JP4951669B2 - 細胞またはウイルスの迅速な破壊のための装置および方法 - Google Patents
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Description
この出願は、2001年10月4日に出願された米国特許出願番号09/972,221からの優先権を主張し、これらの開示は、本明細書中に参考として援用される。
本発明は、細胞またはウイルスを迅速に破壊するための装置および方法に関する。
細胞またはウイルスからの核酸の抽出は、分子生物および生物医学的診断薬の分野における多くの適用に対して必須の仕事である。一旦、細胞から放出されると、核酸は、遺伝子分析(例えば、配列決定、病原体の同定および病原体の定量、核酸変異分析、ゲノム分析、遺伝子発現研究、薬理学的モニタリング、薬物開発のためのDNAライブラリーの保存など)のために使用され得る。遺伝子分析としては、代表的に、公知の技術を使用する核酸増幅および核酸検出が挙げられる。例えば、公知のポリヌクレオチド増幅反応としては、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)、リガーゼ連鎖反応(LCR)、QBレプリカーゼ増幅(QBR)、自己維持配列複製(self−sustained sequence replication)(3SR)、鎖置換増幅(SDA)、「分枝鎖」DNA増幅、連結活性転写(ligation activated transcription)(LAT)、核酸配列ベースの増幅(NASBA)、ローリングサークル増幅(rolling circle amplification)(RCA)、修復鎖反応(RCR)、およびサイクリングプローブ反応(cycling probe reaction)(CPR)が挙げられる。
本発明は、細胞またはウイルスを破壊して、そこから核酸を放出するための改良された装置および方法を提供する。
(項目1)
細胞またはウイルスを破壊するための装置であって、該装置は、以下:
a)細胞またはウイルスを保持するためのチャンバを有する容器であって、ここで、該容器は、該チャンバを規定する少なくとも一つの壁を備え、そして、ここで、該壁は、該チャンバに対する外部表面を有する、容器;
b)トランスデューサーデバイスであって、該トランスデューサーデバイスが該壁に結合される場合、該チャンバ中で圧力波または圧力パルスを発生するのに十分な操作周波数および操作振幅で振動するためのトランスデューサーデバイス;
c)該壁内に圧力を作り出すために十分な前負荷力で該壁の外部表面に該トランスデューサーデバイスを結合するための手段;
を備え、
ここで、該壁が、該前負荷力によって圧力を加えられる場合、該壁の固有周波数は、該トランスデューサーデバイスの該操作周波数に等しいか、または該トランスデューサーデバイスの該操作周波数と該トランスデューサーデバイスの該操作周波数の50%未満で異なる、
装置。
(項目2)
項目1に記載の装置であって、ここで、上記操作周波数は、超音波である、装置。
(項目3)
項目2に記載の装置であって、ここで、上記トランスデューサーデバイスは、上記壁に結合される先端を有する超音波ホーンを備え、そして、ここで、上記操作周波数は、該ホーンの共鳴周波数である、装置。
(項目4)
項目1に記載の装置であって、ここで、上記トランスデューサーデバイスは、圧電スタックを備える、装置。
(項目5)
項目1に記載の装置であって、ここで、上記壁は、上記トランスデューサーデバイスに関しドーム型および凸状である、装置。
(項目6)
項目1に記載の装置であって、ここで、上記壁は、上記トランスデューサーデバイスに対し球状および凸状である、装置。
(項目7)
項目1に記載の装置であって、ここで、上記壁は、平らである、装置。
(項目8)
項目7に記載の装置であって、ここで、上記壁は、中心部分および該中心部分から半径方向に延びる剛性リブを備える、装置。
(項目9)
項目1に記載の装置であって、上記細胞またはウイルスを破壊するための上記チャンバ中にビーズをさらに包含する、装置。
(項目10)
項目1に記載の装置であって、ここで、上記チャンバは、該チャンバを通るサンプルの流れを可能なように配置される少なくとも二つの口を有し、ここで、該装置は、該サンプルが、該チャンバを通って流れる場合、上記細胞またはウイルスを破壊するために、該チャンバ中に固層物質をさらに備える、装置。
(項目11)
項目1に記載の装置であって、ここで、上記壁が、上記前負荷力によって圧縮される場合、壁の固有周波数は、上記トランスデューサーデバイスの上記操作周波数に等しいか、または該トランスデューサーデバイスの該操作周波数と該トランスデューサーデバイスの該操作周波数の25%未満で異なる、装置。
(項目12)
項目1に記載の装置であって、ここで、上記壁が、上記前負荷力によって圧縮をかけられる場合、該壁の上記固有周波数は、上記トランスデューサーデバイスの上記操作周波数に等しいか、または該トランスデューサーデバイスの該操作周波数と該トランスデューサーデバイスの該操作周波数の10%未満で異なる、装置。
(項目13)
項目1、11、または12のいずれかの一項に記載の装置であって、ここで、上記壁が、上記前負荷力によって圧縮をかけられる場合、該壁の上記固有周波数は、上記トランスデューサーデバイスの上記操作周波数より小さいか、または該操作周波数と等しい、装置。
(項目14)
項目1に記載の装置であって、ここで、上記トランスデューサーデバイスの上記操作周波数は、20〜120kHzの範囲であり、該トランスデューサーデバイスの振動動作の振幅は、5〜60マイクロメートルの範囲であり、そして上記前負荷力は、2〜50Nの範囲である、装置。
(項目15)
項目1に記載の装置であって、ここで、上記壁に上記トランスデューサーデバイスを結合するための手段は、上記容器および上記トランスデューサーデバイスを互いに対して保持するための支持構造を備え、そして該トランスデューサーデバイスの振動表面は、該壁の外部表面と接触し、該支持構造は、上記前負荷力を提供するための弾性体を備える、装置。
(項目16)
項目15に記載の装置であって、ここで、上記弾性体は、バネを含む、装置。
(項目17)
項目1に記載の装置であって、ここで、上記壁に上記トランスデューサーデバイスの上記振動表面を結合するための上記手段は、クランプを含む、装置。
(項目18)
細胞またはウイルスを破壊するための方法であって、該方法は、以下:
a)容器のチャンバ中で該細胞または該ウイルスを含む液体またはゲルを保持する工程であって、ここで、該容器は、該チャンバを規定する少なくとも一つの壁を備え、そしてここで、該壁は、該チャンバに対する外部表面を有する、工程;
b)該壁の中に圧力を作り出すために十分な前負荷力で該壁の該外部表面にトランスデューサーデバイスを結合する工程;ならびに
c)該チャンバ中で圧力波または圧力パルスを発生するのに十分な周波数および振幅で該トランスデューサーデバイスを操作する工程;
を包含し、ここで、該壁が、該前負荷力によって圧力をかけられる場合、該壁の固有周波数は、該トランスデューサーデバイスの操作周波数に等しいか、または該トランスデューサーデバイスの操作周波数と該トランスデューサーデバイスの操作周波数の50%未満で異なる、
方法。
(項目19)
項目18に記載の方法であって、ここで、上記操作周波数は、超音波である、方法。
(項目20)
項目18に記載の方法であって、ここで、上記トランスデューサーデバイスは、上記壁に結合される先端を有する超音波ホーンを備え、そして、ここで、上記操作周波数は、該ホーンの共鳴周波数である、方法。
(項目21)
項目18に記載の方法であって、ここで、上記トランスデューサーデバイスは、圧電スタックを備える、方法。
(項目22)
項目18に記載の方法であって、ここで、上記壁は、上記トランスデューサーデバイスに対してドーム型かつ凸状である、方法。
(項目23)
項目18に記載の方法であって、ここで、上記壁は、上記トランスデューサーデバイスに対して球状かつ凸状である、方法。
(項目24)
項目18に記載の方法であって、ここで、上記壁は、平らである、方法。
(項目25)
項目24に記載の方法であって、ここで、上記壁は、中心部分および該中心部分から半径方向に延びる剛性リブを備える、方法。
(項目26)
項目18に記載の方法であって、上記チャンバ中でビーズを撹拌して上記細胞または上記細胞を破壊する工程をさらに包含する、方法。
(項目27)
項目18に記載の方法であって、上記細胞または上記ウイルスを含む流体サンプルを押出すことによって、上記チャンバ中の固相材上に該細胞または該ウイルスを捕捉して、該チャンバを通って流す工程をさらに包含する、方法。
(項目28)
項目18に記載の方法であって、ここで、上記壁が、上記前負荷力によって圧力をかけられる場合、該壁の上記固有周波数は、上記トランスデューサーデバイスの上記操作周波数に等しいか、または該トランスデューサーデバイスの該操作周波数の25%未満で該トランスデューサーデバイスの該操作周波数とは異なる、方法。
(項目29)
項目18に記載の方法であって、ここで、上記壁が、上記前負荷力によって圧力をかけられる場合、該壁の上記固有周波数は、上記トランスデューサーデバイスの上記操作周波数に等しいか、または該トランスデューサーデバイスの該操作周波数の10%未満で、該トランスデューサーデバイスの該操作周波数とは異なる、方法。
(項目30)
項目18、28、または29のいずれか一項に記載の方法であって、ここで、上記壁が、上記前負荷力によって圧力をかけられる場合、該壁の上記固有周波数は、上記トランスデューサーデバイスの該操作周波数未満か、または該操作周波数と等しい、方法。
(項目31)
項目18に記載の方法であって、ここで、上記トランスデューサーデバイスの操作周波数は、20〜120kHzの範囲であり、該トランスデューサーデバイスの振動動作の振幅は、5〜60マイクロメートルの範囲であり、そして上記前負荷力は、2〜50Nの範囲である、方法。
本発明は、細胞またはウイルスを破壊するための装置および方法を提供する。細胞は、動物細胞、植物細胞、胞子、細菌または微生物であり得る。ウイルスは、RNA核またはDNA核を取り巻くタンパク質コートを有する任意の型の感染性薬剤であり得る。
ドーム型のチャンバ壁が、現在好ましいが、この壁は、代替的な形状(例えば、剛性リブを含むか、平らであるか、または異なる厚さ部分を有する、壁)を有し得る。例えば、一つの代替的実施形態において、チャンバ壁は、平らな円形ディスクの形態を有する。この平らな壁への前負荷力の適用は、非圧力状態でその固有周波数を超えてその固有周波数を増加させる張力を作り出す。この壁の寸法は、この壁が前負荷力によって圧縮される場合、この壁の固有周波数が、トランスデューサーデバイスの操作周波数に等しいか、またはこのトランスデューサーデバイスの操作周波数の50%未満、より好ましくはこのトランスデューサーデバイスの操作周波数の25%未満、そして最も好ましくはこのトランスデューサーデバイスの操作周波数の10%未満、このトランスデューサーデバイスの操作周波数とは異なるように選択される。この平らなチャンバ壁についての寸法を選択する際に、壁の厚さは、好ましくは0.25〜1mmの範囲である。この壁の厚さが、0.25mmより薄い場合、平らな壁は、弱すぎ得る。この壁の厚さが、1mmより厚い場合、この壁は、トランスデューサーデバイスの振動運動に応答して適切に偏向させるには堅すぎ得る。
Claims (14)
- 細胞またはウイルスを破壊するための方法であって、該方法は、以下:
a)容器のチャンバ中で該細胞または該ウイルスを含む液体またはゲルを保持する工程であって、ここで、該容器は、該チャンバを規定する少なくとも一つの壁を備え、そしてここで、該壁は、該チャンバに対する外部表面を有する、工程;
b)該壁の中に圧力を作り出すために十分な前負荷力で該壁の該外部表面にトランスデューサーデバイスを結合する工程;ならびに
c)該チャンバ中で圧力波または圧力パルスを発生するのに十分な周波数および振幅で該トランスデューサーデバイスを操作する工程;
を包含し、ここで、該壁が、該前負荷力によって圧力をかけられる場合、該壁の固有周波数は、該トランスデューサーデバイスの操作周波数に等しいか、または該トランスデューサーデバイスの操作周波数と該トランスデューサーデバイスの操作周波数の50%未満で異なる、
方法。 - 請求項1に記載の方法であって、ここで、前記操作周波数は、超音波である、方法。
- 請求項1に記載の方法であって、ここで、前記トランスデューサーデバイスは、前記壁に結合される先端を有する超音波ホーンを備え、そして、ここで、前記操作周波数は、該ホーンの共鳴周波数である、方法。
- 請求項1に記載の方法であって、ここで、前記トランスデューサーデバイスは、圧電スタックを備える、方法。
- 請求項1に記載の方法であって、ここで、前記壁は、前記トランスデューサーデバイスに対してドーム型かつ凸状である、方法。
- 請求項1に記載の方法であって、ここで、前記壁は、前記トランスデューサーデバイスに対して球状かつ凸状である、方法。
- 請求項1に記載の方法であって、ここで、前記壁は、平らである、方法。
- 請求項7に記載の方法であって、ここで、前記壁は、中心部分および該中心部分から半径方向に延びる剛性リブを備える、方法。
- 請求項1に記載の方法であって、前記チャンバ中でビーズを撹拌して前記細胞または前記細胞を破壊する工程をさらに包含する、方法。
- 請求項1に記載の方法であって、前記細胞または前記ウイルスを含む流体サンプルを押出すことによって、前記チャンバ中の固相材上に該細胞または該ウイルスを捕捉して、該チャンバを通って流す工程をさらに包含する、方法。
- 請求項1に記載の方法であって、ここで、前記壁が、前記前負荷力によって圧力をかけられる場合、該壁の前記固有周波数は、前記トランスデューサーデバイスの前記操作周波数に等しいか、または該トランスデューサーデバイスの該操作周波数の25%未満で該トランスデューサーデバイスの該操作周波数とは異なる、方法。
- 請求項1に記載の方法であって、ここで、前記壁が、前記前負荷力によって圧力をかけられる場合、該壁の前記固有周波数は、前記トランスデューサーデバイスの前記操作周波数に等しいか、または該トランスデューサーデバイスの該操作周波数の10%未満で、該トランスデューサーデバイスの該操作周波数とは異なる、方法。
- 請求項1、11、または12のいずれか一項に記載の方法であって、ここで、前記壁が、前記前負荷力によって圧力をかけられる場合、該壁の前記固有周波数は、前記トランスデューサーデバイスの該操作周波数未満か、または該操作周波数と等しい、方法。
- 請求項1に記載の方法であって、ここで、前記トランスデューサーデバイスの操作周波数は、20〜120kHzの範囲であり、該トランスデューサーデバイスの振動動作の振幅は、5〜60マイクロメートルの範囲であり、そして前記前負荷力は、2〜50Nの範囲である、方法。
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