JP2023538222A - 磁気要素及び回転相対運動による試料の溶解 - Google Patents
磁気要素及び回転相対運動による試料の溶解 Download PDFInfo
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Abstract
Description
さらなる例は、溶解装置を含み、チャンバの外側の磁気要素、例えば外部磁石の極性は、磁気アクチュエータの回転運動を開始するために溶解チャンバに対して互いに反対である。
試料:微生物を含む物質(しばしば液体)を導入する。
溶解:外側細胞膜を損傷することによる細胞の破壊。
溶解粒子の例としての微粒子/ビーズ:例えば、ガラス、シリカジルコニア、ジルコニア、金属又は他のセラミック及びガラス材料の典型的な直径0.1mm~3mmの球状要素。
磁気アクチュエータ:小さな共回転磁石、例えば外部磁場によって作動するロッド磁石。
溶解チャンバ:溶解プロセスが行われる、例えばカートリッジ上のチャンバは、例えば粒子及び少なくとも1つの磁気アクチュエータを含む。
外部磁石:例えば、チャンバの外側、例えばカートリッジの上方又は下方に、例えば静的に配置することができる永久磁石又は電磁石。
2つの磁石の極性:(Δr、Δφ、例えば半径方向及び回転中心に対する方位角)に対するN極及びS極の向き-例えばチャンバとチャンバ外部の磁気要素との間の回転相対運動の円形経路に対する溶解チャンバの拡張。
回転運動:例えば、それ自体の軸、例えば、それ自体の軸の少なくとも1つの周りの磁気アクチュエータの運動を表す。
並進運動:所与の時間における剛体、例えば磁気アクチュエータのすべての点の同じ変位を表す。すべての点の速度及び加速度は同一であり、それらは平行な軌道上を移動する。
チャンバ、例えば溶解チャンバに対する外部、例えば静的磁気要素の異なる極性によるチャンバ内の磁石、例えば磁気アクチュエータの誘導された並進及び回転運動は、チャンバ内の試料、特にチャンバ内の粒子とのはるかに良好な混合をもたらす。したがって、統計的平均において、微生物の大部分は、摩擦、衝撃及び剪断運動を受ける可能性がある。これにより、非常に効率的な溶解を実現することができる。分子診断(迅速)試験では、試料調製及び分析に必要な時間を含む要因「結果までの時間」が決定的な要因である。効率的で迅速な溶解により、この必須の工程で多くの時間を節約することができる。
[1]Kido、Horacioら「A novel,compact disk-like centrifugal microfluidics system for cell lysis and sample homogenization」、Colloids and Surfaces B:Biointerfaces 58.1(2007):44-51。
[2]Siegrist、Jonathanら「Validation of a centrifugal microfluidic sample lysis and homogenization platform for nucleic acid extraction with clinical samples」、Lab on a Chip 10.3(2010):363-371。
Claims (24)
- 溶解装置であって、
試料を受け入れるためのチャンバと、
チャンバ内に設置された少なくとも1つの磁気アクチュエータと、
前記チャンバの外側に配置された少なくとも2つの磁気要素と、
前記チャンバ及び前記チャンバの外側に配置された前記磁気要素との間で回転相対運動を行うための駆動手段であって、前記チャンバが前記チャンバの外側に配置された前記磁気要素を連続的に通過し、前記磁気要素の極性が、前記回転相対運動の前記円形経路に対して反対であり、それにより、前記チャンバ内に設置された前記磁気アクチュエータが、並進及び回転の両方で移動されて、前記試料の溶解を行う、駆動手段と、を備え、
前記チャンバは、前記チャンバ内に設置された前記少なくとも1つの磁気アクチュエータが並進及び回転の両方で移動することを可能にするように構成される、溶解装置。 - 前記磁気要素が、磁極であるか、又は各磁気要素が磁石である、請求項1に記載の溶解装置。
- 前記回転相対運動とは無関係に、前記チャンバの外側に配置された前記少なくとも2つの磁気要素から前記チャンバ内に配置された前記磁気アクチュエータに作用する前記磁場を少なくとも低減するように構成される、請求項1又は2に記載の溶解装置。
- 前記チャンバと、前記チャンバの外側に配置された前記少なくとも2つの磁気要素との間の距離を、前記回転相対運動とは無関係に変更するための作動手段をさらに備える、請求項3に記載の溶解装置。
- 前記作動手段が、前記チャンバの外側に配置された前記少なくとも2つの磁気要素を前記回転平面に対して垂直に移動させるように構成されている、請求項4に記載の溶解装置。
- 前記作動手段が、前記回転相対運動とは無関係に、前記チャンバの外側に配置された前記少なくとも2つの磁気要素を前記回転平面に平行に移動させるように構成されている、請求項4又は5に記載の溶解装置。
- 前記チャンバの外側に配置された前記少なくとも2つの磁気要素が、制御可能及び/又は可変電磁石である、請求項1から6のいずれか一項に記載の溶解装置。
- 前記溶解装置が、前記チャンバ内に設置された少なくとも1つの溶解粒子を含む、請求項1から7のいずれか一項に記載の溶解装置。
- 前記少なくとも1つの溶解粒子が、0.5mm未満の最大寸法を含む、請求項8に記載の溶解装置。
- 前記チャンバの外側に配置された前記少なくとも2つの磁気要素が、前記溶解時に静止し、前記駆動手段が、前記チャンバの外側に設置された前記磁気要素に対する回転軸に対して前記チャンバを回転させるように構成される、請求項1から9のいずれか一項に記載の溶解装置。
- 前記チャンバが、ダイヤフラムを備える、請求項1から10のいずれか一項に記載の溶解装置。
- 前記溶解装置が、前記チャンバの温度を変化させるように構成されたテンパリング手段を備える、請求項1から11のいずれか一項に記載の溶解装置。
- 前記チャンバの外側の前記少なくとも2つの磁気要素が、互いに対して20°~180°の回転平面内の角度で配置される、請求項1から12のいずれか一項に記載の溶解装置。
- 前記回転相対運動が、0.5Hz~40Hz、好ましくは2Hz~30Hzの回転周波数で構成される、請求項1から13のいずれか一項に記載の溶解装置。
- 前記チャンバは、互いに垂直な3つの空間方向のうちの2つの空間方向内に、前記チャンバ内に設置された前記磁気アクチュエータの前記最長対角線の少なくとも前記長さを含み、互いに垂直な前記3つの空間方向のうちの3番目において、前記チャンバ内に位置する前記磁気アクチュエータの前記最長対角線の少なくとも前記長さから20%を引いた長さを含む、請求項1から14のいずれか一項に記載の溶解装置。
- 前記チャンバが、前記回転軸の方向、前記回転に対する前記半径方向、及び前記回転に対する前記方位角方向によって形成される3つの方向のうちの少なくとも2つの方向に、前記チャンバ内に設置された前記磁気アクチュエータの長さのサイズを少なくとも含む請求項1から15のいずれか一項に記載の溶解装置。
- 前記チャンバの外側の前記少なくとも2つの磁気要素が、前記溶解時に、前記チャンバに対する前記回転相対運動の平面に対して最大5cmの最大垂直距離を含み、かつ/又は
前記チャンバの外側の少なくとも2つの磁気要素は、溶解時に、チャンバ内に設置された磁気アクチュエータからの最大半径距離5cmを含む、請求項1から16のいずれか一項に記載の溶解装置。 - 前記溶解装置が、キュリー温度より高い温度で前記チャンバ内に設置された前記少なくとも1つの磁気アクチュエータを加熱して、前記少なくとも1つの磁気アクチュエータを停止させるように構成されたテンパリング手段を備える、請求項1から17のいずれか一項に記載の溶解装置。
- 溶解方法であって、
試料をチャンバ内に導入することを含み、少なくとも1つの磁気アクチュエータが前記チャンバ内に設置され、前記チャンバが、前記チャンバ内に設置された前記磁気アクチュエータが並進及び回転の両方で移動することを可能にするように構成され、
前記試料と少なくとも1つの磁気アクチュエータとが設置された前記チャンバと、前記チャンバの外側に位置する少なくとも2つの磁気要素との間で回転相対運動を行わせることを含み、前記チャンバの外側の前記少なくとも2つの磁気要素の極性は、前記回転相対運動の前記円形経路に対して反対であり、それにより、前記チャンバ内に位置する前記磁気アクチュエータが、前記試料の溶解を行うために並進及び回転の両方で移動する、
溶解方法。 - 少なくとも1つの溶解粒子が、前記チャンバに導入される、請求項19に記載の溶解方法。
- 前記試料の温度を変化させる、請求項19又は20に記載の溶解方法。
- 前記チャンバの外側に配置された前記少なくとも2つの磁気要素が、前記回転相対運動とは無関係に移動して、前記チャンバ内に設置された前記磁気アクチュエータに作用する磁場を少なくとも低減する、請求項19、20又は21に記載の溶解方法。
- 前記チャンバの外側に配置された前記少なくとも2つの磁気要素は、制御可能及び/又は可変電磁石であり、前記チャンバの外側に配置された前記少なくとも2つの電磁石は、前記チャンバ内に配置された前記磁気アクチュエータに作用する前記磁場が、前記回転相対運動とは無関係に少なくとも低減されるように制御又は調整される、請求項19から22のいずれか一項に記載の溶解方法。
- 前記回転相対運動の回転周波数が、0.5Hz~40Hzの間、好ましくは2Hz~30Hzの間で調整される、請求項19から23のいずれか一項に記載の溶解方法。
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