特許 7013482 マイクロプレート内の細胞材料をせん断するための超音波システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-01-21

(45)【発行日】2022-01-31

(54)【発明の名称】マイクロプレート内の細胞材料をせん断するための超音波システム

(51)【国際特許分類】

   H02N 2/02 20060101AFI20220124BHJP

   C12M 1/42 20060101ALI20220124BHJP

   C12N 1/00 20060101ALI20220124BHJP

   H01L 41/09 20060101ALI20220124BHJP

   H04R 1/34 20060101ALI20220124BHJP

【ＦＩ】

H02N2/02

C12M1/42

C12N1/00 N

H01L41/09

H04R1/34 330A

【請求項の数】 20

(21)【出願番号】P 2019560044

(86)(22)【出願日】2018-01-18

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2020-04-16

(86)【国際出願番号】 US2018014288

(87)【国際公開番号】W WO2018136670

(87)【国際公開日】2018-07-26

【審査請求日】2019-09-18

(31)【優先権主張番号】62/448,857

(32)【優先日】2017-01-20

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】15/873,857

(32)【優先日】2018-01-17

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】519263970

【氏名又は名称】マッチスティック・テクノロジーズ・インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100108453

【弁理士】

【氏名又は名称】村山 靖彦

(74)【代理人】

【識別番号】100110364

【弁理士】

【氏名又は名称】実広 信哉

(74)【代理人】

【識別番号】100133400

【弁理士】

【氏名又は名称】阿部 達彦

(72)【発明者】

【氏名】トーマス・ジェイ・マトゥーラ

(72)【発明者】

【氏名】ブライアン・イー・マコナフィー

(72)【発明者】

【氏名】グレッグ・ピー・ダーリントン

(72)【発明者】

【氏名】カロル・ボムスツィク

(72)【発明者】

【氏名】アダム・ディー・マックスウェル

【審査官】若林 治男

(56)【参考文献】

【文献】特表２００６－５０５８０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１６／０１１０７５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特表２０１１－５１７９０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－１６５９２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１８７２８５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｎ ２／０２

Ｃ１２Ｍ １／４２

Ｃ１２Ｎ １／００

Ｈ０１Ｌ ４１／０９

Ｈ０４Ｒ １／３４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

増幅された駆動パルスに応答して超音波エネルギーを生成するように構成される少なくとも１つの圧電素子と、
前記少なくとも１つの圧電素子に接合されるレンズ層であって、前記レンズ層が、前記少なくとも１つの圧電素子のうちの単一のものによって作成された超音波エネルギーを前記レンズ層と超音波連通して配置可能なマイクロプレートの複数のウェルに集束させるように構成される、その中に形成される複数のレンズを有し、前記複数のレンズのうちの２つ以上が、前記少なくとも１つの圧電素子のうちの単一のものの上にある、レンズ層と
を備える、圧電素子アレイアセンブリ。

【請求項2】

４つのレンズが前記少なくとも１つの圧電素子のうちの単一のものの上にある、請求項１に記載の圧電素子アレイアセンブリ。

【請求項3】

前記少なくとも１つの圧電素子がジルコン酸チタン酸鉛を含む材料から作られる、請求項１に記載の圧電素子アレイアセンブリ。

【請求項4】

前記レンズ層が、前記少なくとも１つの圧電素子の音響インピーダンスと、前記レンズ層とマイクロプレートとの間に配置可能な結合流体の音響インピーダンスとの間の音響インピーダンスを有する材料から作られる、請求項１に記載の圧電素子アレイアセンブリ。

【請求項5】

細胞材料をせん断するためのシステムであって、前記システムが、
超音波駆動パルスを生成するように構成される信号発生器と、
前記信号発生器に電気的に結合され、前記超音波駆動パルスを増幅するように構成される増幅器と、
増幅された駆動パルスに応答して超音波エネルギーを生成するように構成される少なくとも１つの圧電素子を含む圧電素子アレイと、
複数のレンズであって、前記複数のレンズのうちの２つ以上が、前記少なくとも１つの圧電素子のうちの単一のものの上にあり、前記複数のレンズのうちの単一のものが、超音波エネルギーをマイクロプレートの複数のウェルのうちの単一のものに集束させるように構成される、複数のレンズと
を備える、システム。

【請求項6】

前記少なくとも１つの圧電素子に接合されるレンズ層をさらに備え、前記レンズ層がその中に形成される複数のレンズを有する、請求項５に記載のシステム。

【請求項7】

前記複数のレンズのうちの単一のものが、マイクロプレート内の複数のウェルのうちの単一のものの中に形成される、請求項５に記載のシステム。

【請求項8】

請求項５から７のいずれか一項に記載のシステムであって、システムが、
ハウジングであって、前記圧電素子アレイが前記ハウジング内に配置されている、ハウジングと、
その中にトランスデューサ流体を流すように構成される流体工学システムと、
前記ハウジング上に配置されるシールであって、前記シールは、その上で前記マイクロプレートをシール係合で受け入れるように構成されており、それにより、前記圧電素子アレイ、前記ハウジング、および前記シール上にシール係合で受け入れられる前記マイクロプレートが、前記流体工学システムと流体連通してその中にトランスデューサ流体を含むように構成されるチャンバを画定するシールとを
備える、システム。

【請求項9】

前記少なくとも１つの圧電素子に接合されるレンズ層をさらに備え、前記レンズ層がその中に形成される複数のレンズを有する、請求項８に記載のシステム。

【請求項10】

前記複数のレンズのうちの単一のものが、マイクロプレート内の複数のウェルのうちの単一のものの中に形成される、請求項８に記載のシステム。

【請求項11】

前記シール上でマイクロプレートをシール係合で保持するように構成されるクランプ機構をさらに備える、請求項８に記載のシステム。

【請求項12】

前記ハウジング上に配置される開閉可能な蓋をさらに備える、請求項８に記載のシステム。

【請求項13】

前記蓋の位置を感知するように機械的に構成されるインターロックデバイスをさらに備え、前記インターロックデバイスは、前記蓋が開位置にあるときに前記圧電素子アレイの励起を防止するように構成される、請求項１２に記載のシステム。

【請求項14】

前記流体工学システムが、前記ハウジング内に配置され、その中にトランスデューサ流体を受け入れるように構成されるリザーバを含む、請求項８に記載のシステム。

【請求項15】

前記流体工学システムが、前記ハウジング内に配置され、トランスデューサ流体の流れを引き起こすように構成されるポンプをさらに含む、請求項１４に記載のシステム。

【請求項16】

前記流体工学システムが、脱泡および脱気サブシステムを含む、請求項８に記載のシステム。

【請求項17】

細胞材料をせん断する方法であって、方法が、
内部に画定される複数のウェル内に細胞材料が配置されるマイクロプレートをハウジング上に配置されるシール上に配置するステップと、
前記マイクロプレートを前記シール上にシール係合でクランプするステップと、
トランスデューサ流体が複数のレンズと流体連通して配置されるように、前記ハウジング内に配置される流体工学システム内の前記トランスデューサ流体を流すステップと、
超音波エネルギーを生成するために圧電素子のアレイを励起させるステップと、
前記複数のウェル内に配置される前記細胞材料内にキャビテーションが誘発されるように、圧電素子の前記アレイに結合されたレンズ層内に形成された複数のレンズを用いて超音波エネルギーを前記複数のウェル内に集束させるステップとを含み、
前記複数のレンズのうちの２つ以上が前記複数の圧電素子のうちの単一のものの上にあり、
前記複数のレンズのうちの単一のものが超音波エネルギーを前記マイクロプレートの前記複数のウェルのうちの単一のものに集束させるように構成される、方法。

【請求項18】

前記複数のレンズのうちの単一のものが前記複数のウェルのうちの単一のものの中に形成される、請求項１７に記載の方法。

【請求項19】

前記マイクロプレート内に画定される前記複数のウェル内に細胞材料が配置された前記マイクロプレートを前記ハウジング上に配置された前記シール上に配置する前に前記ハウジング内の蓋を開くステップと、
前記シール上に前記マイクロプレートをシール係合でクランプした後に前記蓋を閉めるステップと
をさらに含む、請求項１７に記載の方法。

【請求項20】

トランスデューサ流体を前記流体工学システム内に流すことを可能にし、前記マイクロプレートを前記シール上にシール係合でクランプした後に、前記蓋を閉めることに応答して前記圧電素子のアレイを励起することを可能にするインターロック条件を満たすステップをさらに含む、請求項１９に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、細胞材料をせん断するための超音波システムに関する。

【背景技術】

【0002】

このセクションにおける記載は、本開示に関連する背景情報を単に提供し、従来技術を構成しない場合がある。

【0003】

サンプル調製は、生体サンプルが分析される前に実行される予備ステップのうちの１つである。サンプル調製は、細胞または細胞よりも小さい断片への材料の分解をしばしば含む。１つの特定の用途は、より小さい断片へのＤＮＡまたはクロマチンの分解（またはせん断）である。超音波は、材料を分解する１つの公知の方法である。いくつかの従来技術のデバイスにおいて、液体槽に入れられ、宝石クリーナに似ているが、はるかにより高い出力レベルの高強度超音波にさらされる試験管内に生体サンプルが配置される。サンプルの不均一な露出を防止するために、試験管は、処理されるときに可変超音波場内を移動させられる。この手法は、機能するが、一度に１つ（または数個）の試験管サンプルを処理することに限定され、それによって、長い処理時間をもたらす。さらに、不均一な超音波場は、一貫したせん断を得るために試験管が移動させられることを必要とするホットスポットとコールドスポットとを作成する場合がある。

【0004】

細胞処理のスループットを増加させるために、いくつかの現在知られているシステムは、マイクロプレート内の細胞サンプルを分析する。当業者によって理解されるように、マイクロプレートは、サンプルが分析のために配置されることが可能なウェルのアレイを含むトレイである。マイクロプレートを使用することの利点は、自動化された機器を用いてそのようなトレイを処理することと、サンプルをある容器から別の容器に移動することなく複数のサンプルを同時に処理することとを含む。

【0005】

マイクロプレート内の細胞サンプルをせん断するための１つの現在知られているシステムは、ウェル内に延びる超音波振動ピンを使用する。しかしながら、これは、様々なウェル間の相互汚染につながる可能性があり、ピンの広範囲な洗浄を必要とする。それはまた、組織サンプルにあまり役に立たない。さらに、結果の品質は、サンプル内のチップの正確な位置に大きく依存する。

【0006】

別の現在知られている手法は、単一のウェルの下に配置され、ウェル内のエネルギーを集束させる大きい超音波トランスデューサを使用する。集束超音波エネルギーは、ウェル内のサンプル材料内にキャビテーションを引き起こすが、１つのウェルのみが一度に処理される。９６エレメントマイクロプレートの場合には、すべてのサンプルをせん断する処理時間は、数時間を超える可能性があり、その間、いくつかのサンプルが劣化する場合がある。

【0007】

別の現在知られている手法は、８または１２のＤＮＡサンプルの列または行を処理するデバイスを使用するが、クロマチンを処理することができない。このデバイスは、９６ウェルのサブセットであり、マイクロプレート全体ではない。

【0008】

マイクロプレート内の細胞材料を処理する別の現在知られている手法は、各ウェルの下に単一の超音波トランスデューサを配置することである。例えば、Ｈａｈｎらの米国特許第６，６９９，７１１号（「Ｈａｈｎ」）を参照されたい。しかしながら、ＤＮＡとクロマチンとを含む生体材料を分析することにおける使用のためにＨａｈｎ特許において記載されているシステムを用いて実験しようとするとき、システムが、トランスデューサを破損させることなくクロマチンをせん断するのに効果がないことがわかった。

【0009】

別の現在知られている手法は、マイクロプレート全体が一度に処理される大きい超音波ホーンを使用する。しかしながら、システムは、低ｋＨｚ周波数において動作し、不均一な処理をもたらすホット／コールドスポットが存在するので、ウェルは、均一に処理されない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0010】

【文献】米国特許第６，６９９，７１１号

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0011】

開示される実施形態は、例示的な圧電素子アレイアセンブリと、圧電素子アレイアセンブリを製造する方法と、細胞材料をせん断するためのシステムおよび方法とを含む。

【0012】

一実施形態において、例示的な圧電素子アレイアセンブリが提供される。圧電素子アレイアセンブリは、増幅された駆動パルスに応答して超音波エネルギーを生成するように構成される少なくとも１つの圧電素子を含む。レンズ層が少なくとも１つの圧電素子に結合される。レンズ層は、少なくとも１つの圧電素子のうちの単一のものによって作成された超音波エネルギーをレンズ層と超音波連通して配置可能なマイクロプレートの複数のウェルに集束させるように構成される、その中に形成される複数のレンズを有し、複数のレンズのうちの２つ以上が、少なくとも１つの圧電素子のうちの単一のものの上にある。

【0013】

別の実施形態において、圧電素子アレイアセンブリを製造する例示的な方法が提供される。方法は、増幅された駆動パルスに応答して超音波エネルギーを生成するように構成される少なくとも１つの圧電素子を設けるステップと、少なくとも１つの圧電素子にレンズ層を接合するステップであって、レンズ層が、少なくとも１つの圧電素子のうちの単一のものによって作成された超音波エネルギーをレンズ層と超音波連通して配置可能なマイクロプレートの複数のウェルに集束させるように構成される、その中に形成される複数のレンズを有し、複数のレンズのうちの２つ以上が少なくとも１つの圧電素子のうちの単一のものの上にある、ステップとを含む。

【0014】

別の実施形態において、細胞材料をせん断するための例示的なシステムが提供される。システムは、超音波駆動パルスを生成するように構成される信号発生器を含む。増幅器が、信号発生器に電気的に結合され、超音波駆動パルスを増幅するように構成される。圧電素子アレイは、増幅された駆動パルスに応答して超音波エネルギーを生成するように構成される少なくとも１つの圧電素子と、複数のレンズとを含み、複数のレンズのうちの２つ以上が、少なくとも１つの圧電素子のうちの単一のものの上にあり、複数のレンズのうちの単一のものが、超音波エネルギーをマイクロプレートの複数のウェルのうちの単一のものに集束させるように構成される。

【0015】

別の実施形態において、例示的な方法は、超音波駆動パルスを生成するステップと、超音波駆動パルスを増幅するステップと、増幅された駆動パルスに応答して少なくとも１つの圧電素子を用いて超音波エネルギーを生成するステップと、少なくとも１つの圧電素子のうちの単一のものによって作成される超音波エネルギーを複数のレンズによってマイクロプレートの複数のウェルに集束させるステップとを含み、複数のレンズのうちの２つ以上が、少なくとも１つの圧電素子のうちの単一のものの上にあり、複数のレンズのうちの単一のものが、複数のウェルのうちの単一のものに超音波的に結合される。

【0016】

別の実施形態において、細胞材料をせん断するための別の例示的なシステムが提供される。システムは、タイミング信号を生成するように構成されるコンピュータプロセッサを含む。信号発生器が、タイミング信号に応答して超音波駆動パルスを生成するように構成される。増幅器が、信号発生器に電気的に結合され、超音波駆動パルスを増幅するように構成される。複数の圧電素子が、行および列のアレイにおいて配置される。圧電素子は、増幅された駆動パルスに応答して超音波エネルギーを生成するように構成される。タイミング信号は、複数の圧電素子のうちの隣接するものが同時の駆動パルスおよび時間的に連続する駆動パルスから選択される少なくとも増幅された駆動パルスによって励起されないように生成される。複数のレンズのうちの２つ以上が、複数の圧電素子のうちの単一のものの上にあり、複数のレンズのうちの単一のものが、超音波エネルギーをマイクロプレートの複数のウェルのうちの単一のものに集束させるように構成される。

【0017】

別の実施形態において、細胞材料をせん断するための例示的なシステムが提供される。システムは、ハウジングを含む。信号発生器が、ハウジング内に配置され、超音波駆動パルスを生成するように構成される。増幅器が、ハウジング内に配置され、信号発生器に電気的に結合され、超音波駆動パルスを増幅するように構成される。圧電素子アレイが、ハウジング内に配置される。圧電素子アレイは、増幅された駆動パルスに応答して超音波エネルギーを生成するように構成される少なくとも１つの圧電素子を含む。複数のレンズが、超音波エネルギーをマイクロプレートの複数のウェルに集束させるように構成される。流体工学システムが、その中にトランスデューサ流体を流すように構成される。シールが、ハウジング上に配置される。シールは、シール上にシール係合するように受け入れられる圧電素子アレイ、ハウジング、およびマイクロプレートが、流体工学システムと流体連通してその中にトランスデューサ流体を含むように構成されるチャンバを画定するように、その上にマイクロプレートをシール係合するように受け入れるように構成される。

【0018】

別の実施形態において、細胞材料をせん断する例示的な方法が提供される。方法は、内部に画定される複数のウェル内に細胞材料が配置されるマイクロプレートをハウジング上に配置されるシール上に配置するステップと、マイクロプレートをシール上にシール係合するようにクランプするステップと、トランスデューサ流体が複数のレンズと流体連通状態にされるように、ハウジング内に配置される流体工学システム内にトランスデューサ流体を流すステップと、超音波エネルギーを生成するために圧電素子のアレイを励起させるステップと、複数のウェル内に配置される細胞材料内にキャビテーションが誘発されるように複数のレンズを用いて超音波エネルギーを複数のウェル内に集束させるステップとを含む。

【0019】

さらなる特徴、利点、および適用性の領域は、本明細書で提供される説明から明らかになるであろう。説明および具体的な例は、例示の目的のみを意図するものであり、本開示の範囲を限定することを意図するものではないことが理解されるべきである。

【0020】

本明細書で説明される図面は、例示の目的のみのためのものであり、本開示の範囲をどのように限定することも意図していない。図中の構成要素は、必ずしも一定の比率ではなく、代わりに、開示される実施形態の原理を例示することに重点が置かれている。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1A】例示的な圧電素子アレイアセンブリの分解斜視図である。

【図1B】別の例示的な圧電素子アレイアセンブリの分解斜視図である。

【図1C】別の例示的な圧電素子アレイアセンブリの分解斜視図である。

【図1D】別の例示的な圧電素子アレイアセンブリの分解斜視図である。

【図1E】別の例示的な圧電素子アレイアセンブリの分解斜視図である。

【図1F】別の例示的な圧電素子アレイアセンブリの分解斜視図である。

【図2A】圧電素子アレイアセンブリの例示的なアレイの斜視図である。

【図2B】図２Ａの圧電素子アレイアセンブリのアレイの一部の部分的切り欠きにおける側面図である。

【図2C】図２Ａの圧電素子アレイアセンブリのアレイの上面図である。

【図3】細胞材料をせん断するための例示的なシステムの部分的概略形態における分解斜視図である。

【図4A】例示的なマイクロプレートのウェル内に形成されたレンズの下にある例示的な圧電素子の部分的概略形態における斜視図である。

【図4B】例示的なマイクロプレートのウェル内に形成されたレンズの下にある図４Ａの圧電素子のアレイの部分的概略形態における端面図である。

【図4C】マイクロプレートのウェルの詳細の部分的切り欠きにおける斜視図である。

【図4D】例示的なマイクロプレートのウェル内に形成されたレンズの下にある図４Ａの圧電素子のアレイの部分的概略形態における端面図である。

【図4E】細胞材料をせん断するための別の例示的なシステムの部分的概略形態における分解斜視図である。

【図5】細胞材料をせん断するための別の例示的なシステムの部分的概略形態におけるブロック図である。

【図6】図５のシステムの流体工学システムの詳細の部分的概略形態における配管図である。

【図7A】細胞材料をせん断するための例示的なシステムの斜視図である。

【図7B】図７Ａのシステムの詳細の部分的切り欠きにおける斜視図である。

【図7C】図７Ａのシステムの詳細の部分的切り欠きにおける斜視図である。

【図7D】図７Ａのシステムの詳細の部分的切り欠きにおける斜視図である。

【図7E】図７Ａのシステムの詳細の部分的切り欠きにおける正面図である。

【図7F】図７Ａのシステムの別の実施形態の詳細の部分的切り欠きにおける正面図である。

【図8A】図５のシステムの波形タイミングの詳細を示す図である。

【図8B】図５のシステムの波形タイミングの詳細を示す図である。

【図8C】図５のシステムの波形タイミングの詳細を示す図である。

【図8D】図５のシステムの波形タイミングの詳細を示す図である。

【図8E】図５のシステムのさらなる詳細を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下の説明は、本質的に単なる例示であり、本開示、用途、または使用を限定することを意図するものではない。

【0023】

以下でさらに詳細に論じるように、開示される実施形態は、例示的な圧電素子アレイアセンブリと、圧電素子アレイアセンブリを製造する方法と、細胞材料をせん断するシステムおよび方法とを含む。概要として、様々な実施形態において、サンプル内に慣性キャビテーションを発生させるために、いくつかのサンプルに十分な量の超音波エネルギーが同時に印加され、それによって、サンプル内のＤＮＡおよびクロマチンの分子結合のいくらかのせん断を生じさせる。

【0024】

上記で論じたように、細胞材料をせん断するために超音波を使用することの難しさのうちの１つは、キャビテーションを引き起こすのに十分なレベルに駆動されたときに、いくつかの現在知られているトランスデューサ素子が割れることである。本明細書で開示される主題の様々な実施形態は、トランスデューサ素子の耐久性を改善するトランスデューサ設計の改善に関する。

【0025】

さらに概要として、本明細書に開示される主題の様々な実施形態は、単一の圧電素子からの超音波エネルギーをマイクロプレートの２つ以上のウェルに集束させることができる例示的な圧電素子アレイアセンブリと、そのような圧電素子アレイアセンブリの製造のための例示的な方法とに関する。本明細書に開示される主題の様々な実施形態は、そのような圧電素子アレイアセンブリが用いられ得る、細胞材料をせん断するためのシステムおよび方法にも関する。本明細書に開示される主題の様々な実施形態は、トランスデューサ流体を用いて圧電素子アレイをマイクロプレートに超音波的に結合することに関する現在知られている態様に改善がなされた、細胞材料をせん断するためのシステムおよび方法にも関する。

【0026】

概要が提供されたので、非限定的な例として、限定としてではなく、詳細を以下に記載する。

【0027】

ここで図１Ａを参照すると、例示的な圧電素子アレイアセンブリ１０は、単一の圧電素子１２からの超音波エネルギーをマイクロプレート（図示せず）の２つ以上のウェルに集束させることができる。様々な実施形態において、圧電素子アレイアセンブリ１０は、増幅された駆動パルスに応答して超音波エネルギーを生成するように構成された少なくとも１つの圧電素子１２を含む。レンズ層１４が圧電素子１２に接合される。レンズ層１４には、レンズ１６が形成される。各レンズ１６は、レンズ層１２と超音波連通するように配置されたマイクロプレート（図１Ａには図示せず）の１つのウェルに超音波エネルギーを集束させるように構成される。図１Ａに示すように、２つ以上のレンズ１６が単一の圧電素子１２の上にある。そのため、２つ以上のレンズ１６が単一の圧電素子１２の上にあるので、圧電素子アレイアセンブリ１０は、単一の圧電素子１２からの超音波エネルギーをマイクロプレート（図１Ａには図示せず）の２つ以上のウェルに集束させることができる。

【0028】

さらに図１Ａ参照すると、様々な実施形態において、圧電素子１２は、アルミニウム、金、銅などのような導体で両面をコーティングまたはめっきされた、ジルコン酸チタン酸鉛（Ｐｂ［Ｚｒ（ｘ）Ｔｉ（１－ｘ）］Ｏ３）（「ＰＺＴ」）のような圧電基板材料のストリップを含んでもよい。圧電素子１２は、マイクロプレートのウェル内にキャビテーションを引き起こすのに十分な電圧信号で駆動されたときに割れを防ぐように選択された幅、長さ、および厚さの寸法を有する。

【0029】

様々な実施形態において、各圧電素子１２は、マイクロプレートの単一のウェルの幅に等しい幅と、マイクロプレートの２つ以上のウェルの下にあるように選択された長さとを有してもよい。したがって、２つ以上のレンズ１６が任意の単一の圧電素子１２の上にあってもよいことが理解されるであろう。したがって、２つ以上のレンズ１６が単一の圧電素子１２の上にあるので、圧電素子アレイアセンブリ１０は、単一の圧電素子１２からの超音波エネルギーをマイクロプレート（図１Ａには図示せず）の２つ以上のウェルに集束させることができる。

【0030】

上記で論じたように、いくつかの実施形態において、各圧電素子１２は、マイクロプレートの２つ以上のウェルの下にあるように選択された長さを有してもよい。いくつかの実施形態において、図１Ａに示すように、圧電素子１２は、マイクロプレートの４つのウェルの下にあるように選択された長さと、単一のウェルの幅に等しい幅とを有してもよい。そのため、レンズ１６のうちの４つが単一の圧電素子１２の上にある。従来のマイクロプレートの寸法を使用すると、図１Ａに示す圧電素子１２の長さおよび幅は、約３６×９ｍｍである。

【0031】

様々な実施形態において、レンズ層１４は、その上面において形成された凹レンズ１６を有する。レンズ１６は、圧電素子１２が駆動電圧によって励起されると、圧電素子１２によって作成された超音波平面波を集束させるように動作する。レンズ１６は、平面波をレンズ１４の上に配置されたマイクロプレート（図示せず）のウェルに集束させるように成形される。

【0032】

他の実施形態において、特定の用途に対して望まれるように、他のサイズの圧電素子１２が使用されることが可能であり、任意の数のレンズ１６が圧電素子１２の上にあってもよい。例えば、図１Ｂを参照すると、いくつかの実施形態において、圧電素子１２は、マイクロプレートの２つのウェルの下にあるように選択された長さと、単一のウェルの幅に等しい幅とを有してもよい。そのため、レンズ１６のうちの２つが単一の圧電素子１２の上にある。別の例として、図１Ｃを参照すると、いくつかの実施形態において、圧電素子１２は、マイクロプレートの６つのウェルの下にあるように選択された長さと、単一のウェルの幅に等しい幅とを有してもよい。そのため、レンズ１６のうちの６つが単一の圧電素子１２の上にある。別の例として、図１Ｄを参照すると、いくつかの実施形態において、圧電素子１２は、マイクロプレートの８つのウェルの下にあるように選択された長さと、単一のウェルの幅に等しい幅とを有してもよい。そのため、レンズ１６のうちの８つが単一の圧電素子１２の上にある。別の例として、図１Ｅを参照すると、いくつかの実施形態において、圧電素子１２は、マイクロプレートの１２個のウェルの下にあるように選択された長さと、単一のウェルの幅に等しい幅とを有してもよい。そのため、レンズ１６のうちの１２個が単一の圧電素子１２の上にある。しかしながら、２つ以上のレンズ１６が単一の圧電素子１２の上にあること以外、単一の圧電素子１２の上にあってもよいレンズ１６の数に対する他の制限は、意図されておらず、推測されるべきではない。さらに、圧電素子１２の幅に対する制限は、意図されず、２×２、２×４、３×４などのような、特定の用途に対して望まれる任意の幅を有してもよい。

【0033】

各実施形態において、圧電素子１２は、ストリップ内に引き起こされる応力が単一のウェルの面積よりも大きい面積にわたって広がるように、マイクロプレート内の２つ以上のウェルに超音波エネルギーを送達するようにサイズ決めされる。一実施形態において、圧電素子１２の厚さは、５００ｋＨｚと２ＭＨｚとの間で選択された周波数において超音波エネルギーを生成するように選択される。

【0034】

ここで図１Ｆを参照すると、レンズ層１４のインピーダンスに応じて、いくつかの実施形態において、オプションの整合層１８が圧電素子１２とレンズ層１４との間に配置されてもよい。様々な実施形態において、整合層１８は、システムの動作周波数において１／４波長の厚さを有し、限定はしないがエポキシのような接着剤を用いて、圧電素子１２の上面とレンズ層１４の底部とに接着される。オプションの整合層１８は、上記で論じたような任意のサイズの圧電素子１２とともに使用されてもよいことが理解されるであろう。

【0035】

様々な実施形態において、整合層１８は、省略されてもよい。例えば、いくつかの実施形態において、レンズ層１４は、圧電素子１２のインピーダンスと、レンズ層１４とマイクロプレートのウェルとの間に超音波連通するように配置される、限定はしないが水またはゲルのような結合流体（図示せず）のインピーダンスとの間の音響インピーダンスを有する材料から作られる。そのような実施形態において、整合層１８は、適切に省略される。いくつかの実施形態において、レンズ層１４は、グラファイト、ホウケイ酸ガラス母材内のフッ素金雲母マイカなどのような適切な材料から作られてもよい。

【0036】

ここで図２Ａ～図２Ｃを参照すると、圧電素子アレイアセンブリ１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ．．．１０ｌの実施形態が、９６ウェルマイクロプレート（図示せず）のすべてのウェルに超音波エネルギーを送達するために行および列のアレイ２０内に配置される。様々な実施形態において、より大きい数またはより小さい数の圧電素子アレイアセンブリ１０が、異なるサイズのマイクロプレートを収容するために使用されることが可能であることが理解されるであろう。圧電素子アレイアセンブリ１０ａ、１０ｂ、１０ｃ．．．１０ｌは、４つのレンズ１６が各圧電素子アレイアセンブリ１０の上にあるようにサイズ決めされているように示されているが、様々な実施形態において、圧電素子アレイアセンブリ１０は、（図１Ａ～図１Ｅに示すように）２つ以上のレンズ１６が各圧電素子アレイアセンブリ１０の上にあるように、望まれるようにサイズ決めされてもよいことも理解されるであろう。様々な実施形態において、圧電素子アレイアセンブリ１０は、好ましくは、マイクロプレート（図示せず）の下の圧電素子アレイアセンブリ１０の配置を維持するフレーム（図示せず）内に保持される。いくつかの実施形態において、圧電素子１２のサイズは、ラップアラウンド電極（図示せず）が電線を圧電素子１２に接続するために使用されることを可能にするために、レンズ層１４のサイズよりもわずかに大きくてもよい。

【0037】

図３を参照すると、様々な実施形態において、細胞材料が超音波エネルギーでせん断される例示的なシステム環境への導入として、信号発生器２２が、増幅器２４によって増幅される駆動信号を生成し、各圧電素子１２が、増幅器２４に電気的に接続される。様々な実施形態において、駆動信号は、生成される音響エネルギーがウェル内の細胞材料内に慣性キャビテーションを引き起こすのに十分であるように（約４００Ｖのような）十分な電圧レベルに増幅される（限定はしないが１０～５０マイクロ秒などのような）パルスの短いバーストのような波形であってもよい。いくつかの実施形態において、バーストは、サンプルおよび結合流体の加熱を低減するために、時間において間隔を空けられる。

【0038】

いくつかの実施形態において、各圧電素子１２は、個別に増幅器２４に電気的に接続されてもよい。いくつかの他の実施形態において、圧電素子１２は、並列に電気的に接続されてもよい。いくつかのそのような実施形態において、隣接する圧電素子１２は、増幅器２４に並列に電気的に接続されてもよい。他のそのような実施形態において、並列電気接続は、励起されたときに隣接する圧電素子１２が振動しないように、圧電素子１２のパターンにわたって間隔を空けて配置されてもよい。

【0039】

加えて図４Ａ～図４Ｅを参照すると、他の実施形態において、レンズ１６は、圧電素子１２に接合されたレンズ層において形成される代わりに、マイクロプレートのウェル２１０内に形成されてもよい。図４Ａ、図４Ｂ、および図４Ｄに示すように、そのような実施形態において、圧電素子アレイ１０は、圧電素子１２を含む。レンズ１６の各１つは、マイクロプレート（図示せず）のウェル２１０のうちの単一のものの中に形成される。

【0040】

図４Ｃに示すように、そのような実施形態において、ウェル２１０の底部は、超音波エネルギーをウェル２１０に集束させるレンズ１６として成形されることが可能であり、そのため、（図１Ａ～図１Ｆ、図２Ａ～図２Ｃ、および図３に示すように）圧電素子１２とマイクロプレートの底部との間の別個の集束レンズ１６を必要としなくてもよい。図４Ｃに示すように、ウェル２１０は、その中に一体的に形成されたレンズ１６を有する。図４Ｃおよび図４Ｄに示すように、結合材料、すなわち、トランスデューサ流体１１７（以下で説明する）が、ウェル２１０の底部と圧電素子１２との間に配置される。様々な実施形態において、ウェル２１０の底部は、超音波エネルギーをウェル２１０の内部に集束させるレンズ１６として作用するように凹形状を有してもよい。ウェル２１０は、その所望の形状においてレンズ１６を形成し、超音波エネルギーをウェル２１０の所望の部分に集束させるために、射出成形されてもよいことが理解されるであろう。ウェル２１０内の細胞材料が、ウェル２１０内で発生する慣性キャビテーションのためにせん断されることも理解されるであろう。

【0041】

ここで図４Ｅを参照すると、いくつかの実施形態において、信号発生器２２は、増幅器２４によって増幅される駆動信号を生成し、各圧電素子１２は、増幅器２４に電気的に接続される。そのような実施形態において、レンズ１６の各１つは、マイクロプレート（図示せず）のウェル２１０の単一のものの中に形成される。

【0042】

例示的なシステム環境への導入が述べられたので、様々な例示的なシステム環境の実施形態について、非限定的な例として説明する。

【0043】

ここで、図５を参照すると、様々な実施形態において、細胞材料をせん断するための例示的なシステム１００が提供される。これらの実施形態のうちのいくつかにおいて、システム１００は、２つ以上のレンズ１６が単一の圧電素子１２の上にある圧電素子アレイアセンブリ１０の様々な実施形態を含む（図１Ａ～図１Ｆ、図２Ａ～図２Ｃ、および図４Ａ～図４Ｄ）。システム１００の他の実施形態は、２つ以上のレンズ１６が単一の圧電素子１２の上にある圧電素子アレイアセンブリ１０のような、および、１つのレンズのみが単一の圧電素子の上にある圧電素子アレイアセンブリのような、任意の適切な圧電素子アレイアセンブリを必要に応じて使用してもよい。

【0044】

図５をさらに参照すると、概要として与えると、いくつかの実施形態において、システム１００は、２つ以上のレンズ１６が単一の圧電素子１２の上にある圧電素子アレイアセンブリ１０の様々な実施形態を含む。そのような実施形態において、システム１００は、タイミング信号１０４を生成するように構成されるコンピュータプロセッサ１０２を含む。信号発生器１０６が、タイミング信号１０４に応答して超音波駆動パルス１０８を生成するように構成される。増幅器１１０が、信号発生器１０６に電気的に結合され、超音波駆動パルス１０８を増幅するように構成される。圧電素子１２が、（限定はしないが、図２Ａ～図２Ｃに示すアレイ２０、または図４Ｂおよび図４Ｄに示す圧電素子１０のアレイのような）行および列のアレイ１１２において配置される。様々な実施形態において、アレイ１１２は、１×Ｎアレイを含んでもよく、いくつかの他の実施形態において、（限定はしないが、２×２、２×４、３×３などのような）＞１×Ｎアレイを含んでもよいことが理解されるであろう。圧電素子１２は、増幅された駆動パルス１１４に応答して超音波エネルギーを生成するように構成される。タイミング信号１０４は、隣接する圧電素子１２が、同時に増幅された駆動パルス１１４および／または時間的に連続する増幅された駆動パルス１１４によって励起されないように生成される。いくつかの実施形態において、レンズ層１４（図１Ａ～図１Ｆおよび図２Ａ～図２Ｃ）が圧電素子１２（図１Ａ～図１Ｆおよび図２Ａ～図２Ｃ）に接合される。レンズ層１４は、その中に形成されたレンズ１６（図１Ａ～図１Ｆおよび図２Ａ～図２Ｃ）を有する。いくつかの他の実施形態（図４Ａ～図４Ｄ）において、レンズ１６（図４Ａ～図４Ｄ）は、マイクロプレートのウェル２１０（図４Ａ～図４Ｄ）内に形成される。レンズ１６（図１Ａ～図１Ｆ、図２Ａ～図２Ｃ、および図４Ａ～図４Ｄ）のうちの２つ以上は、単一の圧電素子１２（図１Ａ～図１Ｆ、図２Ａ～図２Ｃ、および図４Ａ～図４Ｄ）の上にあり、単一のレンズ１６（図１Ａ～図１Ｆ、図２Ａ～図２Ｃ、および図４Ａ～図４Ｄ）は、超音波エネルギーをマイクロプレート（図示せず）の単一のウェルに集束させるように構成される。

【0045】

図５をさらに参照し、依然として概要として与えると、いくつかの実施形態において、システム１００は、２つ以上のレンズ１６が単一の圧電素子１２の上にある圧電素子アレイアセンブリ１０（図１Ａ～図１Ｆ、図２Ａ～図２Ｃ、および図４Ａ～図４Ｄ）のような、および、１つのレンズのみが単一の圧電素子の上にある圧電素子アレイアセンブリのような、任意の適切な圧電素子アレイアセンブリを必要に応じて使用してもよい。そのような実施形態において、システム１００は、ハウジング（図５には図示せず）を含む。信号発生器１０６は、ハウジング内に配置され、超音波駆動パルス１０８を生成するように構成される。増幅器１１０は、ハウジング内に配置され、信号発生器１０６に電気的に結合され、増幅器１１０は、超音波駆動パルスを増幅するように構成される。圧電素子アレイ１１２は、ハウジング内に配置される。圧電素子アレイ１１２は、増幅された駆動パルス１１４に応答して超音波エネルギーを生成するように構成される少なくとも１つの圧電素子を含む。レンズが、超音波エネルギーをマイクロプレートのウェル内に集束させるように構成される。流体工学システム１１５が、圧電素子とマイクロプレートとに超音波的に結合するトランスデューサ流体１１７をその中に流すように構成される。様々な実施形態において、トランスデューサ流体１１７は、限定はしないが、界面活性剤の溶液および水のような任意の適切な流体を含んでもよい。いくつかの実施形態において、気泡がそこに形成しないように界面活性剤がマイクロプレートの底部を濡らすことができ、場合によっては、超音波エネルギーがウェル内に含まれるサンプルに入るのを阻止することができる。シール（図５には図示せず）がハウジング上に配置される。シールは、その上にマイクロプレートをシール係合で受け入れるように構成され、それにより圧電素子、ハウジング、およびシール上にシール係合で受け入れられるマイクロプレートが、流体工学システム１１５と流体連通してその中にトランスデューサ流体１１７を含むように構成されるチャンバを画定する。

【0046】

システム１００の様々な実施形態の概要が述べられたので、例示的で非限定的な例として詳細について以下に説明する。機能的詳細について最初に説明し、次に機械的詳細について説明する。

【0047】

図５をさらに参照すると、様々な実施形態において、ユーザインターフェース１１６が、コンピュータプロセッサ１０２に電気的に結合される。ユーザインターフェースは、任意の適切な市販のタッチスクリーンのようなグラフィカルユーザインターフェースを含んでもよい。ユーザインターフェース１１６は、情報をユーザに表示し、表示された情報に対するユーザ応答を受け入れ、それによって、ユーザがシステム１００をセットアップおよび制御することを可能にする。様々な実施形態において、ユーザインターフェース１１６を介して、ユーザが、限定はしないが、（クロマチン、ＤＮＡ、またはサービスプロトコルのような）プロセス選択、（任意のまたはすべての列のような）処理のために選択されたアレイ１１２内の列、（すべての選択された列に対する）処理時間、（すべての選択された列に対する）開始プロセス、一時停止プロセス（すべての列）、（ウェルのすべてまたはサブセットに対する）電力レベル、パルスパラメータ（バースト長、列間サイクル時間、ＰＲＦ、デューティサイクル、またはパラメータの組み合わせ）、および（一時停止状態中の）再起動またはキャンセルプロセスのような情報を入力してもよい。様々な実施形態において、ユーザインターフェース１１６は、限定はしないが、（表示された情報に固有の）デバイス状態、選択されたプロセス、選択された列、選択された処理時間、処理中の経過した／残りの処理時間（進行状況インジケータ）、およびプロセス完了表示のようなパラメータをユーザに表示してもよい。

【0048】

様々な実施形態において、コンピュータプロセッサ１０２は、ユーザインターフェース１１６を介して、デバイス状態とオプションとをユーザに表示し、ユーザ入力を受信する。コンピュータプロセッサ１０２は、ハウジング（以下で論じる）内に配置されることが理解されるであろう。すなわち、コンピュータプロセッサ１０２は、システム１００の物理的境界の外側にあるラップトップまたはデスクトップコンピュータのような独立型ユニットである代わりに、システム１００に統合される。コンピュータプロセッサ１０２はまた、動作についてシステム１００を設定し、全体的なプロセスタイミングを制御し、プロセスを開始し、プロセスを一時停止し、プロセスを再開し、システム１００の状態を監視する。コンピュータプロセッサ１０２は、適切には、任意の市販のコンピュータプロセッサである。非限定的な例として与えると、様々な実施形態において、コンピュータプロセッサは、例えば、Ｒａｓｐｂｅｒｒｙ Ｐｉ（シングルボードコンピュータプロセッサ）のようなＬｉｎｕｘ（登録商標）ベースのコンピュータプロセッサであってもよい。様々な実施形態において、コンピュータプロセッサ１０２は、以下のプロセスパラメータ、すなわち、どの列がアクティブであるか、処理時間、パルスパラメータ、ならびに、機能オン（出力波形を有効にする）、一時停止（出力波形を一時停止する）、再開（出力波形タイミングを再開する）、およびキャンセル（プロセスをキャンセルし、タイミングをリセットし、メニュー状態に戻る）を制御する。様々な実施形態において、コンピュータプロセッサ１０２は、以下の入力、すなわち、ユーザインターフェース１１６からのユーザ入力信号１１８、（信号発生器１０６の正常な動作を示すための）ハートビート／（信号発生器１０６が経過またはタイムアウトするのを防ぐための）ウォッチドッグのための信号発生器１０６からの信号１２０、安全インターロック状態信号１２２（以下で論じる）、トランスデューサ流体レベル監視信号１２４（以下で論じる）、およびトランスデューサ流体温度監視信号１２６（以下で論じる）を受信する。様々な実施形態において、コンピュータプロセッサ１０２は、以下の出力、すなわち、ユーザインターフェース１１６に供給されるディスプレイインターフェース信号１２８、選択された列をアクティブにする列イネーブル信号１３０、波形選択（すなわち、タイミング）信号１０４、出力オンまたは出力オフ信号１３２、信号発生器１０６のタイミングをリセットするリセット波形シーケンサコントローラタイミング信号１３４、パルスパラメータ、および流体工学制御信号１３６（以下で論じる）を提供する。

【0049】

様々な実施形態において、信号発生器１０６は、増幅器１１０を駆動するために波形（すなわち、駆動パルス１０８）を生成する。信号発生器１０６はまた、選択された列と、（安全インターロック状態信号１２２を介して）係合されている安全インターロックとに基づいて、アレイ１１２の特定の列に駆動パルス１０８をゲートする。様々な実施形態において、信号発生器１０６は、適切には、民生品のフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）であってもよい。いくつかの実施形態において、信号発生器１０６は、（ＦＰＧＡ容量に応じて）複数のＦＰＧＡモジュール１３７を含んでもよい。信号発生器１０６が２つ以上のＦＰＧＡモジュールを含む実施形態において、ＦＰＧＡモジュールの数は、アーキテクチャを単純にするために増幅器モジュール（以下で論じる）の数に等しくてもよい。様々な実施形態において、信号発生器は、以下の入力、すなわち、選択された列をアクティブにする列イネーブル信号１３０、波形選択（すなわち、タイミング）信号１０４、出力オンまたは出力オフ信号１３２、信号発生器１０６のタイミングをリセットするリセット波形シーケンサコントローラタイミング信号１３４、および安全インターロック状態信号１２２を受信する。様々な実施形態において、信号発生器は、以下の出力信号、すなわち、波形（すなわち、駆動パルス１０８）、ハートビート／ウォッチドッグ信号１２０、および、現在の出力経過時間を示す波形カウンタ信号１３８を提供する。

【0050】

様々な実施形態において、増幅器１１０は、アレイ１１２内の圧電素子の数と、パルサーモジュール１４０ごとのチャネル数とによって決定される適切な数のパルサーモジュール１４０を組み込む。増幅器１１０は、それぞれの入力列波形（すなわち、駆動パルス１０８）に等しいタイミングでトランスデューサ駆動波形（すなわち、増幅された駆動パルス１１４）を生成する。増幅器１１０はまた、統合チューニング、すなわち、放射電磁干渉（ＥＭＩ）を制限するためのローパスフィルタリング、および／または他のフィルタリングもしくはインピーダンス整合要素を提供するために整合ネットワークを提供してもよく、それによって、アレイ１１２のトランスデューサのための増加した電力伝達をもたらすのを助ける。増幅器１１０はまた、増幅器１１０の出力において電圧波形（すなわち、増幅された駆動パルス１１４）を積分する。様々な実施形態において、増幅器１１０は、以下の入力、すなわち、パルサーチャネルのための微分波形（すなわち、駆動パルス１０８）、およびパルサーモジュール１４０をバイアスするための単一の高電圧供給を受信する。様々な実施形態において、増幅器１１０は、以下の出力、すなわち、トランスデューサ列のための高電圧波形（すなわち、増幅された駆動パルス１１４）、ならびに、監視および自己診断の目的のためにコンピュータプロセッサ１０２に提供されるトランスデューサ列への積分電圧に比例する（すなわち、増幅された駆動パルス１１４に比例する）アナログ電圧を提供する。

【0051】

様々な実施形態において、監視モジュール１４６が、適切には、ウォッチドッグ／ハートビート信号１２０と、トランスデューサ流体レベル監視信号１２４と、トランスデューサ流体温度監視信号１２６と、波形カウンタ信号１３８と、アナログ電圧１４４と、（主電力をシステム１００の構成要素のための直流電力に変換する配電モジュール１５０から）電圧１４８とを受信し、それらをコンピュータプロセッサ１０２に提供する。監視モジュール１４６は、システム１００のための自己診断機能を実行するための適切な回路およびロジックを含む。

【0052】

加えて図６を参照すると、様々な実施形態において、流体工学システム１１５は、圧電素子およびレンズからの超音波エネルギーをマイクロプレートのウェルに結合するためのトランスデューサ流体１１７を冷却し循環させる。流体工学システム１１５のすべての構成要素は、システム１００のすべての構成要素と同様に、１つのハウジング（図６には図示していないが、以下で論じる）内に配置される。

【0053】

様々な実施形態において、リザーバ１５２が、トランスデューサ流体１１７を受け入れて貯蔵するように構成される。ポンプ１５６の吸入ポート１５４が、トランスデューサ流体１１７を受け入れるためにリザーバ１５２に液圧的に結合される。流体工学制御信号１３６は、ポンプ１５６の制御回路（図示せず）に供給され、流体工学システム１１５内の流れの状態（すなわち、順方向、オフ、または逆方向）が、流体工学制御信号１３６によって適切に制御される。ポンプ１５６の排出ポート１５８が、限定はしないが粒子フィルタのような適切なフィルタ１６２の入口ポート１６０に液圧的に結合される。フィルタ１６２の排出ポート１６４が、限定はしないがペルチェ冷却器のような熱電デバイスのような適切な冷却器１６８の入口ポート１６６に液圧的に結合される。冷却器の状態（すなわち、冷却器オンまたは冷却器オフ）が、流体工学制御信号１３６によって適切に制御される。冷却器１６８の出口ポート１７０が、圧電素子およびレンズからの超音波エネルギーをマイクロプレート１７６のウェルに結合するためのトランスデューサ流体１１７を内部に含むウェル１７４の入口ポート１７２に液圧的に結合される。ウェル１７４の出口ポート１７８がリザーバ１５２に液圧的に結合される。温度プローブ１８０が、処理トレイ１９４の出口において監視されるように、トランスデューサ流体温度監視信号１２６を監視モジュール１４６（図５）に提供する。処理トレイ１９４内の流体レベルプローブ１８２が、トランスデューサ流体レベル監視信号１２４を監視モジュール１４６（図５）に提供する。流体レベルプローブ１８２は、マイクロプレート１７６および圧電素子を超音波的に結合するのに十分な量のトランスデューサ流体１１７が処理トレイ１９４内に含まれることを保証するのを助けるために、処理トレイ１９４内のトランスデューサ流体１１７のレベルを監視するように構成される。ウェル１７４とリザーバ１５２との間の流れインピーダンスが低く維持されるが、マイクロプレート１７６と処理トレイ１９４との間のシール（以下で論じる）が、トランスデューサ流体１１７のより高い流量を促進するのを助けることができる。

【0054】

いくつかの実施形態において、トランスデューサ流体１１７の脱泡および脱気が必要とされないことが理解されるであろう。いくつかの他の実施形態において、トランスデューサ流体１１７の脱泡および脱気が望まれる場合があることも理解されるであろう。トランスデューサ流体１１７の脱泡および脱気が望まれる場合があるそのような実施形態において、オプションの脱泡および脱気構成要素１８４が流体工学システム１１５内に挿入されてもよい。図５に示すように、オプションの脱泡および脱気構成要素１８４は、リザーバ１５２とポンプ１５６の吸入ポート１５４との間に挿入されるリストリクタ１８６と、ポンプ１５６の排出ポート１５８に液圧的に結合される脱泡器１８８と、脱泡器１８８とフィルタ１６２の入口ポート１６０との間に挿入される脱気フィルタ１９０と、脱泡器１８８とリザーバ１５２との間に挿入されるリストリクタ１９２とを含んでもよい。

【0055】

機械的／流体工学的側面について以下で論じ、システム１００の様々な実施形態の機能および動作の検討を続ける。

【0056】

加えて図７Ａ～図７Ｅを参照すると、システム１００の様々な実施形態において、システム１００のすべての構成要素がハウジング１９６内に配置される。ハウジングは、必要に応じて、プラスチック、金属などのような任意の適切な材料で作られてもよい。いくつかの実施形態において、ハウジング１９６は、ファラデーシールドとして機能してもよい。いくつかのそのような実施形態において、ハウジング１９６は、プラスチックで作られ、導電性材料の連続被覆（図示せず）または導電性材料のメッシュ（図示せず）のいずれかで裏打ちされてもよい。そのような実施形態において、分散された電荷がハウジング１９６の内部における電場の効果を打ち消すように、外部電場が、ハウジング１９６を裏打ちする導電性材料内の電荷を分散させ、それによって、システム１００の電子構成要素を外部無線周波数干渉から保護するのを助け、逆もまた同様である。

【0057】

様々な実施形態において、ハウジングは、蓋１９８を含む。様々な実施形態において、蓋１９８は、蓋１９８の端部において配置されたヒンジ軸を中心にハウジング１９６の中心部に向けてそれぞれ上向きまたは下向きに回転されることなどによって、開閉するように構成される。蓋１９８、およびハウジング１９６内に画定された関連するくぼみ部分２００（図７Ｂおよび図７Ｃ）は、蓋１９８が開いているときにマイクロプレート１７６がくぼみ部分２００内に受け入れられることが可能であるようにサイズ決めされる。蓋１９８を閉めること（ユーザが音場にアクセスできないことを意味する）は、安全インターロック状態信号１２２（図５および図６）をアクティブにさせる。結果として、処理が許可され得る。蓋１９８を開くこと（ユーザが音場にアクセスできることを意味する）は、安全インターロック状態信号１２２（図５および図６）を非アクティブにさせる。結果として、処理が許可されない。

【0058】

様々な実施形態において、図７Ｂおよび図７Ｃに示すように、シール２０２がくぼみ部分２００内のハウジング１９６の上面上に配置される。開口部（図示せず）が、くぼみ部分２００内のハウジング１９６の上面内に画定され、シール２０２は、開口部を取り囲む。シール２０２は、その上でマイクロプレート１７６を受け入れるようにサイズ決めされる。押さえフレーム２０４がマイクロプレート１７６の上部上に配置される。一対のクランプ２０６の各々は、マイクロプレート１７６上の押さえフレーム２０４の側面をシール２０２とシール係合するように促す。したがって、ハウジング１９６、シール２０２、マイクロプレート１７６、押さえフレーム２０４、およびクランプ２０６は、くぼみ部分２００内のハウジング１９６の上面内に画定された開口部を液圧的にシールするように協働する。

【0059】

いくつかの実施形態において、押さえフレーム２０４およびクランプ２０６は、蓋１９８の下側に一体化されてもよい。そのような実施形態において、蓋１９８を閉めることは、クランプ２０６にハウジング１９６、シール２０２、マイクロプレート１７６、および押さえフレーム２０４をシール係合させるために伴われる力を印加する。逆に、蓋１９８を開くことは、クランプ２０６に、ハウジング１９６、シール２０２、マイクロプレート１７６、および押さえフレーム２０４をシール係合から解除させ、それによって、マイクロプレート１７６の取り外しを可能にする。

【0060】

様々な実施形態において、図７Ｄに示すように、リザーバ１５２は、（例えば、ねじ式に受けられること、または圧入などによって）リザーバ１５２の上部において受け入れられる蓋２０８でシールされ充填される。蓋は、ハウジング１９６のくぼみ部分２００においてアクセス可能である。いくつかの実施形態において、リザーバ１５２は、リザーバ１５２内のトランスデューサ流体１１７のレベルに関する表示をユーザに提供するために、限定はしないが、一体型サイトグラス／管などのような、レベルインジケータデバイスを含んでもよい。必要に応じて、センサが、いつリザーバ１５２を補充するかについての知識をユーザに提供してもよい。

【0061】

様々な実施形態において、図７Ｅおよび図７Ｆに示すように、シール２０２は、マイクロプレート１７６を押さえつけ、クランプ２０６は、シール２０２を押さえつける。レンズ１６とマイクロプレート１７６との間のギャップ２０７内のトランスデューサ流体１１７は、圧電素子１２とマイクロプレート１７６のウェル２１０とを超音波的に結合する。アレイ１１２は、ベースフレーム２１２に取り付けられ、ベースフレーム２１２は、ハウジング１９６に取り付けられる。プリント回路基板２１４が、増幅器１１０からの増幅された駆動パルス１１４を電気的に伝導するケーブル（図示せず）に圧電素子１２を電気的に結合する。

【0062】

システム１００の様々な実施形態において、トランスデューサ流体１１７は、ギャップ２０７内にない。マイクロプレート１７６がクランプ２０６によってシール２０２にシール係合され、蓋１９８が閉じられた後、トランスデューサ流体１１７がポンプ１５６によってリザーバ１５２からギャップ２０７に送り込まれる。マイクロプレート１７６を、最初に中にトランスデューサ流体が配置されていないバス状構造上に配置し、次いで、マイクロプレート１７６がその上に配置された後にのみギャップ２０７をトランスデューサ流体１１７で満たすことは、マイクロプレートがトランスデューサ流体のバスに入れられる従来のシステムに反する。結果として、システム１００の実施形態は、従来のシステムよりもマイクロプレート１７６のより確実な配置を提供するのに役立ち、トランスデューサ流体１１７がマイクロプレート１７６のウェル２１０に入り込む可能性を低減するのに役立つことができ、それによって、ウェル２１０の内容物がトランスデューサ流体１１７で汚染される可能性を低減するのに役立つ。

【0063】

蓋１９８が閉じられると、安全インターロックは、係合され、安全インターロック状態は、（安全インターロック状態信号１２２を介して）アクティブになる。マイクロプレート１７６は、ハウジング１９６とシール係合される。サンプルの処理が、以下に論じるように進行することができる。

【0064】

ここで図１Ａ～図１Ｆ、図２Ａ～図２Ｃ、図３、図４Ａ～図４Ｄ、図５～図６、図７Ａ～図７Ｆ、および図８Ａ～図８Ｅを参照し、システム１００の様々な実施形態の機能および動作について、例示としてであり限定としてではなく提供される例によって説明する。

【0065】

システム１００の実施形態の制御に関して、コンピュータプロセッサ１０２は、システム１００のための制御の中心である。コンピュータプロセッサ１０２は、表示をユーザインターフェース１１６に出力し、ユーザインターフェース１１６を介して入力されるユーザ入力を読み取る。加えて、コンピュータプロセッサ１０２は、どの処理レジメンが実行されるべきかに関して信号発生器１０６をセットアップする。コンピュータプロセッサ１０２は、どのチャネルがアクティブであるか、全体的な処理時間、プロセスを開始すること、およびプロセスを停止することを直接制御する。

【0066】

駆動パルス１０８として信号発生器によって出力される圧電素子１２を駆動するための波形タイミング。９６ウェルマイクロプレート１７６を有するシステム１００のいくつかの実施形態において、４つのレンズ１６が各圧電素子１２の上にあり、アレイ１１２は、２４の圧電素子アレイアセンブリ１０を含む。いくつかの実施形態において、パルサーモジュール１４０の数は、圧電素子１０の数に等しくてもよく、いくつかの他の実施形態において、パルサーモジュール１４０の数は、圧電素子１０の数の半分に等しくてもよい。

【0067】

上記で論じたように、波形（すなわち、駆動パルス１０８）が出力されるために、蓋１９８は、閉じられなければならない。蓋１９８が開いているとき、コンピュータプロセッサ１０２と信号発生器１０６の両方は、出力（すなわち、駆動パルス１０８）が駆動されるのを許可しない。これは、安全インターロック状態信号１２２がコンピュータプロセッサ１０２および信号発生器１０６の両方に入力されるためである。加えて、コンピュータプロセッサ１０２は、（トランスデューサ流体温度監視信号１２６を介して）トランスデューサ流体温度と（トランスデューサ流体レベル監視信号１２４を介して）トランスデューサ流体レベルの両方を監視する。トランスデューサ流体１１７の温度が許容可能なレベルよりも上であるか、またはトランスデューサ流体１１７が圧電素子１２とウェル２１０との間のギャップ２０７を完全には埋めない場合、信号発生器１０６の出力は、有効にされない。信号発生器１０６の出力が有効にされるために、以下の３つの条件、すなわち、（ｉ）安全インターロック状態がアクティブである（すなわち、蓋１９８が閉じられる）、（ｉｉ）トランスデューサ流体１１７の温度がしきい値温度未満である、および（ｉｉｉ）ギャップ２０７内のトランスデューサ流体１１７のレベルが最小レベルよりも上である、が満たされる必要がある。しかしながら、上記にもかかわらず、いくつかの実施形態において、蓋１９８が開いた状態で試験が測定を行うことを可能にすることが望ましい場合があることが理解されるであろう。そのような実施形態において、エンジニアリングモードが、蓋１９８が開いた状態での動作を可能にすることができる。

【0068】

システム１００の様々な実施形態において、波形タイミングが、アレイ１１２内の隣接する圧電素子１２を励起させない同時および／または連続駆動パルス１０８をもたらし、それによって、同じ圧電素子１２が再び励起される前の一定期間中に圧電素子１２（および隣接する圧電素子１２）を冷却させる。システム１００の実施形態に関する波形タイミングについて、９６ウェルマイクロプレート１７６を有するシステム１００の一実施形態に関する非限定的な例として論じ、４つのレンズ１６が各圧電素子１２の上にあり、アレイ１１２は、２４の圧電素子アレイアセンブリ１０を含む。しかしながら、同様の波形タイミングが、２つ以上のレンズ１６が単一の圧電素子１２の上にあるシステム１００の任意の実施形態に適用されてもよいことが理解されるであろう。

【0069】

非限定的な例として与えると、加えて図８Ａを参照すると、せん断は、主にキャビテーションの機能であるので、せん断動作を実行する音響波形（すなわち、増幅された駆動パルス１１４の音響波形）は、高振幅で、非常に非線形である。基本的な波形タイミングを図８Ａに示す。

【0070】

加えて図８Ｂを参照すると、パルス状音響波形は、Ｎパルスの間ウェル２１０の列に印加される。次いで、ウェル２１０の列は、別のバーストが列に印加される前に冷却される。バースト長は、出力音響パワーを有する整数の連続するパルス周期に等しい。アーキテクチャ的には、１２の列のうちの２つが所定の時間において処理されるので、バースト期間は、バースト長の６倍である。全体的な処理時間は、バースト期間の整数倍である。

【0071】

加えて図８Ｃを参照すると、それぞれの列に印加される音響パワーのタイミングが示され、ｔ０からｔ６（行）が単一のバースト期間を表し、ＣＯＬ１からＣＯＬ１２（列）がマイクロプレート１７６の１２の列を表す。影付きの正方形２１６が音響パワー出力（バースト）を示し、白い正方形２１８が冷却期間を示す。図８Ｃが、隣接する圧電素子１２が同時に（すなわち、単一のバースト期間を表す任意の単一の行において）励起されず、連続波形によって（すなわち、所与のバースト期間を表す任意の所定の行において、および、連続するバースト期間を表す、所与の行のすぐ下の行において）励起されないことが理解されるであろう。

【0072】

加えて図８Ｄを参照すると、印加された音響パワーの相対的タイミングが１２の列について示され、高振幅２２０が所与の列に関するバーストを表す。したがって、図８Ｄにおいて、高振幅は、図８Ｃの影付きの正方形に対応する。そのため、図８Ｄは、隣接する圧電素子１２が同時に励起されない場合があり、連続的な波形によって励起されない場合があることも示す。

【0073】

例えば、図８Ｃおよび図８Ｄに示すように、ＣＯＬ１に関するバーストがｔ０において発生することが理解されるであろう。ｔ０における同時バーストが、ＣＯＬ１に隣接していないＣＯＬ６に音響パワーを印加する。さらに、ｔ１におけるバーストは、どちらもＣＯＬ１に隣接していないＣＯＬ３およびＣＯＬ８に音響パワーを印加する。さらに、最も早くバーストがＣＯＬ１に隣接する列に音響パワーを印加するのは、音響パワーがＣＯＬ２に印加されるｔ４である。結果として、このタイミング技法は、加熱を低減するのに役立つ。

【0074】

加えて図８Ｅを参照すると、パルスモジュール１４０の２４のチャネルの圧電素子１２へのマッピングが示されている。再び、パルサーモジュール１４０ごとに任意の数のチャネルを有する任意の数のパルサーモジュール１４０が必要に応じて使用されてもよいことが理解されるであろう。例えば、いくつかの実施形態において、パルサーモジュール１４０の２４のチャネルが、それぞれ３つのチャネルを有する８つのパルサーモジュール１４０を用いて実装されてもよい。しかしながら、９６のサンプルを処理する必要はなく、必要に応じて任意の数のサンプルが処理されてもよいことが理解されるであろう。したがって、特定の用途に対して、必要に応じて９６よりも少ないウェルが処理されてもよい。すなわち、いくつかの実施形態において、わずか１つのウェルが処理されてもよく、いくつかの他の実施形態において、９６ものウェルが処理されてもよい。そのような実施形態において、処理するためのサンプルを含まないウェルが、処理されるべきサンプルを含まない水または別の液体で満たされることになる。

【0075】

開示された主題の様々な例示的な実施形態について、以下の節を考慮して説明することができる。

【0076】

１．増幅された駆動パルスに応答して超音波エネルギーを生成するように構成される少なくとも１つの圧電素子と、少なくとも１つの圧電素子に接合されるレンズ層であって、レンズ層が、少なくとも１つの圧電素子のうちの単一のものによって作成された超音波エネルギーをレンズ層と超音波連通して配置可能なマイクロプレートの複数のウェルに集束させるように構成される、その中に形成される複数のレンズを有し、複数のレンズのうちの２つ以上が、少なくとも１つの圧電素子のうちの単一のものの上にある、レンズ層とを備える、圧電素子アレイアセンブリ。

【0077】

２．少なくとも１つの圧電素子が２つの圧電素子の列を含む、節１の圧電素子アレイアセンブリ。

【0078】

３．少なくとも１つの圧電素子が４つの圧電素子の列を含む、節１の圧電素子アレイアセンブリ。

【0079】

４．少なくとも１つの圧電素子が６つの圧電素子の列を含む、節１の圧電素子アレイアセンブリ。

【0080】

５．少なくとも１つの圧電素子が８つの圧電素子の列を含む、節１の圧電素子アレイアセンブリ。

【0081】

６．少なくとも１つの圧電素子が１２つの圧電素子の列を含む、節１の圧電素子アレイアセンブリ。

【0082】

７．４つのレンズが少なくとも１つの圧電素子のうちの単一のものの上にある、節１の圧電素子アレイアセンブリ。

【0083】

８．少なくとも１つの圧電素子がジルコン酸チタン酸鉛を含む材料から作られる、節１の圧電素子アレイアセンブリ。

【0084】

９．レンズ層が、少なくとも１つの圧電素子の音響インピーダンスと、レンズ層とマイクロプレートとの間に配置可能な結合流体の音響インピーダンスとの間の音響インピーダンスを有する材料から作られる、節１の圧電素子アレイアセンブリ。

【0085】

１０．レンズ層が、グラファイト、およびホウケイ酸ガラス母材内のフッ素金雲母マイカから選択される材料から作られる、節１の圧電素子アレイアセンブリ。

【0086】

１１．圧電素子アレイアセンブリを製造する方法であって、方法が、増幅された駆動パルスに応答して超音波エネルギーを生成するように構成される少なくとも１つの圧電素子を設けるステップと、少なくとも１つの圧電素子にレンズ層を接合するステップであって、レンズ層が、少なくとも１つの圧電素子のうちの単一のものによって作成された超音波エネルギーをレンズ層と超音波連通して配置可能なマイクロプレートの複数のウェルに集束させるように構成される、その中に形成される複数のレンズを有し、複数のレンズのうちの２つ以上が、少なくとも１つの圧電素子のうちの単一のものの上にある、ステップとを含む、方法。

【0087】

１２．少なくとも１つの圧電素子が２つの圧電素子の列を含む、節１１の方法。

【0088】

１３．少なくとも１つの圧電素子が４つの圧電素子の列を含む、節１１の方法。

【0089】

１４．少なくとも１つの圧電素子が６つの圧電素子の列を含む、節１１の方法。

【0090】

１５．少なくとも１つの圧電素子が８つの圧電素子の列を含む、節１１の方法。

【0091】

１６．少なくとも１つの圧電素子が１２つの圧電素子の列を含む、節１１の方法。

【0092】

１７．４つのレンズが少なくとも１つの圧電素子のうちの単一のものの上にある、節１１の方法。

【0093】

１８．細胞材料をせん断するためのシステムであって、システムが、超音波駆動パルスを生成するように構成される信号発生器と、信号発生器に電気的に結合され、超音波駆動パルスを増幅するように構成される増幅器と、増幅された駆動パルスに応答して超音波エネルギーを生成するように構成される少なくとも１つの圧電素子を含む圧電素子アレイと、複数のレンズであって、複数のレンズのうちの２つ以上が、少なくとも１つの圧電素子のうちの単一のものの上にあり、複数のレンズのうちの単一のものが、超音波エネルギーをマイクロプレートの複数のウェルのうちの単一のものに集束させるように構成される、複数のレンズとを備える、システム。

【0094】

１９．少なくとも１つの圧電素子に接合されるレンズ層をさらに備え、レンズ層がその中に形成される複数のレンズを有する、節１８のシステム。

【0095】

２０．複数のレンズのうちの単一のものが、マイクロプレート内の複数のウェルのうちの単一のものの中に形成される、節１８のシステム。

【0096】

２１．少なくとも１つの圧電素子が２つの圧電素子の列を含む、節１８のシステム。

【0097】

２２．少なくとも１つの圧電素子が４つの圧電素子の列を含む、節１８のシステム。

【0098】

２３．少なくとも１つの圧電素子が６つの圧電素子の列を含む、節１８のシステム。

【0099】

２４．少なくとも１つの圧電素子が８つの圧電素子の列を含む、節１８のシステム。

【0100】

２５．少なくとも１つの圧電素子が１２つの圧電素子の列を含む、節１８のシステム。

【0101】

２６．４つのレンズが少なくとも１つの圧電素子のうちの単一のものの上にある、節１８のシステム。

【0102】

２７．少なくとも１つの圧電素子がジルコン酸チタン酸鉛を含む材料から作られる、節１８のシステム。

【0103】

２８．レンズ層が、少なくとも１つの圧電素子の音響インピーダンスと、レンズ層とマイクロプレートとの間に配置可能な結合流体の音響インピーダンスとの間の音響インピーダンスを有する材料から作られる、節１８のシステム。

【0104】

２９．レンズ層が、グラファイト、およびホウケイ酸ガラス母材内のフッ素金雲母マイカから選択される材料から作られる、節１８のシステム。

【0105】

３０．超音波駆動パルスを生成するステップと、超音波駆動パルスを増幅するステップと、増幅された駆動パルスに応答して少なくとも１つの圧電素子を用いて超音波エネルギーを生成するステップと、少なくとも１つの圧電素子のうちの単一のものによって作成される超音波エネルギーを複数のレンズによってマイクロプレートの複数のウェルに集束させるステップとを含む方法であって、複数のレンズのうちの２つ以上が、少なくとも１つの圧電素子のうちの単一のものの上にあり、複数のレンズのうちの単一のものが、複数のウェルのうちの単一のものに超音波的に結合される、方法。

【0106】

３１．複数のレンズが、少なくとも１つの圧電素子に接合されるレンズ層内に形成される、節３０の方法。

【0107】

３２．前記複数のレンズのうちの単一のものが、マイクロプレート内の複数のウェルのうちの単一のものの中に形成される、節３０の方法。

【0108】

３３．４つのレンズが少なくとも１つの圧電素子のうちの単一のものの上にある、節３０の方法。

【0109】

３４．細胞材料をせん断するためのシステムであって、システムが、タイミング信号を生成するように構成されるコンピュータプロセッサと、タイミング信号に応答して超音波駆動パルスを生成するように構成される信号発生器と、信号発生器に電気的に結合され、超音波駆動パルスを増幅するように構成される増幅器と、行および列のアレイにおいて配置され、増幅された駆動パルスに応答して超音波エネルギーを生成するように構成される複数の圧電素子であって、タイミング信号は、複数の圧電素子のうちの隣接するものが、同時の駆動パルスおよび時間的に連続する駆動パルスから選択される少なくとも増幅された駆動パルスによって励起されないように生成される、複数の圧電素子と、複数のレンズであって、複数のレンズのうちの２つ以上が、複数の圧電素子のうちの単一のものの上にあり、複数のレンズのうちの単一のものが、超音波エネルギーをマイクロプレートの複数のウェルのうちの単一のものに集束させるように構成される、複数のレンズとを備える、システム。

【0110】

３５．複数の圧電素子に接合されるレンズ層をさらに備え、レンズ層がその中に形成される複数のレンズを有する、節３４のシステム。

【0111】

３６．複数のレンズのうちの単一のものが、マイクロプレート内の複数のウェルのうちの単一のものの中に形成される、節３４のシステム。

【0112】

３７．複数の圧電素子が２つの圧電素子の列を含む、節３４のシステム。

【0113】

３８．複数の圧電素子が４つの圧電素子の列を含む、節３４のシステム。

【0114】

３９．複数の圧電素子が６つの圧電素子の列を含む、節３４のシステム。

【0115】

４０．複数の圧電素子が８つの圧電素子の列を含む、節３４のシステム。

【0116】

４１．複数の圧電素子が１２つの圧電素子の列を含む、節３４のシステム。

【0117】

４２．４つのレンズが少なくとも１つの圧電素子のうちの単一のものの上にある、節３４のシステム。

【0118】

４３．少なくとも１つの圧電素子がジルコン酸チタン酸鉛を含む材料から作られる、節３４のシステム。

【0119】

４４．レンズ層が、少なくとも１つの圧電素子の音響インピーダンスと、レンズ層とマイクロプレートとの間に配置可能な結合流体の音響インピーダンスとの間の音響インピーダンスを有する材料から作られる、節３４のシステム。

【0120】

４５．レンズ層が、グラファイト、およびホウケイ酸ガラス母材内のフッ素金雲母マイカから選択される材料から作られる、節３４のシステム。

【0121】

４６．細胞材料をせん断するためのシステムであって、システムが、ハウジングと、ハウジング内に配置され、超音波駆動パルスを生成するように構成される信号発生器と、ハウジング内に配置され、信号発生器に電気的に結合される増幅器であって、増幅器が超音波駆動パルスを増幅するように構成される、増幅器と、ハウジング内に配置される圧電素子アレイであって、圧電素子アレイが、増幅された駆動パルスに応答して超音波エネルギーを生成するように構成される少なくとも１つの圧電素子を含む、圧電素子アレイと、超音波エネルギーをマイクロプレートの複数のウェルに集束させるように構成される複数のレンズと、その中にトランスデューサ流体を流すように構成される流体工学システムと、ハウジング上に配置されるシールであって、シールは、その上にマイクロプレートをシール係合で受け入れるように構成され、それにより、圧電素子アレイ、ハウジング、およびシール上にシール係合で受け入れられるマイクロプレートが、流体工学システムと流体連通してその中にトランスデューサ流体を含むように構成されるチャンバを画定する、シールとを備える、システム。

【0122】

４７．少なくとも１つの圧電素子に接合されるレンズ層をさらに備え、レンズ層がその中に形成される複数のレンズを有する、節４６のシステム。

【0123】

４８．複数のレンズのうちの単一のものが、マイクロプレート内の複数のウェルのうちの単一のものの中に形成される、節４６のシステム。

【0124】

４９．シール上にマイクロプレートをシール係合で保持するように構成されるクランプ機構をさらに備える、節４６のシステム。

【0125】

５０．ハウジング上に配置される開閉可能な蓋をさらに備える、節４６のシステム。

【0126】

５１．蓋の位置を感知するように機械的に構成されるインターロックデバイスをさらに備え、インターロックデバイスが、蓋が開位置にあるときに圧電素子アレイの励起を防止するように構成される、節５０のシステム。

【0127】

５２．流体工学システムが、ハウジング内に配置され、その中にトランスデューサ流体を受け入れるように構成されるリザーバを含む、節４６のシステム。

【0128】

５３．流体工学システムが、ハウジング内に配置され、トランスデューサ流体の流れを引き起こすように構成されるポンプをさらに含む、節５２のシステム。

【0129】

５４．流体工学システムが、脱泡および脱気サブシステムを含む、節４６のシステム。

【0130】

５５．細胞材料をせん断する方法であって、方法が、内部に画定される複数のウェル内に細胞材料が配置されるマイクロプレートをハウジング上に配置されるシール上に配置するステップと、マイクロプレートをシール上にシール係合でクランプするステップと、トランスデューサ流体が複数のレンズと流体連通して位置するように、ハウジング内に配置された流体工学システム内にトランスデューサ流体を流すステップと、超音波エネルギーを生成するために圧電素子のアレイを励起させるステップと、複数のウェル内に配置された細胞材料内にキャビテーションが誘発されるように複数のレンズを用いて超音波エネルギーを複数のウェル内に集束させるステップとを含む、方法。

【0131】

５６．複数のレンズが圧電素子のアレイに接合されるレンズ層内に形成される、節５５の方法。

【0132】

５７．複数のレンズのうちの単一のものが複数のウェルのうちの単一のものの中に形成される、節５５の方法。

【0133】

５８．マイクロプレート内に画定される複数のウェル内に細胞材料が配置されたマイクロプレートをハウジング上に配置されるシール上に配置する前にハウジング内の蓋を開くステップと、シール上にマイクロプレートをシール係合するようにクランプした後に蓋を閉めるステップとをさらに含む、節５５の方法。

【0134】

５９．トランスデューサ流体を流体工学システム内に流すことを可能にし、マイクロプレートをシール上にシール係合でクランプした後に、蓋を閉めることに応答して圧電素子のアレイを励起することを可能にするインターロック条件を満たすステップをさらに含む、節５８の方法。

【0135】

６０．複数のレンズのうちの２つ以上が複数の圧電素子のうちの単一のものの上にあり、複数のレンズのうちの単一のものが超音波エネルギーをマイクロプレートの複数のウェルのうちの単一のものに集束させるように構成される、節５５の方法。

【0136】

６１．４つのレンズが複数の圧電素子のうちの単一のものの上にある、節６０の方法。

【0137】

６２．複数の圧電素子が、行および列のアレイにおいて配置され、タイミング制御された（ｔｉｍｅｄ）増幅された駆動パルスによって励起され、複数の圧電素子のうちの隣接するものが、同時駆動パルスおよび時間的に連続する駆動パルスから選択される少なくとも増幅された駆動パルスによって励起されない、節５５の方法。

【0138】

上記から、本主題の特定の実施形態が例示の目的のために本明細書において説明されているが、様々な修正が本主題の要旨および範囲から逸脱することなくなされてもよいことが理解されるであろう。したがって、本主題は、添付の特許請求の範囲による場合を除いて限定されない。

【符号の説明】

【0139】

１０ 圧電素子アレイアセンブリ
１０ａ 圧電素子アレイアセンブリ
１０ｂ 圧電素子アレイアセンブリ
１０ｃ 圧電素子アレイアセンブリ
１０ｄ 圧電素子アレイアセンブリ
１０ｌ 圧電素子アレイアセンブリ
１２ 圧電素子
１４ レンズ層
１６ レンズ
２０ アレイ
２２ 信号発生器
２４ 増幅器
１００ システム
１０２ コンピュータプロセッサ
１０４ タイミング信号、波形選択信号
１０６ 信号発生器
１０８ 超音波駆動パルス、駆動パルス
１１０ 増幅器
１１２ アレイ、圧電素子アレイ
１１４ 駆動パルス
１１５ 流体工学システム
１１６ ユーザインターフェース
１１７ トランスデューサ流体
１２０ 信号、ハートビート／ウォッチドッグ信号、ウォッチドッグ／ハートビート信号
１２２ 安全インターロック状態信号
１２４ トランスデューサ流体レベル監視信号
１２６ トランスデューサ流体温度監視信号
１２８ ディスプレイインターフェース信号
１３０ 列イネーブル信号
１３２ 出力オンまたは出力オフ信号
１３４ リセット波形シーケンサコントローラタイミング信号
１３７ ＦＰＧＡモジュール
１３８ 波形カウンタ信号
１４０ パルサーモジュール
１４６ 監視モジュール
１４８ 電圧
１５０ 配電モジュール
１５２ リザーバ
１５４ 吸入ポート
１５６ ポンプ
１５８ 排出ポート
１６０ 入口ポート
１６２ フィルタ
１６４ 排出ポート
１６６ 入口ポート
１６８ 冷却器
１７０ 出口ポート
１７２ 入口ポート
１７４ ウェル
１７６ マイクロプレート
１７８ 出口ポート
１８０ 温度プローブ
１８２ 流体レベルプローブ
１８４ 脱泡および脱気構成要素
１８６ リストリクタ
１８８ 脱泡器
１９０ 脱気フィルタ
１９４ 処理トレイ
１９６ ハウジング
１９８ 蓋
２００ くぼみ部分
２０２ シール
２０４ 押さえフレーム
２０６ クランプ
２０７ ギャップ
２０８ 蓋
２１０ ウェル
２１２ ベースフレーム
２１４ プリント回路基板
２１６ 影付きの正方形
２１８ 白い正方形
２２０ 高振幅

【図1A】

【図1B】

【図1C】

【図1D】

【図1E】

【図1F】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図4D】

【図4E】

【図5】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図7C】

【図7D】

【図7E】

【図7F】

【図8A】

【図8B】

【図8C】

【図8D】

【図8E】