステム、ランタイム環境、又はそれらの１つ以上の組合せを構成するコードを含むことができる。さらに、本装置は、ウェブサービス、分散コンピューティング、グリッドコンピューティング基盤など、様々な異なるコンピューティングモデル基盤を採用することができる。

本明細書に記載されたプロセス及び論理フローは、１つ以上のコンピュータプログラムを実行する１つ以上のプログラマブルプロセッサによって、入力データに対して動作し、出力を生成することによって機能を実行することが可能である。

コンピュータプログラムの実行に適したプロセッサには、一例として、汎用及び特殊目的のマイクロプロセッサ、及びあらゆる種類のデジタル・コンピュータの任意の１つ又は複数のプロセッサが含まれる。一般に、プロセッサは、読み取り専用メモリ、ランダムアクセスメモリ、又はその両方から命令とデータを受け取ることになる。コンピュータの本質的な要素は、命令を実行するためのプロセッサと、命令とデータを格納するための１つ以上のメモリ装置である。一般に、コンピュータは、データを格納するための１つ以上の大容量記憶装置、例えば、磁気ディスク、光磁気ディスク、又は光ディスクからデータを受信するか、又はその両方にデータを転送するように動作可能に結合される、又は含むことになる。しかし、コンピュータは、そのようなデバイスを有する必要はない。コンピュータプログラム命令及びデータを格納するのに適したデバイスは、不揮発性メモリ、メディア及びメモリデバイスのすべての形態を含む。

本明細書において、「含む」は「含む、又は構成する」を意味し、「含んでいる」は「含む、又は構成する」を意味する。

前述の説明、又は以下の請求項、又は添付図面に開示された特徴は、それらの具体的な形態で、又は開示された機能を実行するための手段、又は開示された結果を達成するための方法又はプロセスの観点から適宜表現され、別々に、又はそれらの特徴の任意の組み合わせで、その多様な形態で本発明の実現に利用され得る。

Claims (20)

1. ドライバ装置を備える細胞溶解システムであって、
   前記ドライバ装置は、
   前記ドライバ装置と細胞溶解装置との間の電気的な接続を提供し、前記細胞溶解装置内の超音波トランスデューサを駆動させる複数のドライバ出力端子と、
   所定の周波数で交流駆動信号を生成し、前記交流駆動信号を前記ドライバ出力端子から出力して、前記細胞溶解装置内の前記超音波トランスデューサを駆動する交流ドライバと、
   前記超音波トランスデューサが前記交流駆動信号によって駆動されるとき、前記超音波トランスデューサによって使用される動作電力を監視し、前記超音波トランスデューサによって使用される前記動作電力を示す監視信号を提供する動作電力モニタリングアレンジメントと、
   前記交流ドライバを制御し、前記動作電力モニタリングアレンジメントから前記監視信号を受信するプロセッサと、
   メモリであって、前記プロセッサによって実行されると、前記プロセッサに対し、
   Ａ．前記交流ドライバを制御して、前記超音波トランスデューサに対して所定の掃引周波数で交流駆動信号を出力すること、
   Ｂ．前記監視信号に基づいて、前記超音波トランスデューサによって使用されている前記動作電力を計算すること、
   Ｃ．前記交流ドライバを制御して、前記交流駆動信号を変調し、前記超音波トランスデューサによって使用される前記動作電力を最大化すること、
   Ｄ．前記超音波トランスデューサによって使用される前記最大動作電力、及び前記交流駆動信号の前記掃引周波数の記録を前記メモリに格納すること、
   Ｅ．ステップA－Dを所定の回数繰り返すことであって、各繰り返しで前記掃引周波数を増加させ、前記所定の回数の繰り返しの後において、前記掃引周波数が掃引開始周波数から掃引終了周波数に増加されているようにすること、
   Ｆ．前記メモリに格納された記録から、前記超音波トランスデューサによって前記最大動作電力が使用される前記交流駆動信号の前記掃引周波数である前記交流駆動信号の最適周波数を特定すること、及び
   Ｇ．前記交流ドライバを制御して、前記超音波トランスデューサに対して前記最適周波数で交流駆動信号を出力すること
   を実行させる指令を格納する前記メモリと、
   を含む、細胞溶解システム。
2. 前記動作電力モニタリングアレンジメントは、前記超音波トランスデューサを駆動する前記交流駆動信号の駆動電流を感知する電流感知アレンジメントを備え、前記動作電力モニタリングアレンジメントは、感知された駆動電流を示す監視信号を提供する、請求項１に記載の細胞溶解システム。
3. 前記メモリは、前記プロセッサによって実行されると、前記プロセッサに対し、前記掃引周波数を２８００ｋＨｚの掃引開始周波数から３２００ｋＨｚの掃引終了周波数に増加させながら、ステップＡ－Ｄを繰り返すことを実行させる指令を格納する、請求項１又は２に記載の細胞溶解システム。
4. 前記メモリは、前記プロセッサによって実行されると、前記プロセッサに対し、ステップＧにおいて、前記最適周波数の１－１０％程度ずらされた周波数で前記交流駆動信号を前記超音波トランスデューサに出力するように前記交流ドライバを制御することを実行させる指令を格納する、請求項１から３のいずれか一項に記載の細胞溶解システム。
5. 前記交流ドライバは、前記超音波トランスデューサによって使用される前記動作電力を最大化するために、前記交流駆動信号をパルス幅変調する、請求項１から４のいずれか一項に記載の細胞溶解システム。
6. 前記メモリは、前記プロセッサによって実行されると、前記プロセッサに対し、第１の所定の期間で、前記最適周波数で前記超音波トランスデューサに前記交流駆動信号を出力し、第２の所定の期間で前記超音波トランスデューサに前記交流駆動信号を出力しないように前記交流ドライバを交互に制御することを実行させる指令を格納する、請求項１から５のいずれか一項に記載の細胞溶解システム。
7. 前記メモリは、前記プロセッサによって実行されると、前記プロセッサに対し、下表から選択される動作モードに従って、前記交流駆動信号を交互に出力すること、及び前記交流駆動信号を出力しないことを実行させる指令を格納する、請求項６に記載の細胞溶解システム。
   

   
8. 前記細胞溶解システムは、前記ドライバ装置に解放可能に取り付けられる細胞溶解装置をさらに備え、前記細胞溶解装置は、
   ハウジングと、
   前記複数のドライバ出力端子と電気的に接続される複数の電気端子と、
   前記ハウジング内に設けられた超音波処理チャンバであり、前記超音波処理チャンバは、少なくとも一部が超音波伝達媒体で満たされ、前記ハウジングは、サンプル容器の一部が前記超音波伝達媒体に突出するよう、前記サンプル容器を受け入れるように構成される開口部を含む、超音波処理チャンバと、
   前記超音波処理チャンバ内の超音波伝達媒体中で超音波を生成する超音波トランスデューサであって、前記超音波は、細胞がサンプル容器に収容されているときに前記細胞を溶解するために、超音波伝達媒体によって前記超音波トランスデューサからサンプル容器に伝達される、超音波トランスデューサと、
   をさらに備える、請求項１から７のいずれか一項に記載の細胞溶解システム。
9. 前記ドライバ装置は第１のインターフェースフィットアタッチメントを備え、前記細胞溶解装置は第２のインターフェースフィットアタッチメントを備え、前記第１のインターフェースフィットアタッチメントは、前記細胞溶解装置を前記ドライバ装置に解放可能に取り付けるために、前記第２のインターフェースフィットアタッチメントに解放可能に取り付けられる、請求項８に記載の細胞溶解システム。
10. 細胞溶解装置であって、
    ハウジングと、
    前記ハウジング内に設けられた超音波処理チャンバであり、前記超音波処理チャンバは、少なくとも一部が超音波伝達媒体で満たされ、前記ハウジングは、サンプル容器の一部が前記超音波伝達媒体に突出するよう、前記サンプル容器を受け入れるように構成される開口部を含む、超音波処理チャンバと、
    前記超音波処理チャンバ内の超音波伝達媒体中で超音波を生成する超音波トランスデューサであって、前記超音波は、細胞がサンプル容器に収容されているときに前記細胞を溶解するために、超音波伝達媒体によって前記超音波トランスデューサからサンプル容器に伝達される、超音波トランスデューサと、
    を備える、細胞溶解装置。
11. 前記超音波トランスデューサは、少なくとも部分的に、鉛、ジルコニウム及びチタンを含む化合物である、請求項１０に記載の細胞溶解装置。
12. 前記超音波トランスデューサは、円形のディスク形状であり、直径１６ｍｍ、且つ厚さ０．７ｍｍを有する、請求項１０又は請求項１１に記載の細胞溶解装置。
13. 前記超音波トランスデューサは、前記超音波トランスデューサの反対側に設けられた第１の電極及び第２の電極を備え、前記第１の電極、及び前記第２の電極は銀を含み、前記第１の電極と前記第２の電極との間の静電容量は、８００ｐＦから１３００ｐＦである、請求項１０から１２のいずれか一項に記載の細胞溶解装置。
14. 前記第１の電極は、少なくとも部分的に、ガラスコーティングで被覆されている、請求項１３に記載の細胞溶解装置。
15. 前記超音波トランスデューサは、シリコーンゴム製であるトランスデューサホルダによって保持される、請求項１０から１４のいずれか一項に記載の細胞溶解装置。
16. 前記超音波伝達媒体は、植物性グリセリンを含む、請求項１０から１５のいずれか一項に記載の細胞溶解装置。
17. 前記サンプル容器は、マイクロチューブである、請求項１０から１６のいずれか一項項に記載の細胞溶解装置。
18. サンプル中の細胞を溶解する方法であって、
    溶解されるべき細胞を含む液体サンプルをサンプル容器に入れることと、
    前記サンプル容器の一部がハウジング内の超音波処理チャンバに設けられた超音波伝達媒体に突出するように、前記サンプル容器を細胞溶解装置の前記ハウジングの開口部を通して配置することと、
    前記細胞溶解装置をドライバ装置に取り付けることであって、前記ドライバ装置は、
    所定の周波数で交流駆動信号を生成し、前記交流駆動信号をドライバ出力端子から出力し、前記細胞溶解装置内の超音波トランスデューサを駆動する交流ドライバと、
    前記超音波トランスデューサが前記交流駆動信号によって駆動されるとき、前記超音波トランスデューサによって使用される動作電力を監視し、前記超音波トランスデューサによって使用される前記動作電力を示す監視信号を提供する動作電力モニタリングアレンジメントと、
    を備え、
    前記方法は、
    Ａ．プロセッサによって、前記交流ドライバを制御して、前記超音波トランスデューサに対して所定の掃引周波数で交流駆動信号を出力すること、
    Ｂ．前記プロセッサによって、前記監視信号に基づいて、前記超音波トランスデューサによって使用されている前記動作電力を計算すること、
    Ｃ．前記プロセッサによって、前記交流ドライバを制御して、前記交流駆動信号を変調し、前記超音波トランスデューサによって使用される前記動作電力を最大化すること、
    Ｄ．前記超音波トランスデューサによって使用される前記最大動作電力、及び前記交流駆動信号の前記掃引周波数の記録をメモリに格納すること、
    Ｅ．ステップＡ－Ｄを所定の回数繰り返すことであって、各繰り返しで前記掃引周波数を増加させ、前記所定の回数の繰り返しの後において、前記掃引周波数が掃引開始周波数から掃引終了周波数に増加されているようにすること、
    Ｆ．前記プロセッサによって、前記メモリに格納された記録から、前記超音波トランスデューサによって前記最大動作電力が使用される前記交流駆動信号の前記掃引周波数である前記交流駆動信号の最適周波数を特定すること、及び
    Ｇ．前記プロセッサによって、前記交流ドライバを制御して、前記超音波トランスデューサに対して前記最適周波数で交流駆動信号を出力すること
    をさらに備える、方法。
19. 前記掃引周波数を２８００ｋＨｚの掃引開始周波数から３２００ｋＨｚの掃引終了周波数に増加させながら、ステップＡ－Ｄを繰り返すことをさらに備える、請求項１８に記載の方法。
20. 前記プロセッサによって、第１の所定の期間で、前記最適周波数で前記超音波トランスデューサに前記交流駆動信号を出力し、第２の所定の期間で前記超音波トランスデューサに前記交流駆動信号を出力しないように前記交流ドライバを交互に制御することをさらに備える、請求項１８又は１９に記載の方法。

Images