特許 7308201 ウェルプレート混合装置

(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】2023-07-05

(45)【発行日】2023-07-13

(54)【発明の名称】ウェルプレート混合装置

(51)【国際特許分類】

   B01F 31/22 20220101AFI20230706BHJP

   B01F 31/50 20220101ALI20230706BHJP

   B01F 35/214 20220101ALI20230706BHJP

   B01F 35/33 20220101ALI20230706BHJP

   B01F 35/52 20220101ALI20230706BHJP

   C12M 1/02 20060101ALI20230706BHJP

   B01F 101/44 20220101ALN20230706BHJP

【ＦＩ】

B01F31/22

B01F31/50

B01F35/214

B01F35/33

B01F35/52

C12M1/02

B01F101:44

【請求項の数】 27

(21)【出願番号】P 2020532749

(86)(22)【出願日】2018-12-12

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2021-03-18

(86)【国際出願番号】 US2018065088

(87)【国際公開番号】W WO2019133248

(87)【国際公開日】2019-07-04

【審査請求日】2021-12-08

(31)【優先権主張番号】62/611,005

(32)【優先日】2017-12-28

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】509027021

【氏名又は名称】サーモ エレクトロン サイエンティフィック インストルメンツ リミテッド ライアビリティ カンパニー

(74)【代理人】

【識別番号】100094569

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 伸一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100103610

【弁理士】

【氏名又は名称】▲吉▼田 和彦

(74)【代理人】

【識別番号】100109070

【弁理士】

【氏名又は名称】須田 洋之

(74)【代理人】

【氏名又は名称】松下 満

(74)【代理人】

【識別番号】100098475

【弁理士】

【氏名又は名称】倉澤 伊知郎

(74)【代理人】

【識別番号】100130937

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 泰史

(72)【発明者】

【氏名】サフロン ナサニエル エス

(72)【発明者】

【氏名】メイヤー マシュー ウェイン

(72)【発明者】

【氏名】コフィン ジョン マギー

【審査官】中村 泰三

(56)【参考文献】

【文献】欧州特許出願公開第０２６３１００７（ＥＰ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２００３／００８１４９９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２００２／００４４４９５（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ０１Ｆ ３１／００－８７

Ｂ０１Ｆ ３５／００－９５

Ｃ１２Ｍ １／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ウェルプレートを混合するための装置であって、
固定支持体、ウェルプレート、ベースプレート、および前記固定支持体に対して移動可能なウェルを含み、前記ウェルが、前記ウェルプレート内に配置され、前記ベースプレートの少なくとも一部分が前記固定支持体から離間している、ウェルプレートアセンブリと、
前記ウェルの上に配置された第１の部分および前記ウェル内に配置された第２の部分を有する、固定センサマウントと、
前記固定センサマウントおよび前記固定支持体に対して前記ウェルプレートアセンブリを垂直方向に移動させるように動作可能な複数の電磁石を有する電磁石アセンブリと、を備える、装置。

【請求項2】

各電磁石が、
磁石ハウジング内に固定された電磁コイルと、
前記磁石ハウジングに対して移動可能であり、かつ前記ウェルプレートアセンブリに固設された永久磁石と、
前記ウェルプレートアセンブリと前記固定支持体との間に配置されたばねアセンブリと、を備える、請求項１に記載の装置。

【請求項3】

前記電磁石アセンブリが、
複数の追加の電磁石と、
前記ウェルプレートアセンブリと前記固定支持体との間に配置された複数の追加のばねアセンブリと、を備える、請求項２に記載の装置。

【請求項4】

前記複数の電磁石が、同位相で同時に動作する、請求項３に記載の装置。

【請求項5】

前記複数の電磁石が、前記ウェルを垂直方向および水平方向の両方に移動させるように、位相がずれた状態で動作する、請求項３に記載の装置。

【請求項6】

前記ウェルが、水平方向に移動するよりも垂直方向に長い距離を移動する、請求項５に記載の装置。

【請求項7】

前記ばねアセンブリが、
前記ウェルプレートアセンブリと前記固定支持体の上面との間に捕捉された第１のばねと、
前記ウェルプレートアセンブリと前記固定支持体の下面との間に捕捉された第２のばねと、を備える、請求項２に記載の装置。

【請求項8】

前記ベースプレートが、前記固定支持体の下に位置付けられた下部ベースプレート部分および前記固定支持体の上に位置付けられた上部ベースプレート部分を備え、
前記第１のばねが、前記上部ベースプレート部分と前記固定支持体との間に位置付けられた上部ベースプレートばねを備え、
前記第２のばねが、前記下部ベースプレート部分と前記固定支持体との間に位置付けられた下部ベースプレートばねを備える、請求項７に記載の装置。

【請求項9】

複数の追加のセンサマウントをさらに備え、前記ウェルプレートアセンブリが、複数のウェルを含み、各追加のセンサマウントが、前記ウェルの１つの上に配置された第１の部分と、前記ウェルの１つ内に配置された第２の部分と、を有する、請求項１に記載の装置。

【請求項10】

前記電磁石アセンブリが、約３０Ｈｚで振動する、請求項１に記載の装置。

【請求項11】

前記電磁石アセンブリが、前記ウェルを約１ｍｍ垂直方向に変位させるように構成される、請求項１に記載の装置。

【請求項12】

前記センサマウントが、前記ウェルの上に配置された第１の部分と、前記ウェル内に配置された第２の部分と、を有する、請求項１に記載の装置。

【請求項13】

前記センサマウントが、プラスチック、金属、セラミック、シリコン、ガラス、およびＰＣＢのうちの１つで形成される、請求項１に記載の装置。

【請求項14】

前記センサマウントに固設されたセンサをさらに備える、請求項１に記載の装置。

【請求項15】

前記センサが、前記センサマウントの側面および底部のうちの１つに固設される、請求項１４に記載の装置。

【請求項16】

前記センサが、カーボンナノチューブセンサである、請求項１４に記載の装置。

【請求項17】

前記センサマウントが、細長いプレートの形状を有する、請求項１に記載の装置。

【請求項18】

ウェルプレートを混合するための装置であって、
ウェルプレートアセンブリであって、
固定支持体と、
前記固定支持体から離間している上部ベースプレート部分と、前記固定支持体から離間している下部ベースプレート部分と、を有する、ベースプレートと、
複数のウェルを含み、前記固定支持体から離間した部分を有し、かつ前記固定支持体に対して移動可能であるウェルプレートと、を備える、ウェルプレートアセンブリと、
複数の固定センサマウントであって、各センサマウントが、前記複数のウェルのうちの選択された１つの上に配置された第１の部分と、選択されたウェル内に配置された第２の部分とを有する、複数の固定センサマウントと、
複数のセンサであって、各センサが、前記センサマウントの選択された１つに固設される、複数のセンサと、
前記固定支持体および前記固定センサマウントに対して垂直方向に前記ウェルプレートアセンブリを移動させるように動作可能な電磁石アセンブリであって、前記電磁石アセンブリが、
複数の電磁石であって、各電磁石が、
磁石ハウジングと、
前記磁石ハウジング内に固定された電磁石と、
前記磁石ハウジングに対して移動可能であり、かつ前記ベースプレートに固設された永久磁石と、を備える、複数の電磁石と、
前記ベースプレートと前記固定支持体との間に捕捉された複数のベースプレートばねを備える、ばねアセンブリと、を備える、電磁石アセンブリと、を備える、装置。

【請求項19】

前記複数の電磁石が、同位相で同時に動作する、請求項１８に記載の装置。

【請求項20】

前記複数の電磁石が、前記ウェルを垂直方向および水平方向の両方に移動させるように、位相がずれた状態で動作する、請求項１８に記載の装置。

【請求項21】

前記ウェルが、水平方向に移動するよりも垂直方向に長い距離を移動する、請求項２０に記載の装置。

【請求項22】

前記電磁石が、約３０Ｈｚで振動する、請求項１８に記載の装置。

【請求項23】

前記電磁石アセンブリが、前記ウェルを約１ｍｍ垂直方向に変位させるように構成される、請求項１８に記載の装置。

【請求項24】

各センサマウントが、プラスチック、金属、セラミック、シリコン、ガラス、およびＰＣＢのうちの１つで形成される、請求項１８に記載の装置。

【請求項25】

各センサが、前記選択されたセンサマウントの側面および底面のうちの１つに固設される、請求項１８に記載の装置。

【請求項26】

各センサが、カーボンナノチューブセンサである、請求項１８に記載の装置。

【請求項27】

各センサマウントが、細長いプレートの形状を有する、請求項１８に記載の装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願の相互参照
本出願は、２０１７年１２月２８日に提出された米国仮特許出願第６２／６１１，００５号の利益を主張する。この出願の内容は、その全体が参照により組み込まれている。

【0002】

本発明の態様は、概して、ウェルプレート用の混合装置に関し、より具体的には、電磁石アセンブリを使用して、固定されたセンサマウントに対してウェルプレートを移動させる混合装置に関する。

【背景技術】

【0003】

ウェルプレートは、これまで多くの種類の化学的および生物学的試験およびスクリーニングの業界標準であり、かつ現在もそうである。従来技術のウェル混合装置は、振動プレートおよび軌道運動プレートを含む。ウェルプレートの構成の変更により、このような方法の効果が低下している。ウェルプレートの密度は、４８から９６、３８６、１５３６ウェルに移行し、各ウェルの表面積と体積の比率が大幅に減少した。マイクロプレートウェルの体積が減少すると、表面張力および背の高い、薄いウェルのアスペクト比などの変数により、従来の混合技術の効果が低下した。ウェルの直径が小さくなると、レイノルズ数が減少し、粘性力がウェル内の対流力よりも支配的になり、ウェルの内容物を混合する取り組みの効果が低下する。したがって、ウェルプレートの移動だけでは、ウェルの内容物を混合するのに十分な方法ではない。ウェルに溶液をピペットで複数回入れるおよび出すことは、ウェルの内容物の混合に効果的であるが、自動化されておらず、かつ再現可能ではない。超音波混合も使用されているが、熱がウェルに導入され、タンパク質、ＤＮＡ、および細胞のような特定の分子種に損傷を与える可能性があり、これらは、ウェルプレートの研究の多くで重要な関心事である。

【0004】

従来の既知のプロセスに固有の問題の一部またはすべてを低減または克服するウェル混合装置を提供することが望ましいであろう。特定の実施形態の以下の開示および詳細な説明を考慮すると、特定の目的および利点は、当業者、すなわち、この技術分野における精通している、または経験している者には明らかであろう。

【発明の概要】

【0005】

第１の態様によれば、混合装置は、固定支持体を含むウェルプレートアセンブリと、固定支持体に対して移動可能なウェルと、を含む。固定センサマウントは、ウェルの上に配置された第１の部分と、ウェル内に配置された第２の部分と、を有する。複数の電磁石は、固定センサマウントおよび固定支持体に対してウェルプレートアセンブリを垂直方向に移動させるように動作可能である。

【0006】

別の態様によれば、ウェルプレートを混合するための装置は、固定支持体を有するウェルプレートアセンブリと、固定支持体から離間した上部ベースプレート部分および固定支持体から離間した下部ベースプレート部分を有するベースプレートと、複数のウェルを含み、かつ固定支持体に対して移動可能なウェルプレートと、を含む。複数の固定センサマウントの各々は、複数のウェルのうちの選択された１つの上に配置された第１の部分と、選択されたウェル内に配置された第２の部分と、を有する。複数のセンサの各々は、センサマウントの選択された１つに固設される。電磁石アセンブリは、固定支持体および固定センサマウントに対してウェルプレートアセンブリを垂直方向に移動させるように動作可能である。電磁石アセンブリは、複数の電磁石を含み、電磁石の各々は、磁石ハウジングと、磁石ハウジング内に固定された電磁石と、磁石ハウジングに対して移動可能であり、かつベースプレートに固設された永久磁石と、を含む。ばねアセンブリは、ベースプレートと固定支持体との間に捕捉された複数のベースプレートばねを含む。

【0007】

ここに開示されるこれらおよび追加の特徴および利点は、特定の実施形態の以下の詳細な開示、その図面、および特許請求の範囲からさらに理解されよう。

【0008】

本実施形態の前述および他の特徴および利点は、添付の図面と併せて、例示的な実施形態の以下の詳細な記載からより完全に理解されよう。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】ウェルプレート用混合装置の正面図である。

【図2】図１の混合装置の電磁石の部分的に切り取られた断面図である。

【図3】図１の混合装置のばねアセンブリの部分的に切り取られた断面図である。

【図4】図１の混合装置のウェル内のセンサマウントの概略正面図である。

【図5】図１の混合装置のウェル内のセンサマウントの概略側面図である。

【図6】図１の混合装置のウェル内のセンサマウントの平面図である。

【図7】図１の混合装置のウェル内のセンサマウントの代替実施形態の概略正面図である。

【図8】図１の混合装置のウェル内のセンサマウントの別の代替実施形態の概略正面図である。

【0010】

上記で参照した図は、必ずしも縮尺通りに描かれておらず、特定の実施形態の表現を提供することが理解されるべきであり、本質的に単に概念的であり、関係する原理の例示にすぎない。図面に示した混合装置のいくつかの特徴は、説明および理解を容易にするために、他のものに対して拡大または歪められている。同じ参照番号は、様々な代替実施形態に示される類似または同一の構成要素および特徴について図面で使用される。本明細書に開示されるウェルプレートのための混合装置は、それらが使用される意図された用途および環境によって部分的に決定される構成および構成要素を有するであろう。

【発明を実施するための形態】

【0011】

図１は、ウェルプレートアセンブリ１２の内容物を混合するために使用され得る代表的な混合装置１０を示す。ウェルプレートアセンブリ１２は、ウェルプレート１６内に配置された１つ以上のウェル１４を含む。特定の実施形態では、ウェルプレート１６は、１５３６もの多くのウェル１４、および少なくとも２４のウェル１４を有し得る。ウェルプレート１６は、任意の数のウェル１４を含み得ることが理解されるべきである。

【0012】

１つ以上の固定センサマウント１８は、各センサマウント１８がウェル１４の上に配置された第１の部分２０を有し、第２の部分２２がウェル１４内に配置されるように位置付けられる。以下でより詳細に記載されるように、センサマウント１８は、ウェル１４の内容物を混合する働きをする。特定の実施形態では、センサマウント１８は、プラスチック、金属、セラミック、シリコン、ガラス、またはＰＣＢから形成され得る。

【0013】

ベースプレート２４は、ウェルプレート１６の下で、かつ当接関係で位置付けられる。ウェルプレート１６およびベースプレート２４は、互いに結合されているので、ベースプレート２４が動くと、ウェルプレート１６もそれに応じて動く。それらは、ウェルプレート１６、クランプ、ファスナーなどに作用する重力を含む任意の数の手段によって結合することができる。いくつかの実施形態では、混合装置１０は、ウェルプレートアセンブリ１２の迅速な取り外しおよび／または交換を容易にするように特に設計される。

【0014】

電磁石アセンブリ２５は、以下により詳細に記載される複数の電磁石２６を含み、ベースプレート２４の下に位置付けられる。電磁石２６は、ウェルプレートアセンブリ１２を固定支持体３０に対して移動させる働きをし、それにより、その中に配置された固定センサマウント１８に対して各ウェル１４を移動させる。特定の実施形態では、ウェルプレートアセンブリ１２は、固定支持体３０に対して、（矢印Ａで示すように）主に垂直方向に、またはＺ方向に移動する。以下でより詳細に記載された特定の実施形態では、電磁石２６は、ウェルプレートアセンブリ１２をＸおよびＹ方向において、水平方向にも移動させる働きをすることを理解されるべきである。

【0015】

ウェルプレートアセンブリ１２を囲む固定支持体３０の部分２８は、ベースプレート２４に形成され、上部ベースプレート部分２４ａおよび下部ベースプレート部分２４ｂを画定する凹部３２に受け入れられる。固定支持体の部分２８は、ウェルプレートアセンブリ１２と接触しないように、凹部３０内に位置付けられる。したがって、上部ベースプレート部分２４ａおよび下部ベースプレート部分２４ｂはそれぞれ、固定支持体３０から離間しており、固定支持体３０に対してベースプレート２４およびウェルプレートアセンブリ１２の移動を可能にする。

【0016】

使用中、電磁石２６が作動すると、ウェルプレートアセンブリ１２は、固定支持体３０およびセンサマウント１８の両方に対して移動する。以下により詳細に記載されるように、ウェル１４がセンサマウント１８に対して移動するとき、ウェル１４内の液体は、ウェル１４の動きだけでなく、ウェル１４内のセンサマウント１８の動きによっても混合される。

【0017】

図２は、電磁石２６をより詳細に示す。電磁石２６は、磁石ハウジング４２内に配置された電磁コイル４０を含む。永久磁石４４は、磁石ハウジング４２内に部分的に位置付けられ、かつベースプレート２４の底面に形成された磁石凹部４５内に部分的に位置付けられる。永久磁石４４はベースプレート２４に固設されており、永久磁石４４が移動すると、ウェルプレート１６および当然のことながらウェル１４も移動する。

【0018】

特定の実施形態では、電磁石アセンブリ２５は、ベースプレート２４の真下およびウェルプレートアセンブリ１２の下に位置付けられた４つの電磁石２６を含み、図１では２つしか見えない。電磁石アセンブリ２５は、任意の所望の数の電磁石２６を含むことができることが理解されるべきである。

【0019】

電磁石アセンブリ２５の別の部分が図３に示されており、ばねアセンブリ４６は、ウェルプレートアセンブリ１２の下のベースプレート２４内に、具体的には、上部ベースプレート部分２４ａと下部ベースプレート部分２４ｂとの間に収容されていることを見ることができる。ばねアセンブリ４６は、電磁石２６と協働して、ベースプレート２４、ウェルプレート１６、およびウェル１４を固定支持体３０に対して移動させる。ウェルプレート１６およびウェル１４は、ばねアセンブリ４６の付勢作用とともに、およびこれに抗して、固定支持体３０に対して（矢印Ｃで示すように）主に垂直方向に、またはＺ方向に移動する。上記のように、ウェルプレートアセンブリ１２のウェルプレート１６およびウェル１４は、ＸおよびＹ方向に水平方向にも移動することができる。

【0020】

ばねアセンブリ４６は、下部ベースプレート部分２４ｂと固定支持体３０との間に捕捉される第１のばね４８を含む。第１のばね４８の第１の下端部５０は、下部ベースプレート部分２４ｂの上面に形成されたベースプレート凹部５２に着座する。第１のばね４８の第２の上端部５４は、固定支持体３０の底面に形成された第１の固定支持凹部５６に着座する。

【0021】

第２のばね５８は、上部ベースプレート部分２４ａと固定支持体３０との間に捕捉される。第２のばね５８の第１の下端部６０は、固定支持体３０の上面に形成された第２の固定支持凹部６２に着座する。第２のばね５８の第２の上端部６４は、上部ベースプレート部分２４ａの底面に形成されたウェルプレート凹部５６に着座する。

【0022】

第１のばね４８は、ウェルプレートアセンブリ１２が静止状態にあるとき、ベースプレート２４を固定支持体３０から第１の距離Ｄだけ離間して保つように構成される。同様に、第２のばね５８は、ウェルプレートアセンブリ１２が静止状態にあるとき、ウェルプレート１６を固定支持体３０から第２の距離Ｅだけ離間して保つように構成される。距離ＤおよびＥは、ウェルプレート１６ならびに上部および下部ベースプレート部分２４ａ、２４ｂが、それぞれ垂直方向またはＺ方向に上下に移動できる最大距離である。特定の実施形態では、距離ＤおよびＥはそれぞれ約０．５ｍｍであり、ウェルプレートアセンブリ１２、したがってウェル１４に約１ｍｍの総垂直方向移動距離を提供する。

【0023】

本明細書で使用される「約」という用語は、混合装置の製造および使用の分野における、実用的で商業的なエンジニアリング目的、コスト、製造公差、および機能の制約内で、特定の値に近い、またはほぼ特定の値であることを意味する。同様に、本明細書で使用される「実質的に」という用語は、実用的で商業的なエンジニアリング目的、コスト、製造公差、および機能の制約内でほとんど、またはほぼ同じであることを意味する。

【0024】

電磁石２６が作動すると、電磁コイル４０は交互に付勢および消勢され、永久磁石４４、したがってウェルプレートアセンブリ１２を、図１において見られる矢印Ａおよび図２において見られる矢印Ｂの方向に、第１のばね４８および第２のばね５８の付勢作用に抗して電磁コイル４０および磁石ハウジング４２に向かって、およびそれらから離して移動させる。

【0025】

電磁石２６のこのサイクルまたは振動は、ウェルプレートアセンブリ１２、および、したがってウェル１４の垂直方向の移動を引き起こし、それは図４～図６においてより明確に見ることができる。ウェル１４は、液体レベルライン６６によって示されるように、検知されるべき内容物を有する液体を含む。ウェル１４が矢印Ａの方向に垂直方向に移動すると、センサマウント１８は静止し、ウェル１４と比較して相対的な動きを引き起こし、液体内に配置されるセンサマウント１８の第２の部分２２がウェル１４の内容物を混合する。特定の実施形態では、電磁石２６は、約３０Ｈｚの速度で振動し得る。

【0026】

特定の実施形態では、複数の電磁石２６はすべて、同位相で同時に動作するため、ウェルプレートアセンブリ１２およびウェル１４は、Ｚ方向に垂直方向にのみ移動する。他の実施形態では、電磁石２６は、互いに位相がずれた状態で動作し得る。そのような実施形態では、ウェルプレートアセンブリ１２およびウェル１４は、垂直方向にのみ移動しない。むしろ、そのような実施形態では、ウェルプレートアセンブリ１２およびウェル１４は、揺動または軌道運動で移動し、ＸおよびＹ方向（図６において見られる）に水平方向に、ならびにＺ方向に垂直方向に移動する。しかしながら、そのような実施形態では、ウェルプレートアセンブリ１２およびウェル１４は、主にＺ方向に垂直方向に移動することを理解されるべきである。換言すると、そのような実施形態では、ウェルプレートアセンブリ１２およびウェル１４は、それらがＸおよびＹ方向に水平方向に移動するよりも、Ｚ方向に垂直方向に大きな距離を移動する。

【0027】

静止したセンサマウント１８に対するウェル１４の相対的な動きは、ウェル１４内の流体の２つのタイプの混合を作り出す。第１のタイプの混合は、センサマウント１８の表面に沿って発生するせん断混合である。このせん断混合は、ウェル１４内およびセンサマウント１８の液体の界面で発生する滑りのない境界条件によって引き起こされる。センサマウント１８の隣の液体は静止したセンサマウントと同じ速度で移動するが、ウェル１４の残りの液体はウェル１４と同じ速度で移動し、ウェル１４の液体に大きな速度勾配が生じる。液体の大きな速度勾配は、混合にとって最良の条件である。大きな速度勾配、および、したがって最良の混合条件は、センサマウント１８の表面の隣にあるため、この混合は、センサマウント１８からウェル１４の内容物への特定の分子種の追加、またはウェル１４からセンサマウント１８の表面までの分子種の移動に特に役立つ。好ましい実施形態では、センサマウント１８は、センサマウント１８の隣の分子種の濃度を感知するために使用することができる。この場合、混合の目的は、表面での種濃度の変化率が拡散速度ではなく反応速度によって制限されるようにすることである。

【0028】

第２の種類の混合は、センサマウント１８の体積によって変位する液体によるもので、ウェル１４内に大規模な変位電流および渦を引き起こし、混合速度を大幅に増加させる。これらの変位電流は、ウェル１４全体を混合するのに役立つ。これらのタイプの混合の両方は、ウェル１４全体にわたって分子種の濃度を平衡化する。

【0029】

センサマウント１８をウェル１４内に位置付けることと、センサマウント１８に対するウェル１４のほぼ垂直方向な動きとの組み合わせにより、良好、完全、かつ効率的な混合が提供される。センサマウント１８、またはウェル１４内の別の移動しない対象がない場合、ウェル１４内では、せん断混合も変位混合も発生しない。電磁石１６の動作を通じてウェル１４の垂直方向の動きを単に作り出すことは、ウェル１４の内容物を完全には混合しない。同時に、ウェル１４の主に垂直方向の動きがなければ、センサマウント１８の表面付近に速度勾配がないため、ウェル１４の内容物が完全に混合もされない。このような場合、拡散だけが、センサマウント１８の表面付近からウェル１４の残りの部分までの分子種濃度を平衡化し得る。

【0030】

センサマウント１８を電磁石アセンブリ２５と組み合わせて使用してウェル１４の内容物を混合すると、ウェル１４の内容物を完全に混合するための使いやすく、再現性の高い方法が得られる。さらに、そのような混合装置は、ウェル１４の内容物に低レベルのエネルギーを与え、それによってウェル１４の内容物を損傷させる可能性を減少させる。

【0031】

電磁石アセンブリ２５と組み合わせてセンサマウント１８を使用してウェル１４の内容物を混合することは、電磁石アセンブリ２５を単独で使用する場合のウェル１４の混合よりもはるかに効果的であることが発見された。ある実験では、電磁石アセンブリ２５（ウェル１４の動きのみを提供する）だけを使用してウェル１４内で平衡に達するまで完全に混合するのに約１時間かかったが、センサマウント１８および電磁石アセンブリ２５の両方を使用（ウェル１４の動き、せん断混合、および変位を提供する）して、約３秒以内に、ウェル１４内で平衡に達したことがわかった。これは、電磁石アセンブリ２５を単独で使用する場合と比較して、センサマウントおよび電磁石アセンブリ２５の両方を使用して、１０００倍を超える改善を提供する。

【0032】

図４～図６に示す実施形態では、センサマウント１８は、細長いプレートの形状を有する。したがって、そのような実施形態では、センサマウント１８は、長さＬ、幅Ｗ、および深さＤを有し、長さＬは幅Ｗよりもかなり大きく、かつ幅Ｗは深さＤよりもかなり大きい。これにより、比較的薄く、かつ長いプレートが生成され、センサマウント１８の表面積と体積の比が大きくなり、ウェル１４内のセンサマウント１８の混合能力が向上する。

【0033】

特定の実施形態では、センサマウント１８は、約２ｍｍ～約１０ｍｍの長さＬ、約１ｍｍ～約１５ｍｍの幅Ｗ、および約０．２ｍｍ～約３．２ｍｍの深さを有する。ウェル１４は、約１．７ｍｍ～約１５．６ｍｍの直径、および約４．８ｍｍ～約１１．０ｍｍの高さを有し得る。

【0034】

標準の９６ウェルプレートの別の実施形態では、センサマウント１８は、約６ｍｍ～約１２ｍｍの長さＬ、約４．８ｍｍ～約５．２ｍｍの幅Ｗ、および約１．４ｍｍ～約１．８ｍｍの深さを有する。ウェル１４は、約６．０ｍｍ～約７．０ｍｍの直径、および約１０．０ｍｍ～約１１．０ｍｍの高さを有し得る。

【0035】

センサマウント１８の別の実施形態は図７において見ることができ、センサ６８はセンサマウント１８の側面に固設されている。別の実施形態では、図８において見られるように、センサ６８は、センサマウント１８の底面に固設されることができる。図８の実施形態では、センサマウント１８は円筒形状を有することができ、センサ６８は円形形状を有することができることを理解されるべきである。

【0036】

センサ６８は、特定の実施形態では、グラフェンまたはカーボンナノチューブセンサ、例えば、機能化されたグラフェンまたはカーボンナノチューブ基板であり得る。そのようなグラフェンまたはカーボンナノチューブセンサは、標的分析物または複数の標的分析物が機能化されたグラフェンまたはカーボンナノチューブ基板に接触するときのコンダクタンスの変化を検出することができる。

【0037】

特定の実施形態では、そのようなカーボンナノチューブ基板は、半導体単層カーボンナノチューブ（ｓ－ＳＷＣＮＴ）を含む。このようなｓ－ＳＷＣＮＴは、高い表面積および拡張可能な感度を生み出すのに十分な半導体性の特性によって特徴付けられる。特定の実施形態では、カーボンナノチューブ基板は、平面状であり得る。カーボンナノチューブ基板は、半導体材料の表面にわたる電界電荷キャリアを監視するバイオセンサ装置に形成されたカーボンナノチューブ半導体表面であり得る。生体分子相互作用からの結合事象が発生し、カーボンナノチューブの表面と結合すると、ナノチューブ上のキャリア濃度が変化し、伝導性が変化し得る。標的分析物が機能化されたナノチューブ表面に結合すると、電流が変化し、かつ検出される。特定の実施形態では、結合相互作用は、相互作用を検出するためにデバイスクリーニング長の範囲内で発生する。感度を高めるために、断片化された抗体などの小さな受容体を使用することができる。

【0038】

カーボンナノチューブは、当業者に既知の単層カーボンナノチューブであり、かつ一般にカーボンナノチューブ基板の製造のために使用されることができる。当技術分野で既知であるように、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）は、ほぼ円筒形のナノ構造を持つ炭素の同素体である。一般に、カーボンナノチューブは、グラフェンと呼ばれる１原子厚のカーボンシートで形成された壁を持つ、所定の長さの中空円筒構造によって特徴付けられる。一般に、グラフェンシートは、巻かれるか、もしくはそうでなければ特定の、かつ離散的な（「キラル」）角度で構成され、巻角および半径の組み合わせにより、ナノチューブの特性、例えば個々のナノチューブシェルが金属または半導体かが決まる。ナノチューブは、単層ナノチューブ（ＳＷＣＮＴ）および多層ナノチューブ（ＭＷＣＮＴ）として分類される。個々のナノチューブは、ファンデルワールス力、より具体的にはパイスタッキングによって一緒に保持された「ロープ」に自然に整列することができる。例示的な単層カーボンナノチューブ（ＳＷＣＮＴ）は、約１～２ナノメートルの直径を有するが、より広くてもよい。一態様によれば、ＳＷＣＮＴは、ゼロ～約２ｅＶのバンドギャップを示すことができ、かつそれらの伝導率は、金属的または半導体性の挙動を示すことができる。単層カーボンナノチューブは、本明細書に記載の検出装置のための例示的な基板を提供する。例示的な単層カーボンナノチューブおよびそれらの製造方法のより詳細な説明は、２０１８年１０月１０日に提出された米国出願第１６／１５５，９５５号、発明の名称「Ｃａｒｂｏｎ Ｎａｎｏｔｕｂｅ－Ｂａｓｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ ｆｏｒ Ｓｅｎｓｉｎｇ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ」に記載されており、その全体の開示は、すべての目的のために、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。装置で使用するための例示的なカーボンナノチューブは、米国特許第７，４１６，６９９号、米国特許第６，５２８，０２０号、および米国特許第７，１６６，３２５号にも記載されており、これらの各々は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。

【0039】

当業者は、本開示から得られた知識を用いて、本発明の範囲から逸脱することなく、これらおよび他の利点を達成するために開示された装置および方法に様々な変更を加えることができることを認識するであろう。したがって、本明細書に記載の特徴は、修正、調整、変更、または置換の影響を受けやすいことが理解されるべきである。例えば、同じ結果を達成するために実質的に同じ方法で実質的に同じ機能を実行するそれらの要素および／またはステップのすべての組み合わせが、本発明の範囲内であることは明白に意図される。記載された一実施形態から別の実施形態への要素の置換も、完全に意図され、企図されている。本明細書に示され、かつ記載された特定の実施形態は、例示のみを目的としており、添付の特許請求の範囲に記載される本発明を限定するものではない。他の実施形態は、当業者には明らかであろう。前述の説明は、明確にするためだけに提供され、単に例示的なものであることが理解されるべきである。本発明の趣旨および範囲は、上記の実施例に限定されず、以下の特許請求の範囲に包含される。上記で引用したすべての出版物および特許出願は、あたかも各個々の出版物または特許出願が参照によりそのように組み込まれることが具体的、かつ個別に示されるのと同程度に、あらゆる目的で参照により全体として組み込まれる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】