(57)【要約】  試料精製システムが、試料精製コンパートメントを囲み、上端及び反対側の下端を有する容器アセンブリを含み、該試料精製コンパートメントが、混合領域及び沈降領域を含む、試料精製システム。複数の遮蔽要素は、隣接する混合領域及び沈降領域または分離した隣接する混合領域を少なくとも部分的に分離し、該混合領域は該沈降領域と流体連通するように、該試料精製コンパートメント内に配置される。混合要素は、各混合領域内に配置される。音響波沈降器が、該容器アセンブリの一部と整列され、該音響波沈降器が、該容器アセンブリの一部及びその中に配置された混合物を通って音響波を放出するように構成され、該音響波が、流体相の液滴の該浮力または密度を増加させるために、該混合物中に配置された流体相の液滴を凝集させる、音響波沈降器。
2017534446.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二相系で試料を精製する方法であって、
第１の液体及び第２の液体を提供することであり、前記第１の液体は第１の流体相を構成し、ある量の第１の分子が前記第１の相に配置され、前記第１の相は第１の密度を有し、前記第２の液体は第２の流体相を構成し、前記第２の相は第２の密度を有し、前記第２の密度は前記第１の密度とは異なり、前記第１の相及び前記第２の相は非混和性である、提供することと、
前記第１の液体を前記第２の液体と混合して混合物を形成することであり、前記混合物は、前記第１の相、前記第２の相、及び前記ある量の第１の分子を含み、前記ある量の前記第１の分子の少なくとも一部が前記第２の相に配置される、形成することと、
前記混合物の第１の部分を部分的に精製された第１の相試料部分と部分的に精製された第２の相試料部分とに分離させることであり、前記部分的に精製された第２の相試料部分は、前記第２の相の一部、前記ある量の前記第１の分子の一部、及び第１の量の第１の相の液滴を含み、前記第１の量の第１の相の液滴は第１の平均直径を有する、分離させることと、
音響波を前記部分的に精製された第２の相試料部分の一部に適用して、第１の音響処理された試料部分を形成することであり、前記第１の音響処理された試料部分は、前記第２の相の一部、前記ある量の前記第１の分子の前記一部、及び第２の量の第１の相の液滴を含み、前記第２の量の第１の相の液滴は第２の平均直径を有し、前記第２の量は前記第１の量よりも少なく、前記第２の平均直径は前記第１の平均直径よりも大きく、前記音響波は、前記第１の量の第１の相の液滴の少なくとも一部の共局在を増進し、それによって、前記第１の量の第１の相の液滴の前記少なくとも一部の合体を増進する、形成することと、を含む、方法。
【請求項２】
前記第１の音響処理された試料部分を前記混合物の第２の部分と組み合わせることであって、前記混合物の前記第２の部分は、実質的に精製された第２の相試料部分及び第１の相部分を含む、組み合わせることと、
前記第２の量の第１の相の液滴の少なくとも一部を前記第１の相部分と合体させて第１の相本体を形成することであって、前記第１の相本体は、前記実質的に精製された第２の相試料部分に向流するのに十分な浮力または密度を有する、形成することと、をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記実質的に精製された第２の相試料の少なくとも一部を回収することをさらに含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記実質的に精製された第２の相試料部分は、前記第２の相の一部、前記ある量の前記第１の分子の一部、及び第３の量の第１の相の液滴を含み、前記第３の量の第１の相の液滴は第３の平均直径を有し、前記方法は、
前記音響波を前記実質的に精製された第２の相試料部分の一部に適用して、第２の音響処理された試料部分を形成することと、
前記第２の音響処理された試料部分を前記混合物の第３の部分と組み合わせることであって、前記混合物の前記第２の部分は、大幅に精製された第２の相試料部分及び第１の相部分を含む、組み合わせることと、をさらに含む、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
少なくとも部分的に精製された第２の相試料の連続ループを音響処理することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記部分的に精製された第１の相試料部分は、前記第１の相の一部及び第１の量の第２の相の液滴を含み、前記第１の量の第２の相の液滴は第４の平均直径を有し、前記方法は、音響波を前記部分的に精製された第１の相試料部分の一部に適用して、第３の音響処理された試料部分を形成することをさらに含み、前記第３の音響処理された試料部分は、前記第１の相の一部及び第２の量の第２の相の液滴を含み、前記第２の量の第２の相の液滴は第５の平均直径を有し、前記第２の量は前記第１の量よりも少なく、前記第５の平均直径は前記第４の平均直径よりも大きく、前記音響波は、前記第１の量の第２の相の液滴の少なくとも一部の共局在を増進し、それによって、前記第１の量の第２の相の液滴の前記少なくとも一部の合体を増進する、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
二相系で試料を精製する方法であって、
第１の液体を第２の液体と混合して混合物を形成することであり、前記第１の液体は、第１の相及びある量の第１の分子を含み、前記第１の相は第１の密度を有し、前記第２の液体は第２の密度を有する第２の相を構成し、前記第２の密度は前記第１の密度とは異なり、前記第１の相及び前記第２の相は非混和性であり、前記第１の液体及び前記第２の液体の前記混合は、前記第１の相及び前記第２の相のうちの一方を前記第１の相及び前記第２の相のうちの他方に分散させ、前記第１の相及び前記第２の相のうちの一方が分散相を構成し、前記第１の相及び前記第２の相のうちの他方が連続相を構成する、形成することと、
少なくとも１つの音響波を前記混合物の第１の部分に適用することと、
前記混合物の前記第１の部分における前記分散相の一部を、前記混合物の前記第１の部分における前記連続相の少なくとも一部によって適用される抗力に打ち勝つのに十分な浮力または密度を有する本体へと合体させて、前記分散相の合体した本体が前記連続相に向流するようにすることと、
前記合体した本体の少なくとも一部を前記混合物の第２の部分と混合することと、
少なくとも１つの音響波を、前記混合合体した本体の一部及び前記混合物の第２の部分に適用することと、
前記混合合体した本体の前記一部及び前記混合物の第２の部分を、第３の液体及び第４の液体に分離することであって、前記第３の液体が前記第１の相を含み、前記第４の液体が前記第２の相及び前記ある量の前記第１の分子の少なくとも一部を含む、分離することと、を含む、方法。
【請求項８】
前記第１の液体を前記第２の液体と混合することが、前記第１の液体から前記第２の液体への、または前記第１の相から前記第２の相への、前記ある量の前記第１の分子の少なくとも一部の移動を誘発または増進する、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記少なくとも１つの音響波を前記混合合体した本体の前記一部及び前記混合物の第２の部分に適用することが、前記混合合体した本体及び前記混合物の第２の部分の、前記第３の液体及び前記第４の液体への分離を増進する、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの音響波を前記混合物の前記第１の部分に適用することが、前記分散相の合体を増進する、請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
前記第１の液体及び前記第２の液体が、可撓性バッグのコンパートメント内で混合される、請求項７に記載の方法。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの音響波を前記混合物の前記第１の部分に適用することが、１つ以上の容器に連結された導管に対して、前記混合物の前記第１の部分が前記導管を通過するときに、前記少なくとも１つの音響波を適用することを含み、かつ／または前記少なくとも１つの音響波を前記混合合体した本体の前記一部及び前記混合物の第２の部分に適用することが、１つ以上の容器に連結された導管に対して、前記混合合体した本体の前記一部及び前記混合物の第２の部分が前記導管を通過するときに、前記少なくとも１つの音響波を適用することを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの音響波を前記混合物の前記第１の部分に適用することが、前記少なくとも１つの音響波を、前記混合物の前記第１の部分が内部に配置された容器に適用することを含み、かつ／または、前記少なくとも１つの音響波を、前記混合合体した本体の前記一部及び前記混合物の第２の部分に適用することが、前記少なくとも１つの音響波を、前記混合合体した本体の前記一部及び前記混合物の第２の部分が内部に配置された容器に適用することを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項１４】
前記第１の分子が、前記第３の液体中よりも前記第４の液体中で、より安定及び／または可溶性であり、前記混合物がある量の第２の分子をさらに含み、前記ある量の第２の分子が、前記第１の分子を前記第３の液体中よりも前記第４の液体中で、より安定及び／または可溶性にするのに十分である、請求項７に記載の方法。
【請求項１５】
前記第２の分子が少なくとも１つの塩を含み、前記ある量の前記第２の分子が約５重量％超の濃度を含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記第２の分子が、イオン性分子、親和性分子、生体特異的分子、疎水性分子、親水性分子、分子サイズ排除分子、及び磁性分子からなる群から選択される少なくとも１つの分子を含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記第１の相は、前記第２の相とは異なる濃度の水を有する、請求項７に記載の方法。
【請求項１８】
向流することが、前記第１及び第２の相のうちより低密度の相の少なくとも一部が、前記第１及び第２の相のうちより高密度の相の少なくとも一部に対して垂直上向きに移動すること、または前記第１及び第２の相のうち前記より高密度の相の少なくとも一部が、前記第１及び第２の相のうち前記より低密度の相の少なくとも一部に対して垂直下向きに移動すること、を含み、前記少なくとも１つの音響波は、前記連続相の前記一部によって適用される前記抗力に打ち勝つのに十分な浮力または密度を有する前記本体への、前記分散相の前記一部の前記共局在または合体を増進することによって、向流を誘発、維持、または増加させる、請求項７に記載の方法。
【請求項１９】
前記第３及び第４の相への前記混合物の分離が、
前記分散相の一部が、前記連続相の一部によって適用される前記抗力に打ち勝つのに十分な浮力または密度を有する本体へと合体することと、
前記第１及び第２の相のうちより低密度の相の少なくとも一部が垂直上向きに移動し、かつ前記第１及び第２の相のうちより高密度の相の少なくとも一部が垂直下向きに移動することと、
前記第１の相と第２の相との間で実質的に水平な界面を形成することと、
前記混合物が沈降して、より低密度の相がより高密度の相の上に実質的に垂直に位置するようになることと、の１つ以上を含み、
前記少なくとも１つの音響波は、前記連続相の一部によって適用される前記抗力に打ち勝つのに十分な浮力または密度を有する本体への、前記分散相の一部の前記合体、前記第１の相と前記第２の相との間の前記実質的に水平な界面の前記形成、ならびにより低密度の相がより高密度の相の上に実質的に垂直に配置されるような前記混合物の前記沈降、のうちの１つ以上を増進する、請求項７に記載の方法。
【請求項２０】
前記第１の相、前記第２の相、及び前記第１の分子のうちの１つ以上が、生体分子、炭化水素、ポリマー、無機生成物、医薬品、廃棄物、食品、殺虫剤、除草剤、精製産物、目的となる分子、及び夾雑物からなる群から選択される物質を含む、請求項７に記載の方法。
【請求項２１】
前記第１の液体が第２の分子をさらに含み、前記第２の分子が、生体分子、炭化水素、ポリマー、無機生成物、医薬品、食品、殺虫剤、除草剤、精製産物、目的となる分子、夾雑物、及び廃棄物からなる群から選択される物質を含む、請求項７に記載の方法。
【請求項２２】
前記第１の分子が、酵素、ウイルス粒子、治療用タンパク質、核酸、または免疫グロブリンを構成し、前記第２の分子が夾雑物を構成するか、またはその逆である、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記第１の分子が夾雑物を含み、前記第２の分子が炭化水素を含むか、またはその逆である、請求項７に記載の方法。
【請求項２４】
前記第１の分子が夾雑物を含み、前記第２の分子が栄養補助食品、風味添加剤、食用品、または食品試料を含むか、またはその逆である、請求項７に記載の方法。
【請求項２５】
試料精製システムで実施され、前記システムは、
前記第１及び第２の液体が配置された試料精製コンパートメントを少なくとも部分的に画定する容器アセンブリであって、前記容器アセンブリが上端及び対向する下端を有し、前記試料精製コンパートメントが混合領域及び沈降領域を含み、前記容器アセンブリが、前記試料精製コンパートメントの前記上端及び前記下端のうちの一方に配置された第１の入口及び第１の出口、ならびに前記試料精製コンパートメントの前記上端及び前記下端のうちの他方に配置された第２の入口及び第２の出口をさらに含み、前記第１及び第２の入口ならびに第１及び第２の出口が前記試料精製コンパートメントと流体連通している、容器アセンブリと、
隣接する混合領域及び沈降領域を少なくとも部分的に分離するように、または隣接する混合領域を少なくとも部分的に分離するように、前記試料精製コンパートメント内に配置された複数の遮蔽要素であって、前記混合領域が前記沈降領域と流体連通している、複数の遮蔽要素と、
前記混合領域内に配置された混合要素と、
前記容器アセンブリの一部と整列された第１の音響波沈降器であって、前記少なくとも１つの音響波を放出するように構成されている、第１の音響波沈降器と、を備える、請求項７に記載の方法。
【請求項２６】
前記第１の入口を通して前記試料精製コンパートメントに前記第１の液体を流すことと、
前記第２の入口を通して前記試料精製コンパートメントに前記第２の液体を流すことと、
前記複数の混合領域において前記第１の液体及び前記第２の液体を混合することと、
前記混合物の一部を第１の混合領域から、前記第１の混合領域に隣接する少なくとも第１の沈降領域に通過させることと、をさらに含み、前記少なくとも１つの音響波が、前記第１の沈降領域において、または前記混合物の一部が前記第１の混合領域から前記第１の沈降領域へと通過する際に、前記混合物の一部に適用される、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記方法が、
前記第１及び第２の相のうちより低密度の相の少なくとも一部が、前記第１及び第２の相のうちより高密度の相の少なくとも一部へ、前記第１の沈降領域において垂直上方に向流移動するように、前記第１の沈降領域における前記混合物の一部における前記分散相の一部を合体させることと、
前記第１の沈降領域のより低密度の相の少なくとも一部を、隣接する上部混合領域に上向きに通過させることと、
前記第１の沈降領域のより高密度の相の少なくとも一部を、隣接する下部混合領域に下向きに通過させることと、
前記上部混合領域内の前記混合物の一部が、前記第１の沈降領域からの前記より低密度の相の前記一部を含むように、前記第１の沈降領域からの前記より低密度の相の前記一部を前記上部混合領域内の前記混合物の前記一部と組み合わせ、混合することと、
前記下部混合領域内の前記混合物の一部が、前記第１の沈降領域からの前記より高密度の相の前記一部を含むように、前記第１の沈降領域からの前記より高密度の相の前記一部を前記下部混合領域内の前記混合物の前記一部と組み合わせ、混合することと、
前記第１の沈降領域からの前記より低密度の相の前記一部を含む前記上部混合領域内の前記混合物の第１の部分を、前記上部混合領域から前記第１の沈降領域に戻して通過させ、前記第１の沈降領域からの前記より低密度の相の前記一部を含む前記上部混合領域内の前記混合物の第２の部分を、前記上部混合領域から、前記上部混合領域に隣接する上部沈降領域に通過させることと、
前記第１の沈降領域からの前記より高密度の相の前記一部を含む前記下部混合領域内の前記混合物の第１の部分を、前記下部混合領域から前記第１の沈降領域に戻して通過させ、前記第１の沈降領域からの前記より高密度の相の前記一部を含む前記下部混合領域内の前記混合物の第２の部分を、前記下部混合領域から、前記下部混合領域に隣接する下部沈降領域に通過させることと、
前記より低密度の相の少なくとも一部が前記上部沈降領域内の前記より高密度の相の少なくとも一部の上に実質的に垂直に配置されるように、前記上部沈降領域内の前記混合物の一部を沈降させることと、
前記より低密度の相の少なくとも一部が前記下部沈降領域内の前記より高密度の相の少なくとも一部の上に実質的に垂直に配置されるように、前記下部沈降領域内の前記混合物の一部を沈降させることと、をさらに含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記少なくとも１つの音響波が、前記複数の沈降領域のそれぞれにおいて、または前記混合物の一部が前記複数の混合領域のそれぞれから対応する沈降領域に通過する際に、前記混合物の一部に適用される、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記第１の出口から前記第３の液体を回収すること及び前記第２の出口から前記第４の液体を回収することをさらに含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項３０】
前記第１の入口を通して前記試料精製コンパートメントに前記第１の液体を流すことと、
前記第２の入口を通して前記試料精製コンパートメントに前記第２の液体を流すことと、
前記複数の混合領域において前記第１の液体及び前記第２の液体を混合することと、
前記混合物の一部を第１の混合領域から、前記第１の混合領域に隣接する第１の沈降領域に通過させることと、
前記混合物の前記一部を前記第１の沈降領域に部分的に沈降させることと、
前記混合物の前記部分的に沈降した部分を第１の沈降領域から、前記第１の沈降領域に隣接する音響沈降領域に通過させることと、をさらに含み、前記少なくとも１つの音響波が、前記音響沈降領域において前記混合物の前記部分的に沈降した部分に適用される、請求項２７に記載の方法。
【請求項３１】
試料精製システムであって、
試料精製コンパートメントを画定し、上端及び対向する下端を有する容器アセンブリであって、前記試料精製コンパートメントが混合領域及び沈降領域を含み、前記容器アセンブリが、前記試料精製コンパートメントの前記上端及び前記下端のうちの一方に配置された第１の入口及び第１の出口、ならびに前記試料精製コンパートメントの前記上端及び前記下端のうちの他方に配置された第２の入口及び第２の出口をさらに含み、前記第１及び第２の入口ならびに前記第１及び第２の出口が、前記試料精製コンパートメントと流体連通している、容器アセンブリと、
隣接する混合領域及び沈降領域を少なくとも部分的に分離するように、または隣接する混合領域を分離するように、前記試料精製コンパートメント内に配置された複数の遮蔽要素であって、前記混合領域が前記沈降領域と流体連通している、複数の遮蔽要素と、
各前記混合領域内の液体を混合するための手段と、
前記容器アセンブリの一部と整列された第１の音響波沈降器であって、音響波を放出するように構成されている、第１の音響波沈降器と、を備える、試料精製システム。
【請求項３２】
前記容器アセンブリが、
前記上端と前記対向する下端との間に延在する第１の副コンパートメントを画定する第１の副容器であって、第１の混合領域が、前記第１の副コンパートメント内に配置された混合領域から選択される、第１の副容器と、
前記上端と前記対向する下端との間に延在する第２の副コンパートメントを画定する第２の副容器であって、第１の沈降領域が、前記第２の副コンパートメント内に配置された前記沈降領域から選択され、前記第２の副容器が、前記第１の副容器から離間されている、第２の副容器と、
第１の流体経路を画定する第１の導管と、を備え、前記第１の導管が、前記第１の副容器の前記第１の混合領域及び前記第２の副容器の前記第１の沈降領域と流体連通して、流体がそれらの間を流れ得るようになっており、前記試料精製コンパートメントが、前記第１の副コンパートメント、前記第２の副コンパートメント、及び前記第１の流体経路を含み、
前記第１の音響波沈降器が、操作中に前記音響波を前記第１の導管の前記第１の流体経路に放出するように、前記第１の導管と整列している、請求項３１に記載の試料精製システム。
【請求項３３】
前記第１の音響波沈降器と整列した前記第１の導管の少なくとも一部が、少なくとも１つの平坦な表面または少なくとも１つの丸い表面を有する、請求項３２に記載の試料精製システム。
【請求項３４】
前記第１の副容器の前記第１の副コンパートメント内に配置された前記沈降領域から選択される、第２の沈降領域であって、前記第１の混合領域及び前記第２の沈降領域が、前記複数の遮蔽要素のうちの少なくとも１つによって少なくとも部分的に分離されており、前記複数の遮蔽要素のうちの前記少なくとも１つが、前記第１の副コンパートメント内に配置される、第２の沈降領域と、
前記第２の副容器の前記第２の副コンパートメント内に配置された前記混合領域から選択される、第２の混合領域であって、前記第１の沈降領域及び前記第２の混合領域が、前記複数の遮蔽要素のうちの少なくとも１つによって分離されており、前記複数の遮蔽要素のうちの前記少なくとも１つが、前記第２の副コンパートメント内に配置される、第２の混合領域と、
第２の流体経路を画定する第２の導管であって、前記第２の導管が、前記第１の副容器の前記第２の沈降領域及び前記第２の副容器の前記第２の混合領域と流体結合され、その間に流体が流れ得るようになっている、第２の導管と、
前記第２の導管と整列している第２の音響波沈降器であって、音響波を放出するように構成された、第２の音響波沈降器と、をさらに備える、請求項３２に記載の試料精製システム。
【請求項３５】
前記第１の副容器及び前記第２の副容器の各々が、ポリマーフィルムからなる可撓性バッグを含む、請求項３２に記載の試料精製システム。
【請求項３６】
前記第１の副容器が支持される第１の剛性支持ハウジングと、
前記第２の副容器が支持される第２の剛性支持ハウジングと、をさらに含む、請求項３２に記載の試料精製システム。
【請求項３７】
前記複数の遮蔽要素の各々が、そこを通って延びて流体が通過し得る開口部を有する、請求項３２に記載の試料精製システム。
【請求項３８】
前記容器アセンブリが、
外面を有し、前記上端と前記対向する下端との間に延在するコンパートメントを画定する容器であって、前記混合領域が前記コンパートメント内に配置され、前記複数の遮蔽要素は、前記遮蔽要素の少なくとも１つが隣接する混合領域の間に配置されるように、前記コンパートメント内に配置される、容器と、
前記沈降領域から選択された第１の沈降領域を画定する第１の導管であって、少なくとも部分的に前記容器の外側に配置され、前記コンパートメント内の２つの前記混合領域と流体結合され、流体が前記混合領域間を流れ得るようにし、前記試料精製コンパートメントが前記コンパートメント及び前記第１の沈降領域を含む、第１の導管と、
前記第１の音響波沈降器が、操作中に前記音響波を前記第１の導管の前記第１の沈降領域に放出するように、前記第１の導管と整列している、第１の音響波沈降器と、を含む、請求項３１に記載の試料精製システム。
【請求項３９】
前記沈降領域から選択された第２の沈降領域を画定する第２の導管であって、少なくとも部分的に前記容器の外側に配置され、前記コンパートメント内の２つの前記混合領域と流体結合され、流体が前記混合領域間を流れ得るようにし、前記試料精製コンパートメントが前記第１のコンパートメント、前記第１の沈降領域、及び前記第２の沈降領域を含む、第２の導管と、
第２の音響波沈降器が、操作中に音響波を前記第２の導管の前記第２の沈降領域に放出し得るように、前記第２の導管と整列している、第２の音響波沈降器と、をさらに含む、請求項３８に記載の試料精製システム。
【請求項４０】
前記容器が、高分子フィルムからなる可撓性バッグを含む、請求項３８に記載の試料精製システム。
【請求項４１】
前記容器が支持される剛性の支持ハウジングをさらに含む、請求項４０に記載の試料精製システム。
【請求項４２】
前記遮蔽要素は、前記第１の導管を通って流れることによって流体が前記混合領域間でのみ流れ得るように、前記混合領域間の前記コンパートメント内の流体の前記流れを遮断する、請求項３８に記載の試料精製システム。
【請求項４３】
前記容器の前記コンパートメント内に配置された前記沈降領域から選択された第２の沈降領域であって、前記複数の遮蔽要素の少なくとも１つが前記第２の沈降領域と前記混合領域の１つとの間に配置される、第２の沈降領域と、
前記容器の外側に少なくとも部分的に配置され、前記第２の沈降領域と前記コンパートメント内の前記混合領域の１つと流体結合されてその間に流体が流れ得る、第２の導管と、
第２の音響波沈降器が、操作中に音響波を前記第２の導管に放出し得るように、前記第２の導管と整列している、第２の音響波沈降器と、をさらに含む、請求項３８に記載の試料精製システム。
【請求項４４】
前記容器アセンブリが、
前記試料精製コンパートメントを境界とし、前記上端と前記対向する下端との間に延在する包囲側壁を有する容器であって、前記複数の遮蔽要素が前記混合領域と沈降領域との間の前記試料精製コンパートメント内に配置される、容器と、
前記第１の音響波沈降器が、操作中に前記音響波を前記第１の沈降領域に放出し得るように、前記試料精製コンパートメント内の前記沈降領域の第１の沈降領域と整列している、前記第１の音響波沈降器と、を含む、請求項３１に記載の試料精製システム。
【請求項４５】
第２の音響波沈降器が、操作中に音響波を前記第２の沈降領域に放出し得るように、前記容器内の前記沈降領域の第２の沈降領域と整列した第２の音響波沈降器を、さらに含む、請求項４４に記載の試料精製システム。
【請求項４６】
前記容器が自立するのに十分な剛性を有する、請求項４４に記載の試料精製システム。
【請求項４７】
前記第１の沈降領域の少なくとも一部が３０ｃｍ未満の直径を有する、請求項４４に記載の試料精製システム。
【請求項４８】
前記混合手段が、回転部材、揺動部材、振動部材、攪拌部材、振盪部材、または超音波部材からなる群から選択される１つ以上の混合部材を含む、請求項３１に記載の試料精製システム。
【請求項４９】
前記混合手段が、各々の前記混合領域中に配置された混合要素を含む、請求項３１に記載の試料精製システム。
【請求項５０】
前記混合手段が、前記混合要素に連結され、前記複数の遮蔽要素の少なくとも１つを介して回転可能に延在する駆動軸を含む、請求項４９に記載の試料精製システム。
【請求項５１】
前記複数の遮蔽要素のうちの少なくとも３つが、前記試料精製コンパートメント内に水平に配置され、垂直方向に隣接する混合領域及び沈降領域を少なくとも部分的に分離し、または垂直に隣接する混合領域を分離する、請求項３１に記載の試料精製システム。
【請求項５２】
前記複数の混合領域及び沈降領域は、少なくとも２つの混合領域及び少なくとも３つの沈降領域を含む、請求項３１に記載の試料精製システム。
【請求項５３】
前記混合領域及び沈降領域は、垂直に整列して交互に配置される、請求項３１に記載の試料精製システム。
【請求項５４】
前記沈降領域内に混合要素がない、請求項３１に記載の試料精製システム。
【請求項５５】
前記第１の音響波沈降器は、前記容器アセンブリに対して直接配置される、請求項３１に記載の試料精製システム。
【請求項５６】
前記第１の音響波沈降器は、前記容器アセンブリに結合される、請求項３１に記載の試料精製システム。
【請求項５７】
前記第１の音響波沈降器が、前記容器アセンブリのうちの一方の側に配置された第１の音響波トランスデューサと、前記第１の音響波トランスデューサと整合するように前記容器アセンブリの反対側に配置された第１の音響波反射器と、を含む、請求項３１に記載の試料精製システム。
【請求項５８】
前記第１の音響波沈降器は、前記容器アセンブリの一方の側に配置された第１の音響波トランスデューサを含み、前記第１の音響波トランスデューサは、それによって生成された音響波の１つ以上の特性を検出するように構成される、請求項３１に記載の試料精製システム。
【請求項５９】
前記容器アセンブリが、前記試料精製コンパートメントと流体連通する音響沈降ループをさらに含み、前記第１の音響波沈降器は、前記音響沈降ループと整列している、請求項３１に記載の試料精製システム。
【請求項６０】
前記音響沈降ループの対向する端部が、流体が前記試料精製コンパートメントから前記音響沈降ループを通って前記試料精製コンパートメント中に戻り得るように前記試料精製コンパートメントと流体連通している、請求項５９に記載の試料精製システム。
【請求項６１】
前記容器アセンブリが、前記試料精製コンパートメントと流体連通する第３の入口及び第３の出口をさらに含み、前記音響沈降ループが、前記第３の入口及び前記第３の出口と流体結合されている、請求項５９に記載の試料精製システム。
【請求項６２】
前記音響沈降ループが、前記第２の入口及び前記第２の出口と流体結合されている、請求項５９に記載の試料精製システム。
【請求項６３】
前記音響沈降ループが流体導管を含み、前記第１の音響波沈降器が前記流体導管の一部の周りに配置されている、請求項５９に記載の試料精製システム。
【請求項６４】
前記音響沈降ループに流体を通過させるように適合された流体ポンプをさらに含む、請求項５９に記載の試料精製システム。
【請求項６５】
前記音響沈降ループが、第１の音響沈降ループを含み、前記システムは、前記試料精製コンパートメントと流体連通する第２の音響沈降ループをさらに含み、第２の音響波沈降器は、前記第２の音響沈降ループと整列している、請求項５９に記載の試料精製システム。
【請求項６６】
前記第１の音響沈降ループが、最下部の沈降領域に流体接続され、前記第２の音響沈降ループは、最上の沈降領域に流体接続されている、請求項６５に記載の試料精製システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般に、試料精製及び試料精製システム、より詳細には、液体−液体抽出及び／または二相試料精製、ならびにそれらを実施するシステム及び方法に関する。特に、本開示は、二相、連続流、液体−液体飼料精製システム及びそれを実施する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
既存の液体−液体抽出システムまたはカラムは、第１の液相から第２の液相への目的分子の移動を達成するように設計される（例えば、１つ以上の夾雑物から目的となる分子を精製するため）。典型的には、不混和性の第一相及び第二相は、活性混合領域において繰り返し混合され、次いで受動的沈降領域において合体または「沈降」することが可能となる。混合中、一方の相は他方の相に分散される（より小さな液滴として）。比較的小さな液滴サイズは、目的となる分子がより大きな表面積対体積比によってより容易に新しい相に移動することを可能にすることによって、精製の速度及び効率を増加させる。次いで、混合された試料は、隣接する沈降領域の混合領域から遮蔽されるかまたはバッフルされる。このバッフルは、分散された液滴が合体してより大きな液滴になることを可能にする。
【０００３】
最終的に、より大きな分散相液滴の浮力、またはより大きい分散相液滴と周囲の連続相との間の密度差は、分散した液滴相上の周囲相からの抗力に打ち勝つのに十分に大きくなり得る。したがって、より大きい分散相液滴は、連続相を介して向流し、隣接する混合領域に流れ、そこで混合及び沈降のサイクルが繰り返される。いかなる理論にも束縛されることなく、２つの液相のこの向流を維持することは、２つの供給原料の連続的な多段階精製のために必要である。精製または分子移動が完了した後、混合物は、最終的に、一方から他方へと分離し得る別個の相に受動的に定着することが可能になる。
【０００４】
したがって、既存のシステムは、指定された相沈降領域での分散相液滴の受動的合体と、混合した二相試料の最終的な分離相への沈降に依存する。具体的には、既存の液体−液体抽出器またはカラムは、交互（活性）試料混合領域と（パッシブ）試料沈降領域との間の物理的障壁またはバッフルに依存して、沈降領域における試料の混合を抑制し、より小さな分散相液滴を連続した、多段階の精製に必要な重質相及び軽相の向流を維持するためのより大きな液滴への合体を可能にする。これらの障壁の遮蔽効果またはバッフリング効果は、より大きな分散相液滴の浮力が周囲の連続相の抗力に打ち勝ち、それを向流するのに十分であるまで、小さな分散相液滴を、より大きな液滴に合体させることによって、２つの相の間の高い界面張力を有する混合試料が、より低密度の上相及びより高密度のまたはより緻密な下相に自然及び／または自発的に沈降することを可能にする。
【０００５】
既存のシステムの１つの欠点は、２つの相の間の界面張力の低い混合試料が自然に分離相に沈殿するか、または分散相液滴の場合でさえ、数分〜数時間、合体させる。例えば、目的の試料を含むより重質の水相が有機相への分子の移動を達成するために有機（例えば、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ））相と混合される場合、混合試料を重質相及び軽相に受動的に沈降させることは、商業的に、経済的に、そして事実上、時間及び／またはコストがかかる可能性がある。分子移動を（効率的に）達成するために、２つの相を激しく混合することにより、分散相及び／または連続相の非常に小さい微小液滴を形成し得る。この激しく混合した試料は、連続流、連続混合／沈降、二相液体−液体抽出器系において、適切かつ十分に合体しないかつ／または沈降しないことがある（例えば、時間及び空間（沈降領域のサイズ及び数）が実用的制約及び／または商業的制約によって制限される場合）。試料を精製するために必要な時間が短縮されるように、混合試料の能動的沈降を提供し得るシステムを提供することが有益であろう。
【０００６】
同様に、既存のシステムは、受動的合体及び相の沈降を可能にするのに十分遅い連続試料流量に限定される。例えば、既存のシステムの供給流量が高すぎる場合、または流体攪拌が大きすぎる場合、分散された液滴は、周囲の連続相の抗力に打ち勝つために沈降領域において十分に合体しないことがある。したがって、分散した液滴（特に微小液滴）は、周囲の連続相の電流に捕捉（すなわち同伴）することができ、相の軸方向の混合をもたらし、最終的にシステムの冠水または同伴の形態での故障を招く。カラムの直径を増加させることによって系の流速を増加させる試みは、軸方向の混合の問題を凌駕するのみであり、及び／または同等の精製を維持するために高価で指数関数的なカラムの高さを必要とする。
【０００７】
また、いくつかの従来のシステムは、（例えば、費用対効果の高い方法で所望のレベルの純度を達成するために）試料を効率的かつ十分に精製することに失敗した。例えば、既存のシステムは、ＦＤＡ、ＥＰＡ、または他の規制または品質管理基準によって要求されるレベルの試料を達成するのに必要な理論上の精製段階の数を提供するために、複数階建ての精製カラム及び支持構造を必要とすることがある。より小さいタンデムまたはサイドバイサイドシステムは、部屋全体または作業空間を埋めることがあり、資源の非効率的な使用をもたらす。このような柱の高さ及び／またはシステムの大きさの劇的な増加は、実用的ではなく及び／または望ましくない可能性があり、試料精製の成功を確実にすることさえできない（例えば、特に低界面張力系において）。同様に、夾雑物から目的となる分子の結合、洗浄、及び溶出を介して精製を達成するように設計された親和性及び他の形態のクロマトグラフィーは、商業的レベルまでスケールアップすることが困難であり、費用がかかる（例えば、特に市販の抗体精製の場合）。
【０００８】
したがって、比較的短時間で、小さい、便利な作業空間で高レベルの試料純度を達成し、かつ／または同時に試料精製のコストを低減し得る試料精製システムを提供することが有益であろう。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本開示の上記及び他の利点及び特徴をさらに明確にするために、本発明のより具体的な説明は、明細書に記載された図面に示されるその特定の実施形態を参照して行われる。これらの図面は、本開示の典型的な実施形態のみを示しており、したがって、その範囲を限定するものとみなされるべきではないことが理解される。本開示は、添付の図面を使用して、さらなる特異性及び詳細を伴って記載及び説明される。
【００１０】
【図１】本開示の一実施形態に係る試料精製システムの斜視図である。
【図２】図１の試料精製システムの混合器システムに連結された容器アセンブリの斜視図である。
【図３】図２の容器アセンブリの折り畳み構成の斜視図である。
【図４Ａ】図２に示す混合器システムの分解図である。
【図４Ｂ】図４Ａの混合器システムの混合器アセンブリの分解図である。
【図５Ａ】図１に示したシステムとともに使用し得るフレキシブルな駆動ラインを有する別の混合システムの部分断面側面図である。
【図５Ｂ】図５Ａに示す混合システムの一部の分解図である。
【図６Ａ】本開示の一実施形態による遮蔽要素の斜視図である。
【図６Ｂ】本開示の一実施形態による別の遮蔽要素の斜視図である。
【図６Ｃ】本開示の一実施形態による別の遮蔽要素の斜視図である。
【図６Ｄ】本開示の一実施形態による別の遮蔽要素の斜視図である。
【図６Ｅ】本開示の一実施形態による別の遮蔽要素の斜視図である。
【図７Ａ】本開示の一実施形態による音響アセンブリの斜視図である。
【図７Ｂ】図７Ａの音響アセンブリの側面断面図である。
【図７Ｃ】本開示の一実施形態による別の音響アセンブリの側面断面図である。
【図７Ｄ】本開示の一実施形態による別の音響アセンブリの側面断面図である。
【図８】図１に示す試料精製システムの代替実施形態の斜視図である。
【図９Ａ】本開示の一実施形態による別の遮蔽要素の斜視図である。
【図９Ｂ】本開示の一実施形態による別の遮蔽要素の斜視図である。
【図９Ｃ】本開示の一実施形態による別の遮蔽要素の斜視図である。
【図１０Ａ】本開示の一実施形態による別の音響アセンブリの斜視図である。
【図１０Ｂ】図１０Ａの音響アセンブリの側面断面図である。
【図１０Ｃ】本開示の一実施形態による別の音響アセンブリの側面断面図である。
【図１０Ｄ】本開示の一実施形態による別の音響アセンブリの側面断面図である。
【図１１】図１に示す試料精製システムの別の代替実施形態の斜視図である。
【図１２】図１１の流体処理システムの容器アセンブリの斜視図である。
【図１３】図１２の容器アセンブリの折り畳み構成の斜視図である。
【図１４】本開示の一実施形態によるモジュラー容器アセンブリの斜視図である。
【図１５】本開示の一実施形態に係る別の試料精製システムの斜視図である。
【図１６】本発明の一実施形態に係る試料の精製方法の概要を示す図である。
【図１７Ａ】本開示の一実施形態による別の遮蔽要素の斜視図である。
【図１７Ｂ】図１７Ａの遮蔽要素の成分の断面図である。
【図１７Ｃ】図１７Ａの遮蔽要素に使用するのに適した別の成分の断面図である。
【図１８】本開示の一実施形態による試料精製システムの別の実施形態の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以前の試料精製カラムは、相分離を達成するために試料または混合物の受動的沈降に依存していた。しかし、本発明の試料精製システムの実施形態は、音響波を用いて、２つ以上の液相の混合物を能動的に分離（重質及び軽質の）相に分離し、その後互いに分離し得る。そのようなプロセスは、１つ以上の夾雑物から離れた１つ以上の目的となる分子を精製する際に特に有用であり得る。例えば、第１の相と、目的となる分子（生体分子（例えば、抗体）、有機分子、無機分子、または炭化水素）及びある量の１つ以上の夾雑物のうちのある量の少なくとも１つとを含む第１の液体と、第２の相を含む第２の液体との混合は、目的となる分子（複数可）及び／または夾雑物（複数可）のある量の少なくとも一部をその第２の液体またはその相へ移動させるかまたは可能にし得る。
【００１２】
本明細書中で使用される場合、「分子」または「目的となる分子」ならびに同様の用語は、細胞、粒子、化合物、結晶、凝集体などを含むが、これに限定されない他の対象物質を含む。例えば、少なくとも１つの実施形態において、目的となる分子は、商品化学物質または試薬を含み得る（例えば、アセトン、アンモニウム、酢酸（酢）など）。他の実施形態では、目的となる分子は炭化水素を含み得る（例えば、粗製または加工油、分枝状及び／または非分枝状の炭化水素（複数可）、アルカン（複数可）、芳香族または縮合環化合物（複数可）、精製ガス（複数可）、ガソリン、ナフサ（複数可）、パラフィン（複数可）、ディーゼル油（複数可）、潤滑油（複数可）、燃料油（複数可）、グリース、ワックス、ビチューメン、等）。さらに、目的の（単一の）分子への言及は、目的の単一の分子の集団または量、ならびに目的のさらなる分子（複数可）の具体的な言及を含む。したがって、「分子」または「目的となる分子」への言及は、それ自体が（単一の）分子に限定されると解釈されるべきではない。むしろ、そのような用語は、液体供給物または試料に含まれる任意の物質または物質を含むと広く解釈されるべきである。
【００１３】
本明細書で使用される場合、「混合」及び同様の用語は、混和性及び非混和性の混合を含む任意の適切な形態の結合及び／または共混入を含む。例えば、２つ以上の成分を混合することは、溶液、懸濁液、コロイド、エマルション、または他の混合物を含むことができ、または結果として生じ得る。さらに、混合は、任意の適切な手段によって達成し得る。このような混合手段は、例えば、１つ以上の混合要素を含み得る。混合要素は、本質的にアクティブまたは静的であり得る。能動的混合要素は、例えば、回転部材、振動部材、振動部材、攪拌部材、振動部材、及び／または超音波処理部材を含み得る。そのような要素は、１つ以上のインペラ、ブレード、フィン、パドル、リブ、ベーンなどを含み得る。能動的混合要素はまた、１つ以上の（垂直または横方向の）攪拌、往復、及び／または脈動（多孔質）プレートまたは他の適切な部材、１つ以上の（平らな）紡績ディスクなどを含み得る。静的混合要素は、（列）パッキング、障害物などを含むことができ、及び／または２つ以上の成分が通過して混合する蛇行経路を生成し得る。
【００１４】
静的混合はまた、２つの成分が混合するように２つの成分を空間に導入することを含み得る。いくつかの実施形態では、２つの液体が混合領域（ａｒｅａ）（または領域（ｚｏｎｅ））に通ることによって、２つの液体が共局在するように混合し得る。少なくとも１つの実施形態では、液体を１つ以上の静的混合要素に通し得る。
【００１５】
したがって、本開示の様々な実施形態は、音響波アシスト、活性合体、沈降及び／または分離相を利用することによって、当技術分野における前述または他の問題の１つ以上を克服または解決し、目的となる分子（複数可）を夾雑物（複数可）から遠ざける、速やかな精製を可能にする（例えば、連続流、多段階、精製カラムまたはシステムにおいて）。例えば、音響波（複数可）は、液滴または本体の浮力及び／または相間の密度差が、２つの相の向流を引き起こすまで、より小さな相の液滴の、１つ以上のより大きな液滴または相体への共局在及び／または合体を誘発する、引き起こす、促進する、増進する、かつ／または増加させる（例えば、最終的により重い、より濃い相が沈降し、より軽い、より低密度の相が沈降する（すなわち、流体試料の頂部に上昇する））。本明細書で使用されるように、「向流」の流れ、「向流」で流れている、及び同様の用語は、第１の相及び第２の相のうちより低密度の相の少なくとも一部が、第１の相及び第２の相のうちより高密度の相の少なくとも一部に対して、垂直上向きに移動すること、または第１の相及び第２の相のうちより高密度の相の少なくとも一部が、第１の相及び第２の相のうちより低密度の相の少なくとも一部に対して、垂直下向きに移動すること、を指す。少なくとも１つの実施形態では、より小さい相液滴は微小液滴を含み得る（例えば、経済的に関連するまたは適切な期間内に、典型的な流速及び／または既存の受動的沈降システムでは定着しない可能性がある）。したがって、二相液体−液体抽出への音響波駆動相沈降の適用は、時間及び／またはコストを低減し、及び／または試料精製の効率及び／またはレベルを増加させ得る。
【００１６】
本明細書で使用される「微小液滴」及び同様の用語は、一般に、合体及び／または沈降するのに延長された時間を必要とする（ことが知られている）分散または連続、重質または軽質のいずれの相の液滴を指す。例えば、微小液滴は、約３０ミクロン未満、約２５ミクロン未満、約２０ミクロン未満、約１５ミクロン未満、約１０ミクロン未満、約５ミクロン未満、または約２ミクロン未満の直径を有し得る。延長された時間は、５分超過、１０分超過、１５分超過、２０分超過、２５分超過、３０分超過、３５分超過、４０分超過、４５分超過、５０分超過、５５分超過、１時間超過、１．５時間超過、２時間超過する時間等であり得る。実例として、特定の低界面張力システムでは、約１０ミクロンの液滴が沈殿するのに１時間以上かかることがある。
【００１７】
さらに、微小液滴の直径は非常に小さく、液滴の沈降速度が遅く、受動的手段によって液滴を沈降させるのに十分な時間を与えることは商業的に不合理である。例えば、微小液滴は、約１（または２、３、４、５、６、７、８、または９）×１０-4、１０-5、１０-6、１０-7、または１０-8ｍ／ｓ以下の沈降速度を有し得る。また、平均液滴サイズは、平均液滴サイズよりも幾分大きいか、小さいか、及び／またはいくらかである、液滴の集団を考慮する。したがって、約３０ミクロンの平均液滴サイズは、約１０ミクロン以下である液滴の一部（例えば１０％）が存在し得ることを意味する。
【００１８】
本開示の実施形態は、（ｉ）抽出または精製の速度及び／または効率を増加させること、（ｉｉ）その成分及びそこに使用される試薬を含むシステムのサイズ及び／またはコストを減少させること、及び／または（ｉｉｉ）（例えば、化学工学の制限のために）抽出が以前は利用できなかった目的となる分子を抽出するためのシステム及び／または方法を提供することによる、既存のシステム及び／または方法に対して有利であり得る。例えば、本開示のいくつかの実施形態の実装により、システムオペレータは、収率、純度、（ステージ及び／またはシステム当たりの）効率、及び／または試料の精製または抽出の他のベンチマーク（複数可）を増加させながら、慣習的、典型的、または既存のシステム、及び／またはカラムサイズ、沈降及び／またはシステム（成分）滞留時間、（試料流体）流速、及び／または試料の混合速度を維持し得る。同様に、本開示の特定の実施形態の実装は、システムオペレータが、収率、純度、（ステージ及び／またはシステム当たりの）効率、及び／または試料精製または抽出の他のベンチマーク（複数可）を維持し（または増加させ）ながら、システム及び／または列サイズ（例えば、高さ、幅、面積、容積など）を減少させ、沈降及び／またはシステム（成分）滞留時間を減少させ、（試料流体）流速を増加させ、及び／または試料混合速度を増加させることを可能にし得る。対応する欠点（複数可）や制限なしに、そのような効率向上、時間、空間、金銭、及び／または資源節約の結果、成果、及び／またはパラメータなどの提供及び／または達成は、以前は入手不可能であった。
【００１９】
本開示の実施形態を詳細に説明する前に、本開示は、当然変え得る特に例示された装置、システム、方法、またはプロセスパラメータに限定されないことを理解されたい。本明細書で使用される用語は、本開示の特定の実施形態を説明する目的のためだけであり、必ずしも本開示または請求された発明の範囲を限定するものではないことも理解されたい。したがって、本発明は、特定の構成、実施形態、及び／またはその実装形態を参照して詳細に説明されるが、説明は例示的なものに過ぎず、添付の特許請求の範囲で請求される本発明の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。
【００２０】
本明細書で引用されたすべての刊行物、特許及び特許出願は、前出または後にかかわらず、各個別の刊行物、特許または特許出願が参照として組み込まれることを具体的かつ個別に示しているかのように、参照としてその全体が本明細書に援用される。
【００２１】
本出願を通して使用されているように、「し得る」と「してもよい」は、義務的な意味（すなわち、しなければならないことを意味する）ではなくむしろ、許容感覚（すなわち、可能性を有することを意味する）で使用される。さらに、用語「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「有する（ｈａｖｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｖｏｌｖｉｎｇ）」、「含む（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）」、「によって特徴づけ（ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄ  ｂｙ）」、ならびにそれらの変形（例えば、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」、「有する（ｈａｓ）」、及び「含む（ｉｎｖｏｌｖｅｓ）」、「含む（ｃｏｎｔａｉｎｓ）」など）、ならびに、特許請求の範囲を含む本明細書で使用される類似の用語は、包括的かつ／または開放的でなければならず、言葉「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、及びその変形（例えば、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」及び「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」）と同じ意味を持つものとし、例示的に、追加の、引用されていない要素または方法ステップを除外しない。
【００２２】
本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用されているように、単数形「ａ」、「ａｎ」及び「ｔｈｅ」には、内容が明確に指示しない限り、複数の指示対象が含まれることに留意されたい。したがって、例えば、「音響波発生器」への言及は、１つ、２つ、またはそれ以上の音響波発生器を含む。同様に、複数の指示対象への言及は、内容及び／または文脈が明確に指示しない限り、単一の指示対象及び／または複数の指示対象を含むものとして解釈されるべきである。したがって、「音響波発生器」への言及は、必ずしも複数のこのような音響波発生器を必要としない。代わりに、活用形とは無関係に、１つ以上の音響波発生器が本明細書で企図されることが理解されよう。
【００２３】
本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用されるように、「上（ｔｏｐ）」、「下（ｂｏｔｔｏｍ）」、「左（ｌｅｆｔ）」、「右（ｒｉｇｈｔ）」、「上（ｕｐ）」、「下（ｄｏｗｎ）」、「上（ｕｐｐｅｒ）」、「下（ｌｏｗｅｒ）」、「近位（ｐｒｏｘｉｍａｌ）」、「遠位（ｄｉｓｔａｌ）」などは、相対的な方向を示すためだけに本明細書で使用され、本開示の範囲を限定することを他の目的では意図しない。
【００２４】
可能な場合は、同様の要素の番号付けは、様々な図に使用されている。さらに、要素及び／または親要素の下位要素の複数の例はそれぞれ、要素番号に付加された別々の文字を含み得る。例えば、特定の要素「９１」の２つの例は、「９１ａ」及び「９１ｂ」としてラベル付けされてもよい。その場合、要素ラベルは、要素または要素のいずれか１つの例を総称するために、付加された文字（例えば、「９１」）なしで使用されてもよい。付加された文字（例えば、「９１ａ」）を含む要素ラベルを使用して、要素の特定の例を参照したり、要素の複数の用途を区別したり、注意を引いたりし得る。さらに、添付された文字を伴わない要素ラベルの代替設計、構造、機能、実装、及び／または実施形態を要素または機能の指定に使用し得る。同様に、文字の付いた要素ラベルを使用して、親要素の副要素を示すことができる。例えば、要素「３６」は、副要素「３６ａ」及び「３６ｂ」を含み得る。
【００２５】
本装置及びシステムの様々な態様は、結合、取り付け、及び／または一緒に結合された成分を説明することによって例示し得る。本明細書で使用される場合、「結合された」、「取り付けられた」及び／または「結合された」という用語は、２つの成分の間の直接接続、または適宜、介在または中間成分を介する相互間接接続を示すために使用される。対照的に、ある成分が別の成分に「直接結合された」、「直接結合された」、及び／または「直接結合された」と言及される場合、介在要素は存在しない。さらに、本明細書で使用する「接続」、「接続された」などの用語は、必ずしも２つ以上の要素間の直接接触を意味するものではない。
【００２６】
デバイス、システム、及び方法を含む本開示の様々な態様は、本質的に例示的な１つ以上の実施形態または実装形態を参照して例示し得る。本明細書で使用される場合、「例示的な」という用語は、「例、事例、または実例として機能する」を意味し、必ずしも本明細書に開示される他の実施形態よりも好ましいまたは有利であると解釈されるべきではない。さらに、本開示または本発明の「実装」への言及は、その１つ以上の実施形態への特定の言及を含み、逆もまた同様であり、添付の特許請求の範囲に請求される本発明の範囲を限定することなく例示的な例を提供することを意図している。
【００２７】
他に定義されない限り、本明細書で使用されるすべての技術用語及び科学用語は、本開示が関係する当業者によって一般的に理解されるのと同じ意味を有する。本開示の実施には、本明細書に記載されたものと類似または等価な多数の方法及び材料を使用し得るが、特定の材料及び方法のみが本明細書に記載される。
【００２８】
ある実施形態では、本発明のシステム（またはその一部（複数可））は、処理される材料と接触する少なくともいくつかの成分が各使用後に処分されるように設計される。結果として、本開示のいくつかの実施形態は、従来のステンレス鋼の混合及び処理システムによって必要とされる洗浄及び滅菌の負担を実質的に排除する。また、この機能により、複数のバッチを繰り返し処理する際に無菌性を常に維持し得る。前述のこと、及び特定の実施形態が容易に拡張可能であり、比較的低コストであり、容易に操作し得るという事実を考慮すると、本開示のいくつかの実施形態は、以前にそのような処理を外注した様々な産業及び研究施設において使用され得る。さらに、本明細書で使用されるように、１つ以上の「使い捨て可能な」成分への言及は、成分（複数可）が単回使用の用途のために設計され、及び／または市販されていることを意図する。したがって、厳密に言えば、すべての事項は技術的に使い捨てであるが、使い捨て及び／または単回使用の指定は単なる意図された使用以上のものを含むことを当業者は理解するであろう。むしろ、そのような成分は、単回使用後の経済的使い捨てに構造的に適合する。
【００２９】
本開示の実施形態は、少なくとも１つの流体試料を受け取るための容器（カラムのように操作し得る）と、流体試料に少なくとも１つの音響波を放出するように構成された少なくとも１つの音響波分離器とを有する試料精製システムを含み得る。該システムはまた、容器を受け入れる及び／または（構造的に）支持するように構成された剛性ハウジング（またはタンク）を含み得る。いくつかの実施形態では、システムは、ハウジングまたは容器を支持するための基部（例えば、固定フレームまたは移動トロリー）、容器内の流体試料を混合する手段（例えば、混合器システムまたはその混合要素）、流体（複数可）を容器に導入するための１つ以上のポンプ（例えば、流体ポンプ）、１つ以上のコンデンサ、圧縮機、冷却器、冷却装置、及び／またはヒーター（例えば、試料の温度を調節するため）、システムを操作するための１つ以上のユーザインターフェース（例えば、コンピュータまたはオペレータ制御システム）、カラム操作、精製、相沈降、及び／または相混合をモニターするための１つ以上のセンサ、及び／または要素（複数可）をハウジングに取り付け（ｍｏｕｎｔｉｎｇ）、取り付け（ａｔｔａｃｈｉｎｇ）、または接続するための１つ以上の手段を含み得る。
【００３０】
ここで図面を参照して、本発明の流体精製システム１０の様々な実施形態を説明する。図１には、本開示のいくつかの特徴を組み込んだ流体精製システム１０ａの一実施形態が示されている。一般に、流体精製システム１０ａは、剛性の支持ハウジング１４内に任意に配置された容器アセンブリ１２を含み得る。システム１０ａはさらに、少なくとも部分的に容器アセンブリ１２及び／または１つ以上の音響沈降器１６に伸びて容器アセンブリ１２の一部を介して音響波を通過させる１つ以上の混合器システム１８を含み得る。流体精製システム１０ａの様々な成分を、図面を参照してより詳細に説明する。
【００３１】
支持ハウジング
図１に示すように、流体精製システム１０ａは、剛性支持ハウジング１４を含む。硬質支持ハウジング１４は、容器アセンブリ１２を受け入れ支持するように構成される。図示の実施形態では、剛性支持ハウジング１４は、剛性支持ハウジング１５ａ及び１５ｂを含み得る。支持ハウジング１５ａ及び１５ｂは実質的に同一であり、同様の参照符号は同様の要素を識別するために使用される。各支持ハウジング１５は、上端２２と対向する下端２４との間に延在する実質的に円筒形の側壁２０を含む。上端２２は端面３２で終端し、下端２４は床２６で終端する。
【００３２】
支持ハウジング１５は、チャンバ３０を画定する内面２８を有する。開口部３４が端面３２に形成され、チャンバ３０へのアクセスを提供する。移送スロット４５は、チャンバ３０と連通するように側壁２０を通って延在する。一実施形態では、移送スロット４５は、下端２４から端面３２を通って側壁２０を通って延在する。したがって、支持ハウジング１５は、移送スロット４５と交差する実質的にＣ字形の横断面を有する。別の実施形態では、移送スロット４５は、端面３２を通って延在する必要はないが、支持ハウジング１５が移送スロット４５を取り囲むように、その短絡を止め得る。例えば、少なくとも１つの実施形態では、開口部３４は、支持ハウジング１５の底端部２４に配置し得る。したがって、支持ハウジング１５の上端２２は、特定の実施形態では、閉じた構成を含み得る。同様に、上端２２及び下端２４の両方は、容器アセンブリ１２が移送スロット４５を介して支持ハウジング１５のチャンバ３０内に挿入し得るように、閉じた構成を含み得る。
【００３３】
以下でより詳細に説明するように、使用中、支持ハウジング１５ａ及び１５ｂは、典型的には、互いに対向している移送スロット４５を用いてわずかに離間して配置される。容器アセンブリ１２は、容器３０内に受け入れられ、容器アセンブリ１２の一部が、移送スロット４５を横方向に通過する。支持ハウジング１５は、分離した別個の部材として示されているが、それらは一緒に接続されるか一体的な単一一体構造として形成されていてもよく、または一緒に接続されていてもよい。
【００３４】
図示されているように、各支持ハウジング１５ａ及び１５ｂは、基部３６ａ及び３６ｂに取り外し可能にまたは一体的に固定し得る。基部３６は、固定フレームまたは移動フレーム、カート、もしくはトローリーを含み、１つ以上のコネクタを介して支持ハウジング１５に固定することができる。例えば、支持ハウジング１５の床２６は、車輪３８及び／または足部３９が基部３６上に延在して、基部３６上に載り得る。基部３６ａ、３６ｂは、１つ以上のコネクタを介して一緒に接続及び／または固定し得る。したがって、ベース３６は、支持ハウジング１５の選択的な移動及び位置決め／固定を可能にし得る。しかし、代替的な実施形態では、支持ハウジング１４は、単一のベース３６上に載置されてもよく、ベース３６上に載置されていなくてもよいが、床または他の支持構造上に直接載置されてもよい。
【００３５】
各支持ハウジング１５は、実質的に円筒形の構成を有するものとして示されているが、代替の実施形態では、各支持ハウジング１５は、チャンバ３０を少なくとも部分的に画定し得る任意の所望の形状を有し得る。例えば、いくつかの実施形態では、側壁２０は、円筒形である必要はなく、多角形、楕円形、または不規則であるような様々な他の横断面形状構成を有し得る。図８に示すように、例えば、正方形または長方形の横断面を有する側壁２０を有する支持ハウジング１５ｃ及び１５ｄを含む剛性支持ハウジング１４を有する流体精製システム１０ｂが示されている。したがって、側壁２０は平坦な側面を有する。支持ハウジング１５ｃ及び１５ｄの他の特徴、要素、及び／または態様は、本明細書に記載の支持ハウジング１５ａ及び１５ｂと実質的に同じであり得る。
【００３６】
図１を参照すると、各支持ハウジング１５は、任意の所望の寸法にスケーリングされ得ることが理解される。例えば、支持ハウジング１５は、チャンバ３０が５０リットル未満または１０００リットル超の容積またはそれらの間の容積を保持し得るように寸法決めされ得ることが想定される。支持ハウジング１５は、典型的には、ステンレス鋼のような金属製であるが、本開示の適用荷重に耐え得る他の材料で作り得る。
【００３７】
支持ハウジング１５はまた、側壁２０及び床２６に形成された１つ以上の開口部４６を有し得る。開口（複数可）４６は、様々な外部ガスライン、流体ライン、プローブ、及び／またはセンサが（例えば、容器アセンブリ１２が支持ハウジング１５内にあるときに）容器アセンブリ１２と結合することを可能にするために、容器アセンブリ１２へのアクセスを提供する。
【００３８】
特定の実施形態では、支持ハウジング１５ａ及び１５ｂ（及び支持ハウジング１５ｃ及び１５ｄ）は、互いに鏡像であり得る。しかし、本開示の範囲から逸脱することなく、成分、配置、及び様々な要素の数の違いが住宅部材間で異なることがあることは理解されよう。
【００３９】
容器アセンブリ
図１に示すように、流体処理システム１０ａは、支持ハウジング１５内に少なくとも部分的に配置された容器アセンブリ１２を含む。図２に示すように、容器アセンブリ１２は、第１の副容器１７ａと、第２の副容器１７ｂと、これらの間に延在する複数の導管１３ａ〜ｅとを含み得る。
【００４０】
副容器１７ａ及び１７ｂは互いに実質的に同一であり（典型的には互いの鏡像）、同様の要素は同様の参照符号によって識別される。各副容器１７は、上端５６から対向する下端５７まで延在する側壁５５を有する。各副容器１７はまた、外面８及び内面９を有する。内面９は、混合器システム１８の一部が配置された副コンパートメント５０を画定している。
【００４１】
以下でさらに詳細に後述するように、各副コンパートメント５０は、少なくとも１つ以上の混合領域３１と１つ以上の沈降領域３３の部分を含むことができ、混合領域３１は沈降領域３３と流体連通する。例えば、副容器１７ａの副コンパートメント５０ａは、複数の交互混合領域３１ａ〜ｃと、下端５７と対向する上端５６との間に延在する沈降領域３３ａ及び３３ｂとを有することができ、一方で、副容器１７ｂの副コンパートメント５０ｂは、複数の交互混合領域３１ｄ及び３１ｅと、下端５７と対向する上端５６との間に延在する沈降領域３３ｃ〜３３ｅとを有し得る。
【００４２】
交互領域は、垂直または部分的に垂直の向きであってもよく、そうでなければ副コンパートメント５０内の流体流路に沿って交互に配置してもよい。図示の実施形態では、副容器１７ａの混合領域３１は副容器１７ｂの沈降領域３３と水平に整列され、副容器１７ａの沈降領域３３は副容器１７ｂの混合領域３１と水平に整列される。本明細書では、水平に配置された及び／または直列に並んだ混合器／沈降器システムもまた企図されていることが理解されよう。したがって、交互混合及び沈降領域は、１つ以上のコンパートメント、容器、副容器、及び／または容器アセンブリ内またはその間の１つ以上の試料または流体流路に沿ったものを含む、任意の適切な方法で配置し得る。
【００４３】
少なくとも１つの実施形態では、沈降領域は、１つ以上の混合器要素から少なくとも部分的に遮蔽された流体処理システムの任意の領域を含み得る。例えば、沈降領域は、攪拌混合器要素からの剪断力、乱流などがより少ない混合器要素の間に空間を含み得る。いくつかの実施形態では、沈降領域は、分散相液滴の合体が別の領域に対して増強される流体処理システムの任意の空間を含み得る。このような他の領域（分散相液滴の凝集が沈降領域／空間に対して減少する）は、少なくとも１つの実施形態では混合領域と呼び得る。１つ以上の実施形態では、混合領域は、その中に少なくとも部分的に配置された混合器要素を有する。
【００４４】
副容器１７は、１つ以上の透明、半透明、または不透明な材料を含み、紫外線または他の阻害特性（例えば、その中に組み込まれたインヒビター）を有し得る。特定の実施形態では、使用方法は、副容器１７を形成するために使用される材料を決定し得る。図示された実施形態では、各副容器１７は、容器アセンブリ１２の単回使用及び／または使い捨ての用途を可能にするが、容器アセンブリ１２を剛性支持ハウジング１５とともに使用する必要がある可撓性ポリマーシートまたはフィルムを含み得る。例えば、各副容器１７は、低密度ポリエチレンまたは約０．１ｍｍ〜約５ｍｍ、より一般的には約０．２ｍｍ〜約２ｍｍの範囲の厚さを有する他のポリマーシートまたはフィルムのような可撓性の水不透過性材料から構成することができる。他の厚さも使用し得る。この材料は、単一のプライ材料からなることができ、または一緒にシールされるか、または二重壁容器を形成するように分離される２つ以上の層を含み得る。これらの層が一緒にシールされる場合、材料は、積層材料または押出材料を含み得る。積層された材料は、２つ以上の別々に形成された層を含み、後に接着剤によって一緒に固定される。
【００４５】
少なくとも１つの実施形態では、副容器１７は、副容器１７に組み立てられ、製造され、溶接され、または他の方法で成形された押出材料を含み得る。押し出された材料は、接触層によって分離され得る異なる材料の２つ以上の層を含む単一の一体シートを含み得る。すべての層を同時に共押出しし得る。本開示で使用し得る押出材料の一例は、ユタ州ローガンのＬｉｆｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手可能なＨｙＱ  ＣＸ３−９フィルムである。ＨｙＱ  ＣＸ３−９フィルムは、ｃＧＭＰ施設で製造された３層、９ミルのキャストフィルムである。外層缶は、超低密度ポリエチレン製品接触層と同時押出しされたポリエステルエラストマーである。本開示で使用し得る押出材料の別の例は、Ｌｉｆｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎからも入手可能なＨｙＱ  ＣＸ５−１４キャストフィルムである。ＨｙＱ  ＣＸ５−１４キャストフィルムは、ポリエステルエラストマー外層、超低密度ポリエチレン接触層、及びこれらの間に配置されたＥＶＯＨバリア層を含む。
【００４６】
材料はまた、溶液、試料、または流体を無菌状態で維持し得る。そのような実施形態では、材料は、（ガンマ）放射線、オートクレーブ、洗浄などのような滅菌可能であってもよい。他の実施形態は、（（完全には）滅菌されていないが）無菌的に洗浄及び使用し得る材料及び／または要素を含み得る。異なる状況で使用し得る材料の例は、２０００年７月４日に発行された米国特許第６，０８３，５８７号、及び２００３年４月２４日に公開された米国特許公開第２００３−００７７４６６Ａ１号に開示されており、これらの各々の開示全体が具体的な参照として本明細書に組み込まれる。
【００４７】
少なくとも１つの実施形態では、各副容器１７は、構成され、製作され、形成され、及び／または円柱形状に作られたポリマーバッグを含み得る。一実施形態では、副容器１７は、２枚のシート材料が重なる関係で配置され、２つのシートがそれらの周囲で一緒に結合されて内部コンパートメントを形成する２次元ピロースタイルバッグを含む。あるいは、材料の単一のシートを折り畳んで外周に縫合して内部コンパートメント５０を形成し得る。別の実施形態では、副容器１７は、長さに切断され、端部で縫合されたポリマー材料の連続管状押出し材から形成し得る。
【００４８】
さらに他の実施形態では、各副容器１７は、環状側壁を有するだけでなく、２次元上端壁及び２次元底端壁を有する３次元バッグを含み得る。３次元容器は、複数の別個のパネル、典型的には３つ以上、より一般的には４つまたは６つを含む。各パネルは、実質的に同一であり、容器の側壁、上端壁、及び底端壁の一部を含む。各パネルの対応する周縁部は互いに縫合されている。シームは、典型的には、熱エネルギー、ＲＦエネルギー、超音波、または他のシーリングエネルギーのような当技術分野で既知の方法を用いて形成される。
【００４９】
別の実施形態では、パネルは、様々な異なるパターンで形成し得る。本開示の実施形態に適した容器を形成、製造（ｆａｂｒｉｃａｔｉｎｇ）、製造（ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ）、組立て（ｂｕｉｌｄｉｎｇ）、組立て（ａｓｓｅｍｂｌｉｎｇ）、及び／または溶接するためのこれら及び他の技術は、当該技術分野において既知である。したがって、同じものを形成するための特定のステップ及び条件を詳細に示す必要はない。３次元バッグを製造する１つの方法に関するさらなる開示が、２００２年９月１９日に公開された米国特許出願公開第２００２−０１３１６５４Ａ１号に開示されており、その開示全体が参照として本明細書に組み込まれる。
【００５０】
別の実施形態では、副容器１７は、副容器１７を十分に剛性にして自立し得る、すなわち自重で崩壊することがないようにするガラス、熱可塑性樹脂、樹脂、ステンレス鋼、アルミニウム、または他の剛性または半剛性材料（複数可）が含まれ得る。このように、副容器１７は、剛性の支持ハウジング１５内に必ずしも配置または挿入されることなく使用され得る。
【００５１】
各副容器１７は、実質的に任意の所望のサイズ、形状、及び構成を有するように製造し得ることも理解されよう。例えば、副容器１７は、１０リットル、３０リットル、１００リットル、２５０リットル、５００リットル、７５０リットル、１，０００リットル、１，５００リットル、３，０００リットル、５，０００リットル、１０，０００リットル、または他の所望の体積の大きさのコンパートメントを有するように形成し得る。副コンパートメント５０の大きさは、上記容積のいずれか２つの間の範囲にあり得る。副容器１７は任意の形状とし得るが、一実施形態では、各副容器１７は、支持ハウジング１５（図１参照）のチャンバ３０に対して相補的または実質的に相補的であるように具体的に構成される。いくつかの実施形態では、副容器１７がチャンバ３０内に収容されるとき、副容器１７は支持ハウジング１５によって少なくともほぼ均一に支持されることが望ましいことがある。
【００５２】
ここで図２を参照すると、副容器１７ａと１７ｂの間に導管１３が延在して、副容器１７間の流体連通が容易になる。より具体的には、各導管１３は、領域３１と領域３３との間の流体連通を容易にするように、副容器１７ａの混合領域３１と副容器１７ｂの沈降領域３３との間、または副容器１７ａの沈降領域３３と副容器１７ｂの混合領域３３との間に延在する。したがって、副容器１７ａの混合領域３１ａ内に配置された流体試料は、容器１３ａを介して副容器１７ａの沈降領域３３ｃに流入することができ、その逆も可能である。導管１３は、副容器１７の外壁５５から横方向及び／または半径方向に延在し得る。
【００５３】
しかしながら、導管１３は沈降領域を含み得ることが理解されよう。いくつかの実施形態では、導管１３及びそれに対応する隣接する沈降領域３３は、単一の沈降領域を含み得る。したがって、少なくともいくつかの実施形態では、流体処理システム１０は、複数の交互混合領域及び沈降領域を含み得る。
【００５４】
各導管１３は、第１の端部１５２と対向する第２の端部１５４との間に延在する内面１５０を有する。内面１５０は、流体が導管１３を通って流れる流体経路１５６を画定する。いくつかの実施形態では、導管１３の流体経路１５６は、少なくとも一部の沈降領域を含み得る。導管１３は、剛性、半剛性、及び／または可撓性材料（複数可）で構成し得る。例えば、いくつかの実施形態では、導管１３（またはその一部（複数可））は、構造形態または構成を保持するように自己支持性であるガラス、ポリマー、プラスチックまたは樹脂材料などの剛性材料を含み得る。他の実施形態では、導管１３は、導管１３が塑性変形することなく折り畳まれたり、曲げられたり、折り畳まれたりし得るように、可撓性材料からなり得る。例えば、導管１３は、可撓性チューブまたはホースを含み得る。導管１３はまた、副容器１７に関して上述したのと同じ材料のようなポリマーシートまたはフィルムから形成もし得る。いくつかの実施形態では、導管１３の一部を剛性材料で形成することができ、別の部分は可撓性材料で形成し得る。
【００５５】
導管１３は、図示のように円筒形であり得る。しかし、導管１３は、楕円形、長円形、多角形などの円形以外の横断面形状構成を有してもよく、または他の幾何学的形状または他の非湾曲形状を有してもよい。導管１３はまた、その長さに沿って構成を変え得る。例えば、導管１３の対向する端部は円筒形であってもよく、一方、中央部分は１つ以上の音響沈降器１６と取り付けか、整列か、さもなければ係合するための２つ以上の対向する平坦な側面に１つ以上の平坦な側面を有する、正方形、長方形、多角形、または他の構成を有する。実質的にまたは完全に湾曲していない（例えば、正方形などの）導管１３も本明細書で意図される。
【００５６】
少なくとも１つの実施形態では、導管１３は、その位置での導管の横断面が流体精製システム１０の操作条件下で変化しないように、十分に剛性である少なくとも１つの表面（またはその部分）を提供し得る。音響波の使用は、定在波ノードで、能動的な液滴の合体、及び最終的には位相の沈降または分離を達成するために、正確な構成及び較正を必要とする。可撓性または半可撓性の材料は、音響波がそこを通って適用されると、一貫性のない結果を引き起こす可能性がある。さらに、導管１３（の少なくとも一部）の剛性、構造及び／または構成により、１つ以上の音響沈降器１６を安定して取り付け、接続及び／または取り付け得る。
【００５７】
導管１３の直径、長さ、幅、断面、または他の適切な測定値もまた、実施形態によって異なり得る。例えば、いくつかの実施形態では、導管１３は、３０ｃｍ未満、２５ｃｍ未満、２０ｃｍ未満、１５ｃｍ未満、１２ｃｍ未満、１０ｃｍ未満、７ｃｍ未満、５ｃｍ未満、２ｃｍ未満、１ｃｍ未満、０．５ｃｍ〜３０ｃｍ、１ｃｍ〜２０ｃｍ、５ｃｍ〜１８ｃｍ、または１０ｃｍ〜１５ｃｍの範囲の最大直径を有し得る。いくつかの実施形態では、導管１３は、３０ｃｍより大きい最大直径（例えば、３５ｃｍ、４０ｃｍ、４５ｃｍ、５０ｃｍ、６０ｃｍ、７０ｃｍ、８０ｃｍ、９０ｃｍ、１ｍ、２ｍ、５ｍ、１０ｍなど）を有し得る。さらに、少なくとも１つの実施形態では、導管１３の直径はその長さに沿って変化し得る。
【００５８】
いくつかの実施形態では、導管１３のサイズまたは直径は、導管１３内の流体に対する音響波の有効性を最適化するように選択される。大きすぎる導管は、音響波によって生成された沈降の効率を低下させ得る。小さすぎる導管は、乱流を誘発し、音響波中の液滴の捕捉を妨げ得る。円形または円筒形の実施形態における直径の参照は、本開示の範囲から逸脱することなく、他の実施形態において長さ、幅、断面または他の適切な測定値として解釈され得ることを理解するであろう。導管１３は任意の所望の長さとし得るが、導管１３は典型的には約１０ｃｍ〜約１００ｃｍの範囲の長さを有し、約２０〜約６０ｃｍがより好ましい。他の長さも使用し得る。
【００５９】
導管１３は、様々な異なる方法で副容器１７に接続し得る。図示された実施形態では、そこを通って延在する開口部１３４を有するポート１３２（ポート１３２ａ及び１３２ｂなど）を、混合領域３１及び沈降領域３３と連通するように、所望の位置で副容器１７ａ及び１７ｂに取り付け得る。ポート１３２は、溶接、接着剤、または他の伝統的な技術によって副容器１７に接続することができ、かつ、典型的には圧入、摩擦嵌合、ねじ込み接続、クリンピング、クランプなどによって導管１３を接続し得る従来のかかりポート、チューブポートなどの任意のタイプの管継手を含み得る。ポート１３２は、典型的には、副容器１７に接続する半径方向に囲繞するフランジを有する管状ステムを含む。ステムを貫通して延在する開口部１３４は、円形であってもく、多角形、楕円形、不規則なまたは他の横断面を有し得る。あるいは、導管１３の対向する端部は、溶接、接着剤などのような副容器１７に直接接続し得る。
【００６０】
上記を考慮して、容器アセンブリ１２は、試料精製コンパートメント１３６を画定する。コンパートメント１３６は、副容器１３ａの副コンパートメント５０ａ、副容器１３ｂの副容器５０ｂ、及び各コンジット１３の流体経路１５６を含む。
【００６１】
容器アセンブリ１２はまた、貫通する開口部を有し、副コンパートメント５０と流体連通する各副容器１７上に配置された複数のポート５１を含む。図示された実施形態では、各ポート５１は、小コンパートメント５０と連通するように、副容器１７を接続するかかりポート、チューブポート、または他の従来のポートなどのフィッティングを含み得る。ポート５１は、ポート１３２と同じ構成を有し得る。任意の数のポート５１を、上端５６、下端５７、及び／または側壁５５に沿った任意の所望の数の位置で副容器１７に取り付け得る。ポート５１は、剛性支持ハウジング１５（図１参照）上の開口部４６と整列して、ポート５１に容易にアクセスできるようにし得る。
【００６２】
ポート５１は、同じ構成または異なる構成を有し得、様々な異なる目的に使用し得る。例えば、ポート５１は、処理されるべき液相を副容器１７に送り、副容器から処理された液相を取り除くために使用し得る。例えば、副容器５０ａの上端５６に位置するポート５１ａは、第１の入口を含み得、副容器５０ｂの上端５６に位置するポート５１ｂは、第１の出口を含み得る。
【００６３】
同様に、副容器５０ａの下端５７に位置するポート５１ｃは、第２の入口を含み得、一方、副容器５０ｂの下端５６に位置するポート５１ｄは、第２の出口を含み得、該入口及び出口は、すべて試料精製コンパートメント１３６と流体連通している。しかしながら、入口、出口、及び／または他のポートは、上端５６及び／または下端５７に配置される必要はないことが理解されよう。例えば、特定のポート５１は、１つ以上の中間位置（例えば、側壁５５に沿って）に配置し得る。したがって、ポート５１は、処理すべき液相を直接相混合及び／または相沈殿領域に送達するために使用し得る。ポート５１はまた、培地、培養液、混合物、試薬、及び／または他の成分などの他の流体を試料精製コンパートメント１３６に出し入れするために使用し得る。
【００６４】
ポート５１は、１つ以上のプローブを副容器１７に連結するために使用もし得る。例えば、ポート５１は、温度プローブ、ｐＨプローブ、溶存酸素プローブなどのプローブを結合するために使用し得る。少なくとも１つの実施形態では、ポート５１は、そこを通って延在するチャネル９７を画定し、そこから半径方向外側に突出する取付フランジ９６を有するステム９３を含み得る。取付フランジ９６は、副容器１７に溶接されていてもよいし、さもなければ固定されていてもよい。
【００６５】
一実施形態では、副容器１７ａに相液を散布するために、副容器１７ａの上端及び／または下端にスパージャ５４を取り付け得る。スパージャ５４は、副容器１７ａ上に分配されるときに相液体を分散または「泡立たせる」、例えば、小液滴または気泡中の相液体を副容器１７ａに分配する、フリット、穿孔、気体透過性、または他の従来のスパージャを含み得る。目的となる分子が第１の相から第２の相へより効率的に移動するにつれて、より小さい液滴は精製の速度を増加させ得る。理論に拘泥するものではないが、小さな液滴の体積に対する表面積の比が大きいと、分子移動の効率を高め得る。したがって、一実施形態では、スパージャ５４は、精製コンパートメント１３６を試料採取するための第１及び／または第２の相の入口を含み得る。
【００６６】
スパージャ５４の例と、本開示の実施形態においてそれらがどのように使用され得るかは、２００６年１１月３０日に公開された米国特許公開第２００６−０２７００３６号、及び２００６年１０月２６日に公開された米国特許公開第２００６−０２４０５４６号に開示されており、これらの各々の開示全体が具体的な参照として本明細書に組み込まれる。
【００６７】
試料精製コンパートメント１３６は、密閉され、容器アセンブリ１２は、滅菌された流体を処理するために使用され得るように、例えば放射線によって滅菌され得る。使用中、容器アセンブリ１２は、図１に示すように、支持ハウジング１５のチャンバ３０内に配置され、その結果、導管１３は露出し、支持ハウジング１５ａと１５ｂとの間に延在する。その後、容器アセンブリ１２は、単回使用に続いて処分され、次いで、新しい容器アセンブリと交換される。しかしながら、少なくとも１つの実施形態では、容器アセンブリ１２は、流体処理のために複数回使用され得、その後、廃棄のために支持ハウジング１５から取り外され得る。また、容器アセンブリ１２は、再使用可能であり、及び／または洗浄可能及び／または滅菌可能な材料から構成され得ることも理解されよう。
【００６８】
遮蔽要素
遮蔽要素６１は、副容器１７の副コンパートメント５０内に配置し得る。遮蔽要素６１は、様々な機能目的に役立ち、様々な構造構成を有し得る。例えば、図２に示すように、遮蔽要素６１は、混合領域３１と沈降領域３３との間の分離を助けることができ、容器アセンブリ１２内の流体試料の流れを少なくとも部分的に制御する。後述する他の実施形態では、遮蔽要素６１は、混合領域３１の間の分離を助け得る。遮蔽要素６１はまた、１つ以上の方向の流体の流れを促進し、及び／または容器アセンブリ１２内の１つ以上の異なる方向の流体の流れを制限するように構成もし得る。
【００６９】
遮蔽要素６１は、バッフル、障壁、または他の乱気流抑制要素または流体遮蔽要素を含み得る。一実施形態では、沈降領域３３は、少なくとも１つの遮蔽要素６１によって境界が画定され、その中に直接配置された混合要素またはその中に流体を直接混合する混合要素がない、副コンパートメント５０または試料精製コンパートメント１３６の部分を含む。沈降領域３３は、１つの遮蔽要素と副容器１７の壁との間、または遮蔽要素６１と副コンパートメント５０または試料精製コンパートメント１３６内のいくつかの他の構造との間で、２つの遮蔽要素６１の間に境界を画定し得る。
【００７０】
同様に、混合領域３１は、少なくとも１つの遮蔽要素６１によって境界が画定され、その中に直接配置された混合要素またはその中に流体を直接混合する混合要素を有する、副コンパートメント５０または試料精製コンパートメント１３６の部分を含む。混合領域３１は、１つの遮蔽要素と副容器１７の壁との間、または遮蔽要素６１と副コンパートメント５０または試料精製コンパートメント１３６内のいくつかの他の構造との間で、２つの遮蔽要素６１の間に境界を画定し得る。本明細書に開示されたこの及び他の実施形態では、任意の数の混合領域及び沈降領域を使用し得ることが理解される。例えば、試料精製システムは、２及び６０の混合領域及び沈降領域（それぞれ）であってよいが、より一般的には２〜２０または２〜１０の間であってもよい。他の数字も使用し得る。
【００７１】
遮蔽要素６１の沈静化影響またはバリア効果と組み合わされた沈降領域３３内の混合要素の欠如は、沈降領域３３内での流体試料の沈降を可能にし得る。一実施形態では、導管１３内の流体経路１５６は、独立しているか、または沈降領域３３と組み合わされてより大きな沈降領域を形成する沈降領域と考え得る。例えば、流体経路１５６は、そのサイズまたは構成により、及び／またはより小さな遮蔽要素６１を導管１３の開口部（複数可）またはその付近に配置することによって、混合要素の攪拌作用から遮蔽もし得る。したがって、いくつかの実施形態では、沈降領域は、混合要素８４及び／または導管１３の流体経路１５６の少なくとも一部を欠いているか、または有していない副コンパートメント５０の部分を含み得る。他の実施形態では、導管１３の流体経路１５６は、沈降領域３３または混合領域３１のいずれかから分離していると考え得る。
【００７２】
図６Ａ〜６Ｅを参照すると、遮蔽要素６１は、周囲エッジ１４２まで延在する対向する面１３８及び１４０を有する本体７１を含み得る。本体７１は、対向面１３８及び１４０が実質的に平坦であり、互いに実質的に平行であるパネルを含み得る。他の実施形態では、面１３８及び１４０は平坦である必要はないが、制振または混合を向上させる輪郭または他の形態で構成することができ、またはそれに取り付けられた部材を有し得る。間隔を置いて配置された１つ以上の開口部６７は、流体がそこを通過することを可能にするために、面１３８と１４０との間に延在する。少なくとも１つの実施形態では、開口部６７は、容器アセンブリ１２内の混合物（またはその相）の流れを制御することを達成または実現するために、流体混合物中の軽質相と重質相の比に応じてサイズ決めし得る。
【００７３】
遮蔽要素６１はまた、その中の混合器システム１８の少なくとも一部を受けるための１つ以上の追加の開口部６５を含み得る。例えば、以下でより詳細に説明するように、貫通可能な開口部６５を有する回転可能なハブ６３を本体７１に中央に取り付け得る。ハブ６３の自由な回転を可能にするために、ハブ６３と本体７１との間にベアリングを配置し得る。
【００７４】
遮蔽要素６１は、剛性、半剛性、または可撓性材料から形成することができ、任意の適切なサイズで作製し得る。例えば、材料は、自己支持性である金属、ガラス、プラスチックなどであってもよい。他の実施形態では、遮蔽要素６１は、上述の副容器１７を形成するために使用されるような可撓性ポリマーシートまたはフィルムで構成し得る。少なくとも１つの実施形態では、遮蔽要素６１は、副コンパートメント３０内にぴったりと収まるように構成された円形ディスクを含む。したがって、遮蔽要素６１の直径は、副コンパートメント３０（またはその副容器）の直径と等しいかまたは実質的に同じであり得る。遮蔽要素６１はまた、本開示の範囲から逸脱することなく、容器１２よりも小さいかまたは大きい直径を有し得る。少なくとも１つの実施形態では、遮蔽要素６１は、導管１３の開口内またはその近傍に配置し得る（図２参照）。したがって、遮蔽要素６１は、導管１３の直径と等しい、より大きい、小さい、または実質的に同様の直径を有しも得る。
【００７５】
遮蔽要素６１は、典型的には、それに溶接されることによって副容器１７に固定される。例えば、周縁１４２は、副容器１７の内面に溶接することができ、または副容器１７は、周縁１４２に隣接する遮蔽要素６１の対向する面１３８及び１４０に溶接された別個の部分から形成し得る。付着のための他の技術も使用し得る。
【００７６】
遮蔽要素６１の開口部６７は、本体７１内に細孔、開口部、及び／または空隙を含み得る。例えば、遮蔽要素６１ａは、本体７１に小さな孔のような開口部を含む開口部６７ａを含むことができ、一方、遮蔽要素６１ｂは開口部６７ａよりも大きな開口部６７ｂを含み得る。遮蔽要素６１ｃは円形開口部６７ｃを含み、遮蔽要素６１ｄは三日月形開口部６７ｄ及び６７ｅを含み得る。したがって、開口６７は、すべて同じサイズ及び形状であってもよく、または異なるサイズ及び／または形状であってもよい。開口部６７ｄは、他の開口部６７と同様に、開口部６７ｄを通る流体の流れを低減または抑制するように構成し得る、スクリーン、バッフル、フィルタなどのフィルタ６９を整列または配置し得る。
【００７７】
開口部（複数可）６７は、本体７１内または本体７１の周囲の任意の適切な位置に配置または配置し得る。例えば、開口部（複数可）６７は、本体７１の周縁のまわりに、本体７１の中心に隣接して、または別の適切な位置または位置に配置し得る。ガードを各開口部または選択開口部６７に関連して使用して、混合領域３１において混合要素８４によって生成される乱流から沈降領域３３をさらに遮蔽し得る。例えば、以下でさらに詳細に説明するように、ガードを１つ以上の開口部６７に適用して、第１及び第２の流体の混合領域が３または４の流体のそれぞれの出口に引き込まれるのを防止または遅らせ得る。ガードはまた、１または２の流体の混合物の３または４の流体への沈降、またはそれらの間の生成物または汚染分子の移動を改善するために、沈降領域内に３または４の流体のより厚いまたはより稠密な層を保持するために適用されてもよい。
【００７８】
例えば、図１７Ａ〜図１７Ｃに示されるように、遮蔽要素６１ｋは、１つ以上の開口６７ｆを覆うかまたは関連する１つ以上のガード７３を有する本体７１を含み得る。ガード７３は、混合領域３１において混合要素８４によって生成される乱流から沈降領域３３をさらに遮蔽するように構成し得る。例えば、図１７Ｂは、通路１７３ａに拘束され、開口部６７ｆと整列された管状ステム１７１ａを有するガード７３ａを示す。ステム１７１ａは、本体７１に固定された第１の端部１８０及び対向する第２の端部１８２から延びている。半径方向に離間した複数の開口部１８１が、第２の端部１８２でステム１７１ａを横方向に通って延在している。
【００７９】
ガード７３ａはまた、頂部１８４ａ及びそこから突出する環状堰１７９ａを有するキャップ１７５ａを含む。頂部１８４ａは、ステム１７１ａの第２の端部１８２に固定され、そこでチャネル１７３ａを閉鎖する。堰１７９ａは、その周縁部で頂部１８４ａから本体７１に向かって突出している。堰１７９ａはステム１７１ａから離間しているが、開口部１８１を超えて突出しており、その結果、開口部１８１を通って流れる流体は、上昇する前に堰１７９ａの周りを移動しなければならない。この構成では、ガード７３ａは、隣接する混合領域と沈降領域との間にシールドを形成する。さらに、開口部６７ｆを通って進入する乱流流体は、横方向に開口部１８１を通過し、次いで堰部１７９ａの周りを移動してガード７３ａを出ることによって方向を変えるように強制されるので、落ち着き得る。
【００８０】
図１７Ｃは、ガード７３ｂの代替実施形態を示す。具体的には、ガード７３ｂは、チャネル１７３ａを有するステム１７１ａを含むが、側方開口１８１は除去されている。キャップ１７５ｂは、ステム１７１ａの第２の端部１８２から起立した脚部１８６と、脚部１８６から延在し、ステム１７１ａの第２の端部１８２上を通過する頂部１８４ｂと、ステム１７１ａから離間しているが、頂部１８４ｂの周囲からステム１７１ａの第２の端部１８２を越えて本体７１に向かって後方に突出する堰１７９ｂとを含む。再び、ガード７３ｂは、隣接する混合領域と沈降領域との間にシールドを形成する。さらに、開口部６７ｆを通って進入する乱流流体は、ガード７３ｂを通る曲がりくねった経路に沿って移動することによって方向を変えるように強制されるので、落ち着き得る。ガード７３は、流体が流れ得る非直線的な流路を形成する種々の異なる構成にし得ることが理解される。
【００８１】
図１８に示すように、代替遮蔽要素６１ｌは、（例えば、その１つ以上の表面から延在する）１つ以上の（垂直の）堰１７９ｃ、１７９ｄを含み得る。堰１７９ｃは、上面遮蔽要素６１ｌ及び／または堰１７９ｄから（上方に）延在し得、遮蔽要素６１ｌの下面から（下方に）延在し得る。堰１７９ｃ、１７９ｄは、遮蔽要素６１ｌの第１の側面から遮蔽要素６１ｌの第２の側面に向かってまたはその方向に延在する長さを有することができ、任意の適切な高さを含み得る。例えば、堰１７９ｃ、１７９ｄは、（例えば、堰１９７ｃ、１７９ｄが円形の遮蔽要素６１ｌの割線またはコードに対応するように）遮蔽要素６１ｌの一部を完全に横切って延在し得る。したがって、遮蔽要素６１ｌが容器１２ａ内に配置されるとき、堰１７９ｃ、１７９ｄは、容器の一部を横切って（例えば、側壁の第１の部分から側壁の第２の部分まで）延在し得る。したがって、堰１７９ｃ、１７９ｄは（部分的な）バリアを含み得る。堰１７９ｃ、１７９ｄはまた、非円形容器１２ａを横切って延在し得る。
【００８２】
堰１７９ｃ、１７９ｄの高さは、少なくとも１つの実施形態において、遮蔽要素６１ｌと隣接する遮蔽要素との間の距離の約半分までであり得る。例えば、図１８に示すように、遮蔽要素６１ｌは、ある距離だけ分離し得る。したがって、特定の実施形態では、堰１７９ｃ、１７９ｄの高さは、分離距離の５０％に対応するか、またはそれ以下であり得る。少なくとも１つの実施形態では、堰１７９ｃ、１７９ｄは、それぞれ開口部６７ｇまたは６７ｈを通過するために、堰１７９ｃの上（または堰１７９ｄの下）に流入する前に、堰１７９ｃ、１７９ｄの後ろに（合体した及び／または合体している、重いまたは軽い）相を溜めることによって沈降を促進し得る。具体的には、開口部６７ｇは、軽質相のための上向き流路開口部を含むことができ、及び／または開口部６７ｈは、重質相のための下向き流路開口部を含み得る。合一相のプールは、小さな分散相液滴を、他の小さい分散相液滴より大きなプールされた本体とより容易に合体させ得る。
【００８３】
堰１７９ｃ、１７９ｄは、上方または下方に向け得る。少なくとも１つの実施形態では、堰１７９ｃ、１７９ｄは、分散相のプールまたは回収を引き起こすように配向させ得る。したがって、分散相が（より）軽質相またはより低密度の相である場合、堰１７９ｄは、合体された軽質相の質量、大きさ、及び／または量が堰１７９ｄの高さを超えるまで、軽質相の合体体が堰１７９ｄの後ろに閉じ込められるように、下方に向け得る。合体した軽質相の質量、大きさ、及び／または量が堰１７９ｄの高さを超えると、合体した軽質相は、開口部６７ｇを通過するために堰１７９ｄの周り（ａｂｏｕｔ）または周り（ａｒｏｕｎｄ）に（例えば下に）流れ始め（向流し）得る。あるいは、重い分散相は、上方に向いた堰１７９ｃの後ろにプールされた本体に合体し、堰の頂部及び開口部６７ｈを流れる。同様に、堰１７９ｃ、１７９ｄは、より軽いかより重いかにかかわらず、連続相のプールまたは収集を引き起こすように配向させ得る。堰１７９ｃ、１７９ｄはまた、容器１２ａの１つ以上の表面（例えば、隣接する出口ポート（複数可）５１ｄ、５１ｄ）から延在し得ることが理解されよう。
【００８４】
図１８にさらに示されるように、１つ以上の垂直方向の遮蔽要素６１ｍ、６１ｎは、遮蔽要素６１ｌ及び／または容器１２ａの１つ以上の表面から延在し得る。例えば、遮蔽要素６１ｍは、上面遮蔽要素６１ｌから及び／または（上方に）容器１２ａの底部内面から（上方に）延在し得る。同様に、遮蔽要素６１ｎは、下側遮蔽要素６１ｌから（下方に）及び／または（下方に）容器１２ａの上側内面から延在し得る。垂直に分離された混合領域と沈降領域との間にバッフルを含む遮蔽要素６１ｌとは異なり、遮蔽要素６１ｍ、６１ｎは、水平に分離された混合領域と沈降領域との間にバッフルを含む及び／または提供する。
【００８５】
遮蔽要素６１ｍ、６１ｎは、開口部６７ｉを形成するのに十分な距離だけ少なくとも部分的に（垂直方向及び／または水平方向に）分離し得る。したがって、（例えば、混合領域３１ｉ内の）混合（相）試料は、開口部６７ｉを通って（例えば、沈降領域３３ｍ内に）導き得る。いくつかの実施形態では、開口部６７ｉは遮蔽要素６１ｍ、６１ｎの機能性を否定しない。例えば、遮蔽要素６１ｍ、６１ｎの構成、向き、及び／または位置は、遮蔽及び／またはバッフリング効果（例えば、混合領域３１ｉと沈降領域３３ｍとの間）を維持し得る。したがって、（例えば、混合要素８５及び／または混合領域３１ｉで生成された）乱流及び／または攪拌から、合体及び／または沈降相試料（例えば、沈降領域３３ｍ）を遮蔽し得る。遮蔽要素６１ｍ、６１ｎはまた、（例えば、沈降領域３３ｍにおいて）合体及び／または沈降相試料が、遮蔽要素６１ｍ、６１ｎ及び／または開口部６７ｉを通って（例えば、混合領域３１ｉ内に（戻る））流れるのを、抑制及び／または実質的に防止し得る。
【００８６】
混合器システム
ここで図１を参照すると、流体精製システム１０は混合器システム１８を含み得る。混合器システム１８は、容器アセンブリ１２内の流体を混合及び／または懸濁する（または構成及び／または混合及び／または懸濁する）ように設計または構成し得る。具体的には、混合器システム１８は、第１の相の液滴を周囲の第２の相を介して能動的に分散させ得る。少なくとも１つの実施形態では、混合器システム１８は、液滴サイズを減少させて精製速度及び／または効率を高めるように設計または構成し得る。例えば、より小さい液滴サイズは、目的となる分子の第１の相から第２の相への移動速度を増加させ得る。
【００８７】
混合器システム１８は、１つ以上のブラケットまたは他の支持部材５３を介して支持ハウジング１５上に取り付けられ、または支持ハウジング１５に結合された１つ以上の駆動モータアセンブリ５９を含み得る。しかしながら、代替的な実施形態では、駆動モータアセンブリ５９は、支持ハウジング１５（図示せず）に隣接する別個の構造体上に取り付け得る。
【００８８】
以下でさらに詳細に説明するように、混合器システム１８は、（例えば、副コンパートメント５０に連結され、副コンパートメント５０内に少なくとも部分的に配置され、及び／または副コンパートメント５０内に突出する）１つ以上の混合器アセンブリ７８、及び（例えば、駆動モータアセンブリ５９とのインターフェース及び／またはそれから延在する）１つ以上の駆動シャフトを含み得る。以下にさらに詳細に説明するように、混合器システム１８のいくつかの他の成分は、容器アセンブリ１２内に少なくとも部分的に配置もし得る。例えば、図２は、混合器システム１８の一部を容器アセンブリ１２（またはその副コンパートメント５０）内に配置することができ、他の成分を容器アセンブリ１２（またはその副コンパートメント５０）の外側に配置し得ることを示す。
【００８９】
図４及び図５は、本開示の一実施形態による例示的な混合器システム１８のコンポーネントを示す。混合器システム１８は、各混合領域３１の容器内の流体、混合物または溶液を混合及び／または懸濁させるために使用し得る。図４Ａに示すように、混合器システム１８は、一般に、駆動モータアセンブリ５９と、混合器アセンブリ７８と、駆動シャフト７２とを含み、これらの各々について、以下で詳細に説明する。
【００９０】
駆動モータアセンブリ５９は、駆動モータ７０を含む。いくつかの実施形態では、駆動モータアセンブリ５９は、表面６２及び対向する底面６４を有するハウジング６０を含み、開口部６６は、面６２及び６４の間でハウジング６０を通って延在する。管状モータマウント６８がハウジング６０の開口部６６内に回転可能に固定されている。駆動モータ７０は、ハウジング６０に取り付けられ、モータマウント６８と係合して、ハウジング６０に対するモータマウント６８の選択回転を容易にし得る。駆動モータアセンブリ５９は、駆動シャフト７２によって混合器アセンブリ７８とインターフェースするように構成し得る。特定の実施形態はまた、ガスケット、シール、リング、ワッシャ、及び／または駆動モータアセンブリ５９またはその駆動モータ７０を結合及び／または操作するための他の必要な成分を含み得る。
【００９１】
混合器アセンブリ７８は、その一端または両端に固定された回転アセンブリ８２と、コネクタ８０にまたはコネクタ８０に沿って固定された１つ以上の混合要素８４とを有する細長い管状コネクタ８０を含み得る。管状コネクタ８０は、自己支持性であるが、より一般的には、塑性変形なしに折り畳み得る可撓性チューブから作製される剛性材料を含み得る。少なくとも１つの実施形態では、細長い管状コネクタ８０は、混合要素８４及び／または遮蔽要素６１の対向する側面の間に延在しそれらに接続する複数の別々の細長い管状コネクタ部分を含み得る。他の実施形態では、細長い管状コネクタ８０は、混合要素８４及び／または遮蔽要素６１を通過する一体部材を含み得る。例えば、管状コネクタ８０は、各遮蔽要素６１（図６Ａ）のハブ６３の対向する側を通過または接続し得る。他の取り付け方法を使用もし得る。
【００９２】
図４Ｂにさらに示されているように、混合器アセンブリ７８の回転アセンブリ８２は、外側ケーシング８６と、外側ケーシング８６を中心にして延び、そこに回転可能に結合された管状ハブ８８とを含み得る。外側ケーシング８６と管状ハブ８８との間に１つ以上の動的シールを形成することができ、その間に滅菌シールを維持し得る。静的シールとは対照的に、動的シールは、シールされる接合面間の相対運動を可能にする。特に、動的Ｏリングシールは、本明細書に記載される多種多様な実施形態に適用し得る。他の動的シールには、往復シール、浮動空気圧ピストンシール、回転シール、振動シールなどが含まれるが、これらに限定されない。いくつかの実施形態では、１つ以上のベアリングを、外側ケーシング８６と管状ハブ８８との間に配置もし得る。回転アセンブリ８２（またはその外側ケーシング８６）は、ハブ８８に連結された管状コネクタ８０が容器１２のコンパートメント５０内に延在するように、副容器１７に固定し得る（図２参照）。
【００９３】
少なくとも１つの実施形態では、回転アセンブリ８２は、副容器１７の上端５６及び下端５７に、そのハブ８８に接続する管状コネクタ８０の対向する端部で固定し得る（図２）。したがって、コネクタ８０は、副容器１７の対向する端部の間に延在し得る。あるいは、回転アセンブリ８２は、それに結合されたコネクタ８０を有する上端５６にのみ接続し得る。したがって、コネクタ８０の対向端は、下端５７から離間した副容器１７内に配置される。（図４Ａ）。
【００９４】
混合要素８４は、様々な機能目的に役立ち、様々な構造構成を有し得る。例えば、例示的な混合要素８４は、副容器１７内の流体試料の流れを少なくとも部分的に制御し得る。混合要素８４は、１つ以上の方向の流れを促進し、及び／または１つ以上の異なる方向の流れを制限するように構成し得る。混合要素８４はまた、複数の流体、試料、液体、相、混合物などを攪拌、乳化、混合、組み合わせ、及び／またはブレンドもし得る。
【００９５】
混合要素８４は、１つ以上のインペラブレードまたはフィンが取り付けられたインペラを含み得る。混合要素８４はまた、パドル、リブ、羽根などの回転時に混合し得る任意の他の構造を含む。混合要素８４は、容器アセンブリ１２の各混合領域３１内に配置され、任意の沈降領域３３内に配置されないように、コネクタ８０に沿って配置及び／または間隔をあけ得る。例えば、図２は、容器１２のコンパートメント５０内のコネクタ８０に接続された複数の混合要素８４を示す。混合要素８４は、混合領域３１に閉じ込められ、遮蔽要素６１によって沈降領域３３から分離される。図２はまた、容器１２の上部及び下部壁にそれぞれ接続された上部回転アセンブリ８２及び下部回転アセンブリ８２の間に延在するコネクタ５０を示す。他方、図４Ａは、上部回転アセンブリ８２から延び、下部混合要素８４で終わるコネクタ８０を示す。コネクタ８０は、１つ以上の遮蔽要素６１の開口部６５を通って延在し得る。
【００９６】
図４Ｂに示すように、例えば、混合要素８４はすべて同じサイズを有し得る。代替の実施形態では、混合要素８４は、複数のサイズ（例えば、より小さい及び／またはより大きな混合器要素）を有し得る。少なくとも１つの実施形態では、例えば、より小さい混合器要素は、同じ混合速度が与えられた場合、より大きい混合器要素よりも少ない混合エネルギーを適用する。したがって、すべての混合器要素を同じ速度で回転させ得るが、各混合領域３１への混合エネルギーの量は、その中に配置された混合要素８４のサイズに応じて変化し得る。
【００９７】
少なくとも１つの実施形態では、連続相及び／または分散相入口及び／または出口に最も近い混合領域（複数可）に、より大きな混合器要素（複数可）を含め得る。他の実施形態では、連続相及び／または分散相入口及び／または出口に最も近い混合領域（複数可）に、より小さい混合器要素（複数可）を含め得る。いくつかの実施形態は、連続相及び／または分散相の（向流）流路に沿った混合要素のサイズの漸進的な増加及び／または減少を含み得る。他の実施形態は、連続相及び／または分散相の（向流）流路に沿って増加し、次いで減少または減少し、次いで増加する混合要素を含み得る。
【００９８】
いくつかの実施形態では、混合要素８４は、１つ以上の回転部材、振動部材、振動部材、攪拌部材、振動部材、及び／または超音波処理部材を含み得る。例えば、混合要素８４は、垂直に攪拌された（またはパルス状の上下の）多孔質プレートを含み得る。あるいは、混合要素８４は、平らな回転ディスクを含み得る。したがって、混合要素８４は、任意の適切な混合手段（例えば、当該技術分野で知られている及び／または液体−液体抽出と適合する）を含み得ることを理解するであろう。以下でさらに詳細に説明するように、水性二相試料の混合は、例えば、２つの非混和性相のエマルジョン、懸濁液または他の流体混合物を形成し得る。混合は、２つの相の間の接触の表面積対体積比を実質的に増加させて、目的となる分子の一方の相から他方への転移を促進し得る。実際、激しい混合は、１つ以上の相の表面積対体積比及び／または平均液滴サイズをさらに減少させることによって、いくつかの実施形態において効率的な移動をさらに増強し得る。しかし、激しい混合は、他の相の合体体に閉じ込められ得る１つ以上の相の微小液滴を形成もし得る。反対の相による微小液滴汚染は、特定の実施形態において、不純物または夾雑物の濃度を増加させ、及び／または目的となる分子の収率を低下させる可能性がある。したがって、混合速度は、多数の結果を達成する厳密に制御されたパラメータとし得る。
【００９９】
管状コネクタ８０は、その中の駆動シャフト７２の少なくとも一部を受け入れるように構成される。図４Ａ及び図４Ｂに示すように、駆動シャフト７２は、一緒に接続されているか、または単一部品として一体的に形成されているヘッドセクション７４及びシャフトセクション７６を含み得る。駆動シャフト７２の一部（例えば、ヘッドセクション７４）は、駆動モータアセンブリ５９のモータマウント６８を通り抜ける（したがって、ハウジング６０を貫通する）ように構成し得る。図４Ｂは、ヘッド部７４が回転アセンブリ８２のハブ８８と係合する駆動部９０を含み得ることを示している。同様に、駆動シャフト７２は、キー嵌合係合を形成することによって、それぞれミキシング要素８４ａ、８４ｂ、８４ｃと係合するその長さに沿った１つ以上の駆動部９１ａ〜ｃを含む。すなわち、駆動部９０及び９１は、ハブ８８及び混合要素８４内の相補的なチャネル内に受けられる多角形または他の非円形の形状を有する。取り付けのための他の機構も使用し得る。図４Ｂはまた、コネクタ８０が、それらに接続され、及び／またはそれらの間に（例えば、インターフェースまたは接続点３５に）配置された、それぞれ混合要素８４ａ、８４ｂ、８４ｃを有するコネクタ部分８０ａ、８０ｂ及び８０ｃを含み得ることを示す。
【０１００】
駆動軸７２が混合要素（複数可）８４及びハブ８８に係合すると、ドラフトシャフト７２の回転は、外側ケーシング８６、副容器１７及び遮蔽要素６１に対するハブ８８、管状コネクタ８０及び混合要素８４の回転を容易にする。混合器システム１８はまた、駆動軸７２をモータマウント６８に固定するためのキャップ８１と、キャップ８１を覆うためのカバー８３とを含み得る。
【０１０１】
使用中、上に論じたように、それに固定された混合器アセンブリ７８を含み得た容器アセンブリ１２は、支持ハウジング１５のチャンバ３０内に配置し得る。次に、回転アセンブリ８２のケーシング８６は、駆動モータアセンブリ５９のハウジング６０の底面６４に（例えば、ハブ８８がモータマウント６８と整列されるように）取り外し可能に接続される。駆動シャフト７２の遠位端は、モータマウント６８を通り、回転アセンブリ８２のハブ８８を通り、管状コネクタ８０を通って下降し、駆動シャフト７２が各混合要素８４と係合する。この組立体では、駆動モータ５９を作動させると駆動軸７２が回転し、これにより回転混合要素８４が回転する。
【０１０２】
駆動シャフト７２がモータマウント６８を完全に通過し、駆動シャフト７２のヘッドセクション７４がモータマウント６８に係合すると、駆動モータ５９を作動させてモータマウント６８の回転を容易にし得る。次に、モータマウント６８の回転は、ハブ８８、コネクタ８０、及び混合要素８４の回転を容易にする駆動シャフト７２の回転を容易にする。混合要素８４の回転は、容器アセンブリ１２の副コンパートメント５０内の流体の混合及び懸濁を容易にする。混合器システム１８、その操作、及びその代替の実施形態に関するさらなる開示は、２０１１年８月４日に公開された米国特許公開第２０１１−０１８８９２８Ａ１号に開示されており、その開示全体が、具体的な参照として本明細書に組み込まれる。
【０１０３】
理解されるように、上記の実施形態のうちのいくつかは、混合器システム１８の特定の成分を容器アセンブリ１２内に密封することを可能にし得る。いくつかの実施形態では、例えば、容器アセンブリ１２は、コネクタ（複数可）８０、混合要素８４、及び／または（少なくとも部分的に）遮蔽要素６１をその内部に配置し得る。他の成分を容器アセンブリ１２内に配置もし得る。このような成分を容器アセンブリ１２に含めることにより、容器アセンブリ１２の単回使用または他の使い捨ての使用が可能になる。例えば、容器アセンブリ１２、コネクタ８０、混合要素８４、及び／または遮蔽要素６１は、１つ以上の使用の後に廃棄することが、費用対効果に優れかつ時間を節約する方法であり得るように、安価なポリマーまたは他の使い捨て材料を含みまたは形成し得る。したがって、使用（複数可）後に、駆動モータアセンブリ５９、駆動シャフト７２、及び音響沈降器またはアセンブリ１６を、それらの容器１２への取り付けから取り外し得る。容器アセンブリ１２はまた、ハウジング１４（該当する場合）から取り外して、そこに依然として配置された、コネクタ８０、混合要素８４、及び／または遮蔽要素６１を有するように配置し得る。
【０１０４】
上述の混合器システム１８及びその代替物は、容器アセンブリ１２内に、より具体的には混合領域３１内に含まれる流体を混合するための手段の一実施形態を含む。代替の実施形態では、混合器システム１８は、様々な他の混合システムと置き換え得ることが理解される。例えば、いくつかの実施形態では、混合器システム１８は、コネクタ（複数可）８０の回転なしに混合要素の回転を可能にし得る。言い換えれば、特定の実施形態では、混合要素８４は回転軸７の周りに回転可能であり、一方、コネクタ（複数可）８０及び／または遮蔽要素６１は、実質的に固定された位置にあり、実質的に静止したままであるように構成され、ならびに／または駆動軸７２、もしくは混合器アセンブリ１１、駆動システム１８、容器１２、及び／もしくは流体処理システム１０の任意の他の成分に回転不能に接続されている。
【０１０５】
いくつかの実施形態では、混合器システム１８は、ダイナミックシールを介して容器アセンブリ１２内に突出し、直接的にそれに接続された混合要素８４を有する従来の剛性の駆動軸と置き換え得る。したがって、駆動シャフトの外部回転は、容器１２内の流体を混合及び／または懸濁する混合要素８４の回転を容易にする。
【０１０６】
上述したように、コネクタ８０及び導管１３は可撓性材料で構成することができ、一方、副容器１７は可撓性バッグを含み得る。この実施形態では、容器アセンブリ１２は、アコーディオン、ロール、及び／またはフォールディングなどによって崩壊し得る。図３は、本開示の実施形態による部分的に折り畳まれた構成の容器アセンブリ１２を示す。折り畳まれた実施形態では、容器１２の上端５６及び下端５７は、容器の高さの低減を可能にするために近接させるか、または近接させ得る。
【０１０７】
容器アセンブリ１２の折り畳みは、使用、保管、輸送、及び／または輸送容器アセンブリ１２における費用及び／または労力の低減を可能にし得る。例えば、（完全に）拡張された構成では、容器アセンブリ１２は、高さが数メートル（すなわち、上端５６と下端５７との間）であり得る。しかしながら、折り畳み可能な実施形態は、容器１２の高さを１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、もしくはそれ以上までまたは超過して減少させ得る。
【０１０８】
図５Ａ及び図５Ｂには、別の混合システムが示されている。具体的には、図５Ａには、内部に配置された容器アセンブリ１７ｂを有する支持ハウジング１５ｂが示されている。視界を簡素化するために、遮蔽要素６１が除去されている。この実施形態では、駆動シャフト７２とともに使用される管状コネクタ８０は、駆動シャフト７２を受けないフレキシブル駆動ライン８０ｄに置き換えられている。駆動線８０ｄは、様々な異なる可撓性材料から作製し得る。限定ではなく一例として、一実施形態では、駆動線８０ｄは、ケーブル、コードまたはロープなどの括れられた材料から作製し得る。編組材料は、金属、ポリマー、または所望の強度及び柔軟性を有し、滅菌可能な他の材料からなるストランドで作り得る。例えば、ストランドはステンレス鋼から作り得る。他の実施形態では、駆動ライン８０ｄは、可撓性チューブ、ポリマー材料から作製されたような単一の中実芯線、ユニバーサルジョイントのチェーンまたはリンケージなどのリンケージ、または他の可撓性またはヒンジ付き部材から作製し得る。
【０１０９】
一実施形態では、駆動線８０ｄは、その塑性変形なしに、少なくとも４５°、９０°、１８０°またはそれ以上の角度にわたってその長手方向中心軸に沿って曲げ得る。他の実施形態では、駆動ライン８０ｄの少なくとも一部は、駆動ライン８０ｄの可撓性部分が、その塑性変形なしに、少なくとも４５°、９０°、１８０°、３６０°、７２０°、またはそれ以上の角度にわたってその長手方向軸の周りの捻れの下に捻られ得るように十分に可撓性である。
【０１１０】
図５Ａに示すように、可撓性駆動ライン８０ｄの第１の端部２００は、回転アセンブリ８２によって副容器１７ｂの上端壁に固定される。間隔をあけた位置で可撓性駆動ライン８０ｄに取り付けられるのは、混合要素８４である。副容器１７ｂの副コンパートメント５０内の駆動ライン８０ｄを安定化させるために、横方向支持アセンブリ４０２Ａ〜Ｃは、その長さに沿って空間的に離れた位置で可撓性駆動ライン８０ｄと結合される。各横方向支持アセンブリ４０２Ａ〜Ｃは、副容器１７ｂの側に固定された第１の端部４０５と、可撓性駆動ライン８０ｄに固定された対向する第２の端部４０７とを有する保持アセンブリ４０３を含む。横方向支持アセンブリ４０２はまた、対応する保持アセンブリ４０３内に選択的に受け入れられて固定される支持ロッド４０６（図５Ｂ）を含む。各保持アセンブリ４０３は、副容器１７ｂの側部に結合された第１の端部４０５にあるポートフィッティング４１０と、フレキシブルな駆動ライン８０ｄに取り付けられた第２の端部４０７にあるレシーバ４０９と、ポートフィッティング４１０とレシーバ４０９との間に延在する可撓性チューブ４１２とを含む。
【０１１１】
レシーバ４０９は、クリンピング、接着剤、クランプ、留め具などによって可撓性駆動ライン８０ｄにしっかりと固定された内側ハウジング４１４を含む。レシーバ４０９はまた、内側ハウジング４１４を取り囲む外側ハウジング４１６を含む。ボールスラストベアリング、ローラースラストベアリング、または他のタイプのベアリングなどのベアリングは、内部ハウジング４１４と外部ハウジング４１６との間に配置される。ベアリングは、内側ハウジング４１４及び駆動ライン８０ｄが外側ハウジング４１６に対して同時に回転することを可能にする。
【０１１２】
支持ハウジング１５ｂの上に取り付けられ、支持ハウジング１５ｂを通って延びているのは、複数の管状のロック用継手４６０である。使用中、副容器１７ｂは、支持ハウジング１５ｂのチャンバ１１４内に収容される。各ポート取付具４１０は、支持ハウジング１５ｂの内部の対応する固定金具４６０に固定される。図５Ｂに示すように、各支持ロッド４０６は、第１の端部５０２と対向する第２の端部５０４との間に延在する線形シャフト５００を含み得る。第２の端部５０４には、ロックねじ５０６が形成されている。ロックアーム５０８は、第１の端部５０２としてシャフト５００から半径方向外側に突出している。支持ロッド４０６は、典型的には金属からなるが、他の剛性または半剛性の材料も使用し得る。
【０１１３】
各ポート取付具４１０が支持ハウジング１５ｂの内部の対応する固定金具４６０に固定されると、各支持ロッド４０６が、ロッキングフィッティング４６０及び対応する横支持アセンブリ４０２を通って前進される。次いで、支持ロッド４０６を回転させて、第２の端部５０４をレシーバ４１６の外側ハウジング４１６に螺合させる。同時に、第１の端部５０２は、ロックアーム５０８がロック金具４６０のロックスロット４５０内に受け入れられた結果、ロック嵌合部にしっかりと係合する。この構成では、横方向支持アセンブリ４０２と支持ロッド４０６の組み合わせは、副容器１７ｂ内の可撓性駆動ライン８０ｄを中央に保持するが、駆動ライン８０ｄが依然として回転することを可能にする。次に、駆動ライン８０ｄの回転は、混合要素８４の回転を容易にする。
【０１１４】
駆動ライン８０ｄを回転させるために、短い駆動シャフトが回転アセンブリ８２のハブ８８に係合するのに使用されるが、駆動ライン８０ｄには延在しない。モータ組立体５９（図４Ａ）は駆動軸に係合してこれを回転させ、駆動軸８０ｄを回転させる。フレキシブルな駆動ラインを支持して回転させる上記の組立体及び代替の方法のさらなる詳細は、具体的な参照により本明細書に組み込まれる２０１３年１０月１０日に公開された国際ＰＣＴ公開ＷＯ２０１３／１５１７３３に開示されている。
【０１１５】
別の実施形態では、混合器システム１８の容器アセンブリ１２内への突出部分は、流体を混合するために容器アセンブリ１２内に配置された混合要素８４を繰り返し上下させるように構成し得る。あるいは、磁気攪拌部材は、容器アセンブリ１２の副コンパートメント５０内に配置され、容器アセンブリ１２の外側に配置された磁気混合器によって回転させ得る。さらに他の実施形態では、容器アセンブリ１２の副コンパートメント５０内に突出する攪拌棒、パドルなどを旋回させ、旋回させ、または他の方法で移動させて流体を混合し得る。他の混合技術も使用し得る。
【０１１６】
本開示で使用し得る支持ハウジング、容器アセンブリ、及び混合システムのさらなる開示及び代替実施形態は、２００８年６月１０日に発行された米国特許第７，３８４，７８３号と、２０１０年３月２３日に発行された米国特許第７，６８２，０６７号と、２００６年９月７日に発行された米国特許公開第２００６／０１９６５０１号とに開示されており、これらの各々の開示全体が具体的な参照として本明細書に組み込まれる。
【０１１７】
音響沈降器
図１はさらに、容器アセンブリ１２の一部に取り付けられ、支持ハウジング１５の外壁２０ａに取り付けられた支持部材１７２によって支持された音響沈降器１６を示す。当業者は、音響沈降器１６が、本開示の実施形態での使用に適した任意の適切な音響波発生器の代表であり、このような音響波発生器の実際の構造的構成を必ずしも反映しない、及び／または表すものではないことを理解するであろう。音響沈降器１６は、容器アセンブリ１２の導管１３と整列され、その中の流体経路１５６を介して少なくとも１つの定常音響波を生成するように構成される。特に、図７Ａ及び図７Ｂに示すように、音響沈降器１６は、導管１３の一方の側に配置された音響波変換器１１６ａと、音響波反射器１１６ｂと整列して導管１３ａの反対側に配置された音響波反射器１１６ｂとを含み得る。音響沈降器１６、音響波トランスデューサ１１６ａ、及び音響波反射器１１６ｂは四角形の外面を有するものとして示されているが、ここでは円筒形または他の形状の外面も考慮される。
【０１１８】
少なくとも１つの実施形態では、音響波トランスデューサ１１６ａが作動されると、音響波トランスデューサ１１６ａは、導管１３ａ内に配置された流体を通過し、音響波反射器１１６ｂに到達する音響波を生成する。次いで、音響波は、音響波反射器１１６ｂによって導管１３ａ内の流体を通って戻るように偏向されるかまたは反射され得る。定常波が生成されるまで、付加的な音響波を（定期的に）送信し得る。より具体的には、圧電（機械的変位に電流を変換する材料）共振器に特定の電圧または変化する電圧を印加することにより、定在波を特定の共振周波数で生成し得る。したがって、いくつかの実施形態では、音響沈降器（複数可）は、整列を引き起こし、及び／または分散相液滴の近接性または関連性を高め得る音響波（複数可）のノード配置を（例えば、導管１３ａ内に）生成し得る。密接に関連した液滴は、そのような本体の浮力が２つの相の向流を引き起こすのに十分であるまで、より大きな相及びより大きな相の液滴または本体に合体し得る。
【０１１９】
別の実施形態では、音響波反射器１１６ｂは必要とされなくともよい。例えば、いくつかの実施形態では、音響波のトランスデューサ１１６ａでの波の特性を感知することによって（例えば、波の出力を調節することによって）、ノードの配置を制御し得る。さらに、いくつかの実施形態では、音響沈降器（複数可）１６は、代替的にまたは追加的に、１つ以上の沈降領域３３の周りに配置し得る。さらに、音響沈降器（複数可）１６は、（例えば、少なくとも部分的に抽出及び／または精製された試料がシステムの後端に音響的に定着し、及び／または１つ以上の音響波を用いて（特に）分散相微小液滴を標的とし得るように）、代わりにまたは追加的に、出口ポート５１を介して容器１２に接続し得る。
【０１２０】
図７Ａ〜図７Ｄは、一体部品としての音響波トランスデューサ１１６ａ及び音響波反射器１１６ｂを示す。しかし、これは簡単で分かり易くするためであることを理解するであろう。少なくとも１つの実施形態では、音響波トランスデューサ１１６ａ及び音響波反射器１１６ｂは、複数の異なるコンポーネントを含み得ていてもよい。例えば、少なくとも１つの実施形態では、音響沈降器１６ａは、複数の相補的な異なる音響波反射器１１６ｂを有する複数（例えば、２、３、４またはそれ以上）の異なる音響波トランスデューサ１１６ａを含み得る。他の実施形態では、複数の別個の音響沈降器１６ａ（例えば、２、３、４またはそれ以上）を各導管に取り付け得る。これらの構成は、有益な多節システムの作成及び／またはより高い合体または沈降速度を可能にし得る（例えば、より速い供給／試料流量でさえ）。少なくとも１つの実施形態では、単一の音響セル内にマルチノードシステムを生成し得る。
【０１２１】
さらに、少なくとも１つの実施形態では、個々の音響波トランスデューサ１１６ａ及び音響波反射器１１６ｂのうちの１つ以上が、導管１３ａ内の流体と直接接触していてもよい。特に、１つ以上の個々の音響波トランスデューサ１１６ａ及び音響波反射器１１６ｂは、それらが導管１３ａ内にあるか、または導管１３ａ内に少なくとも部分的に配置されるように配置してもよい。少なくとも１つの実施形態では、保護層は、流体からの汚染または侵食を防止するために、音響波トランスデューサ１１６ａ及び音響波反射器１１６ｂのうちの１つ以上を覆い得る。
【０１２２】
対照的に、少なくとも１つの実施態様では、音響波トランスデューサ１１６ａ及び音響波反射器１１６ｂは、導管１３ａの外側に配置されてもよい。このように、音響波は、流体に入る前に導管１３ａの壁を最初に通過しなければならない。同様に、反射される前に、音響波は、導管１３ａの壁を通過し、音響波反射器１１６ｂから反射し、次いで、導管１３ａの壁を通って戻る必要がある。
【０１２３】
流体試料を音響波のノード配置に曝露することにより、異なる圧力の領域が形成され、流体中の明確な相がその少なくとも１つの物理的特性（例えば、２つの液相間の密度及び／または圧縮率差）に基づいて分離または合体する。例えば、音響波は、分散相液滴または粒子を凝集または合体させ得る。合体した液滴は、抗力よりも支配的な浮力または密度差を有することができ、その結果、容器アセンブリ１２またはそのコンパートメント５０の底部に高密度のまたはより高密度の相の向流及び最終的な沈降が生じる。同様に、低密度の相は向流し、最終的には容器アセンブリ１２またはそのコンパートメント５０の頂部でより高密度の相の上に沈降することがある。
【０１２４】
少なくとも１つの実施形態では、音響波内の特定の点で異なるサイズの粒子または分子を集めるマルチノーダル波を形成し得る。したがって、音響波は、１つ以上の相のより小さな液滴をより大きな相の本体に合体させる、凝集させるまたは組み合わせることを引き起こし、増強し、増加させ、及び／または増大させ得る。各相内の可溶性分子は、対応する相とともに上下に沈降することができ、したがって、相の混合物中に存在する分子の分離を達成する。流体、混合物、または相中の粒子または分子は、１つ以上の分子特性に基づいて整列し、組織化し、沈殿し、及び／または分離もし得る。したがって、流体処理システム１０は、その容器１２内に配置された流体試料の音響波アシスト処理及び／または沈降のために構成し得る。例示的な音響分離器のさらなる説明は、米国特許公開第２０１４／００１１２４０  Ａ１号明細書に記載されており、その全体の開示は、特定の参考文献によって本明細書に組み込まれる。
【０１２５】
音響沈降器１６は、様々な異なる方法で導管１３に取り付け得る、または整列させ得ることが理解される。例えば、図７Ｂは、図７Ａに示される音響沈降器１６の断面図を示す。図７Ｂに示すように、音響波トランスデューサ１１６ａ及び音響波反射器１１６ｂは、それらが導管１３ａを取り囲むように取り付け機構１９ａによってともに接続され得る。
【０１２６】
図７Ｃは、音響波トランスデューサ１１６ｃと、その反対側に配置された対向する音響波反射器１１６ｄとを含み得る代替の音響沈降器１６ｂの断面図を示す。トランスデューサ１１６Ｃ及び反射器１１６ｄは、互いに接続されずに取り付け機構１９ｂを介して導管１３ａの対向する側面に接続または取り付けられている。したがって、変換器１１６Ｃ及び反射器１１６ｄは、導管１３ａを取り囲まない。図７Ｄは、導管１３ａの反対側に配置されるように支持部１９ｃに取り付けられているが導管１３に直接接続していない、音響波トランスデューサ１１６ｅ及び音響波反射器１１６ｆを含む、別の音響沈降器１６ｃの断面図を示す。この最後の実施形態では、音響波トランスデューサ１１６ｅ及び音響波反射器１１６ｆは、導管１３ａから離間するか、または導管１３ａに対して押圧し得る。
【０１２７】
前述のことを考慮して、いくつかの実施形態では、音響分離器１６は、導管１３を通過する流体が音響分離器が（外側に）取り付けられた部分を通過するように、導管１３上にクリッピングまたは取り付けられ得る。別の実施形態では、導管１３を通過する流体が音響分離器１６を通過するように、導管１３を音響分離器１６にまたはその周囲に取り付け得る。したがって、連結要素またはシールは、音響分離器を分割導管１３の端部に取り付け得る。音響分離器１６はまた、本開示の様々な実施形態において、１つ以上のチャンバ、波発生器、反射器または偏向器などを有し得る。
【０１２８】
少なくとも１つの代替実施形態では、音響分離器１６は、それによって生成された音響波の１つ以上の特性を検出するように構成された音響波変換器（例えば、１１６ａ）を含み得る。さらに、それによって生成された音響波は、本開示の実施形態に適した音響波を生成するために、感知された特性にしたがって調整され得る。したがって、音響分離器１６は、少なくとも１つの実施形態では（例えば、圧電音響変換器のインピーダンスを測定することによって）反射器なしで駆動し得る。
【０１２９】
理論に縛られることなく、インピーダンスは電気回路による印加電圧に対する反対である。圧電材料では、例えば、インピーダンスは、圧電素子の機械的変位すなわち振動と連動する。圧電トランスデューサと接触する流体が粘度、密度、圧縮率、及び液滴または粒径または含有量が変化すると、圧電トランスデューサを振動または変位させるインピーダンスが変化する。このようにして、圧電トランスデューサに印加される電圧は、音響分離器の分離能力が最も強力である特定の共振周波数に達するように変更し得る。
【０１３０】
さらに、少なくとも１つの実施形態では、トランスデューサは、分散相微小液滴を（具体的に）標的にするように配置、構成、調整、修正、及び／または最適化し得る。例えば、分散相の大部分が周囲の連続相から落ち着いている、システムの後端に１つ以上の音響分離器１６を配置し得る。具体的には、特定の数の理論的段階（例えば、交互混合及び沈降段階を介して）を完了した後、７０％超過、７５％超過、８０％超過、８５％超過、９０％超過、９２％超過、９５％超過、９６％超過、９７％超過、または９８％超の（重量でまたは体積で）分散相が、既に混合物から沈殿していてもよい。分散相の残りの部分（例えば、少なくとも２％、少なくとも３％、少なくとも４％、少なくとも５％、少なくとも６％、少なくとも７％、少なくとも８％、少なくとも９％、少なくとも１０％、またはそれ以上）は、システムパラメータ（例えば、界面張力、流速、混合速度など）のため、（例えば、経済的に関連する期間内に）周囲の連続相から沈降しなかった（場合によっては決してしないかもしれない）微小液滴として連続相に捕捉し得る。したがって、バックエンド音響は、分散相の残りの部分の分離を達成し得る。同様に、音響波は、（例えば、節の共配置などを介して）分散相微小液滴のより大きい液滴への合体を促進するのに役立つ１つ以上の特定の共振周波数に調整し得る。
【０１３１】
方法
特定の実施形態による試料精製システム１０を使用する例示的な方法は、（１）本明細書に記載の試料精製システム１０を提供すること、（２）第１の密度を有する第１の相を含む第１の液体と、ある量の第１の分子及びある量の第２の分子を有する多成分試料とを含む第１の流体を第１の開口部を通してシステムに導入すること、（３）第２の流体を第１の密度とは異なる第２の密度を有する第２の相を含む第２の流体を第２の開口部を介してシステムに導入すること、（４）（例えば第１の液体の量の少なくとも一部が第１の相から第２の液体に移される場合に）混合物及び／またはエマルジョンを形成するために、系の少なくとも１つの混合領域において第１の液体を第２の液体と混合すること、（５）少なくとも１つの音響波を沈降領域の混合物の一部に適用すること、及び／または（６）混合物を第３の液体と第４の液体とに分離させ、前記第３の液体は、第１の相及びある量の第２の分子の少なくとも一部を含み、前記第４の液体は、第２の相及びある量の第１の分子の少なくとも一部を含み、前記少なくとも１つの音響波は、前記混合物の前記第３の液体と前記第４の液体への分離を促進し、それによって前記試料を精製し、及び／またはここで前記第１の相と第２の相は非混和性である、を含み得る。
【０１３２】
非相溶性相は技術的、分子的な意味で分離したままであるが、本明細書で使用される「相分離」及び同様の用語は、２つの相の間のまたはそれらの間の向流または移動を指す。したがって、相分離は、２つの相の間の密度差が向流を誘起または回復させるのに十分であるまで、一方または両方の相の合体を含む。具体的には、相分離は、１つ以上のより大きな相本体の重力及び／または浮力が、周囲の連続相によってもたらされる抗力（複数可）に打ち勝つのに十分であるまで、より小さな分散相小滴の１つ以上のより大きな相本体への合体を含み（例えば、分散相液滴または本体を垂直上向きもしくは下向きに移動させるか、または上向きもしくは下向きに沈降させる）、それによって軽質相及び重質相の向流を誘発する。
【０１３３】
当業者であれば、ここで使用される「重力」は、低密度相の下のより高密度の相（本体）の落下または沈降、及び／または低密度の相（本体）の浮き上がりを含み得ることを理解するであろう）より高密度の相より上にある。したがって、「重力」及び類似の用語には、下向き及び上向きの両方の力が含まれる（例えば、重力場または力の結果として、またはその結果として生じる）。反対に、「抗力」、「摩擦力」及び類似の用語には、重力場または力の存在に必ずしも依存しない接触力が含まれる。
【０１３４】
図１６は、第１の液体及び第２の液体を含む試料を精製する方法４００を概説する。方法４００は、ユーザが混合物を形成するために第１の液体と第２の液体とを混合するステップ４０１と、ユーザが音響波を混合物に適用するステップ４０４と、ユーザが混合物を第３の液体と第４の液体とに分離するステップ４０８とを含む。本明細書に記載される他のステップ及び特徴は、本開示の特定の方法の実施形態に含まれ、組み込まれ得ることを理解するであろう。
【０１３５】
本開示のシステム、方法及び装置は、連続フロー流体処理の原理（例えば、試料精製システムにおける）で操作し得る。図１及び図２を参照すると、例えば、第１の液体（第１の密度を有する第１の相及びある量の第１の分子及びある量の第２の分子を有する多成分試料を含む）は、第１の入口５１ａを介して容器アセンブリ１２の副容器１７ａに連続的に導入することができ、第２の液体（第１の密度とは異なる第２の密度を有する第２の相を含む）は、第２の入口５１ｃを介して容器アセンブリ１２の副容器１７ａに連続的に導入し得る。したがって、第１の相は、第２の「明相」の密度よりも高い密度を有する「重質相」を含み得る。しかしながら、適切な場合、（第２の入口５１ｃを介して容器アセンブリ１２の副容器１７ａに導入された）軽質相が第１の相であり、（第１の入口５１ａを介して容器アセンブリ１２の副容器１７ａ内に導入された）重質相は第２の相であり得ることが理解されるであろう。
【０１３６】
２相間の密度差は、２相間の向流を開始し得る。具体的には、副容器１７ａの底端部５７に導入された軽質相は、その上端５６に向かって浮上する傾向があり、一方、副容器１７ａの上端５６に導入された重質相は、その下端５７にまたは向かって落下する傾向があり得る。以下にさらに詳細に説明するように、この向流は、相が一連の交互混合領域及び沈降領域を通過することを可能にする。
【０１３７】
例示的な実施形態では、第１の相から第２の相へのある量の第１の分子の少なくとも一部の移動を達成するために、システム１０ａの試料精製コンパートメント１３６内で、第１及び第２の相は繰り返し混合及び沈降または分離され得る（例えば、第１の相を有するある量の第２の分子の少なくとも一部を保持しながら）。したがって、混合物は、複数の交互混合領域３１及び沈降領域３３で処理し得る。例えば、混合物の一部は、混合領域３１ｂにおいて混合要素８４によって混合し得る。混合領域３１ｂにおける混合物の部分は、（上側の）沈降領域３３ｂからの第１の相の少なくとも一部及び（下側の）沈降領域３３ａからの第２の相の少なくとも一部を含み得る。混合領域３１ｂに結合する遮蔽要素６１ａを通って延在する開口部６７は、第１の相及び第２の相が隣接する沈降領域３３ａ、３３ｂから混合領域３１ｂに通過することを可能にする。
【０１３８】
少なくとも１つの実施形態では、第１の入口５１ａ及び／または第２の入口５１ｃは、混合領域３１ｂに接続及び／または整列され、関連付けられ、及び／または流体連通し得る。したがって、第１の相を含む第１の液体及び／または第２の相を含む第２の液体は、容器アセンブリ１２及び／またはその副容器１７ａの混合領域３１ｂに連続的に導入し得る。別の実施形態では、第１の入口５１ａ及び／または第２の入口５１ｃは、沈降領域３３ｂに接続及び／または整列され、関連付けられ、及び／または流体連通し得る。したがって、第１の相を含む第１の液体及び／または第２の相を含む第２の液体は、容器アセンブリ１２及び／またはその副容器１７ａの沈降領域３３ｂに連続的に導入し得る。したがって、上端５６及び／または下端５７に隣接する実質的に精製された試料（複数可）は、端部の遠位に１つ以上の試料入口５１を配置することによって、未精製試料流（複数可）と混合されなくてもよい。
【０１３９】
混合要素８４は、第１の相の第１の相から第２の相への第１の分子の少なくとも一部の移動を増強及び／または達成し得る。具体的には、混合要素８４は、第１及び第２の相の一方を第１及び第２の相の他方に分散させるように構成し得る。例えば、いくつかの実施形態では、重質相は、軽質相が（例えば、液滴として）分散され得る連続相を含み得る。分散されるべき相は、第１の相と第２の相との間の体積の比によって、そして第２の相の２相の組成によって主に決定され得る。したがって、ミキシング要素８４は重質相及び軽質相を混合して、重質相または重質相における（小）液滴が混合領域内の軽質相の（小）液滴として分散されるように軽質相が分散されるようにし得る。第１及び第２の相の他方における第１または第２の相の分散、及びその後の混合要素による分散サイズの減少は、第１及び第２の相の表面積対体積比を増加させ、第１の相から第２の相への第１の分子が増強される。
【０１４０】
少なくとも一部の第１の分子を第１の相から第２の相へ移動を達成することに加えて、混合領域３１ｂ内の混合物の一部を（例えば、その中に配置された混合要素８４を介して）混合することはまた、混合物の一部の流れを導管１３ｃの流体通路１５６及び副容器１７ｂの沈降領域３３ｄに少なくとも部分的に向ける、促進する、及び／または達成させ得る。具体的には、混合された分散相液滴のサイズは、混合領域３１ｂにおいて上向きの軽質相の浮力のある向流を防止するのに十分小さく、したがって遮蔽要素６１ａの開口部６７を通って上向きに軽質相が流れることを防止する。したがって、混合要素８４は、分散相のサイズを（例えば、小さな液滴に）減少させることができ、それによって、混合領域３１ｂにおける向流を低減または抑制し得る。したがって、混合要素８４は、流体の流れを混合領域３１に出し入れするように特別に設計及び／または構成し得る。
【０１４１】
遮蔽要素６１ａはまた、（少なくとも部分的に）混合物の一部を乱流または攪拌によって生成された混合要素８４から保護または遮蔽し得る。例えば、沈降領域３３ｂにおける混合物の部分は、混合要素８４によって生成される混合乱流または攪拌から遮蔽され得る。同様に、導管１３ｃ及び／または沈降領域３３ｄ内の混合物の部分は、混合要素８４によって生成された混合乱流または攪拌から遮蔽し得る。例えば、導管１３ｃ内の流体経路１５６は、その開口部１５９のサイズによって遮蔽され、かつ／または遮蔽要素（例えば、バッフル）を有し得る。したがって、混合物が導管１３ｃに入ると、混合要素８４（またはそれによって発生する乱流）から少なくとも部分的に遮蔽し得る。
【０１４２】
混合乱流から導管１３ｃ内の混合物を遮蔽することにより、分散相液滴がより大きな相本体に合体することが可能になる。少なくとも１つの実施形態では、合体は、混合物から第１及び／または第２の相を沈殿させ得る。例えば、第１の相は、第２の相の密度より高い密度を有する連続相を含み得る。非混和性相を混合することにより、第２の軽質相を（重い）連続相中に分散させ得る。他方、流体乱流から混合物を遮蔽することにより、分散相（液滴）の合体を可能にするかまたは可能にし得る。分散された第２の相の液滴がより大きくより大きな本体に合体するにつれて、第１の相に対する第２の相の重力（例えば浮力）は最終的に第２の相に作用する第１の相からの抗力を最終的に上回る。したがって、（合体した）第２の相の少なくとも一部は、連続的な重質の第１の相の底部に上向きまたは下向きに上昇し、それにより混合物を第１の相及び第２の相に沈降または分離し得る。別の実施形態では、分散相は、連続相より大きな密度を有し得る。
【０１４３】
混合物が導管１３ｃを通過するとき、音響波は、前述したように１つ以上の音響沈降器１６によって混合物に加えられる。混合物を音響沈降器１６によって生成された定在音響波に暴露することにより、（例えば、位相液滴が整列して波節点（複数可）に近接すると）分散相（液滴）の合体を著しく増強し得る。この合体は、（１）分散相に及ぼされる重力と、（２）連続相または周囲相によって分散相に付与される抗力との差を増強し、それにより向流及び場合によっては最終的な沈降を（例えば、沈降領域３３ｄにおいて）回復させる。少なくとも１つの実施形態では、重力は、抗力の少なくとも部分的に反対であり得る。
【０１４４】
当業者であれば、いくつかの実施形態に関連して向流を復元及び／または誘発することについて言及しているが、他の実施形態は、向流を強化及び／または維持することを含み得る。したがって、本開示の特定の実施形態に依存して、音響波は、そうでなければ存在しない向流を誘発し、破壊された向流を回復し、既存の向流の中断を防止し（例えば、維持し）、及び／または既存の向流を増進させる（増強、強化など）。したがって、音響波は、様々な方法で、及び／または様々なメカニズムを介して、向流を容易にし得る。
【０１４５】
次いで、沈降混合物は、導管１３ｃから沈殿領域３３ｄへと流れる。しかしながら、特定の実施形態では、音響波は、沈降領域３３ｄ内の混合物に（例えば、導管１３ｃに加えてまたは導管１３ｃの代わりに）適用される。例えば、音響沈降器１６は、（例えば、導管１３ｃに加えてまたはその代わりに）沈降領域３３ｄの周りに配置及び／または整列させ得る。追加の音響沈降器１６は、（例えば、導管１３ａ、１３ｂ、１３ｄ、１３ｅに加えてまたはその代わりに）他の沈降領域３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｅの周りに配置及び／または整列させ得る。他の実施形態では、音響波は、システムのバックエンド上の混合物に（例えば、導管（複数可）１３及び／または沈降領域（複数可）３３に加えてまたはその代わりに）適用される。例えば、音響沈降器１６は、１つ以上の出口ポート５１ｂ、５１ｄに配置及び／または流体接続し得る。したがって、部分的に精製された試料（複数可）、液体（複数可）、または相（複数可）（例えば、隣接する上端５６及び／または下端５７）を音響波に曝して、試料をさらに精製し得る。このようなさらなる精製は、（例えば、経済的に関連する期間内に沈降しない）周囲の連続相に閉じ込められた分散相微小液滴の集団または量を音響的に融合及び／または沈降させることを含み得る。さらに、このようなさらなる精製は、９０％超過、９２％超過、９５％超過、９６％超過、９７％超過、９８％超過、または９９％超の生成物収率、及び／または他のベンチマーク測定を達成してもよい。
【０１４６】
沈降領域３３ｄは、混合領域、特に混合領域３１ｂ、３１ｄ及び／または３１ｅのいずれかにおいて混合要素８４によって発生される乱流から少なくとも部分的に遮蔽される。具体的には、上部遮蔽要素６１ａ及び下部遮蔽要素６１ａは、それぞれ混合領域３１ｅ及び３１ｄで発生した乱流を減衰させる。流体乱流から遮蔽されて、混合物は、分散相の少なくとも一部が連続相の少なくとも一部の上方または上方に上昇するか、または下方または下方に落下するのを可能にするために十分に沈降または分離し得る。したがって、低密度相の少なくとも一部は、沈降領域３３ｄの頂部に上昇し、上部遮蔽要素６１ａを通過して混合領域３１ｅに入り得る。同様に、高密度相の少なくとも一部は、沈降領域３３ｄの底に沈降し、下部遮蔽要素６１ａを通過して混合領域３１ｄに入り得る。対向する垂直方向における重質相及び軽質相のこの動きは、試料精製コンパートメント１３６を用いた全体的な向流に寄与する。
【０１４７】
いくつかの実施形態では、混合領域３１ｄ及び３１ｅ内に配置された混合要素８４は、それぞれの遮蔽要素６１ａを通ってそれぞれの混合領域３１ｄ及び３１ｅへの各相の通過を促進し得る。例えば、いくつかの実施形態では、混合要素８４は、流体を下部沈降領域３３から引き上げまたは引き上げ、及び／または上部沈降領域３３から流体を抜き取るまたは引き出すように構成し得る。したがって、混合要素８４は、流体経路１５６に沿った混合物の流動または移動を少なくとも部分的に誘発または促進するように構成し得る。
【０１４８】
混合領域３１ｄ及び３１ｅはそれぞれ、上述した混合領域３１ｂと同様に構成し得る。実際には、容器アセンブリ１２の各混合領域３１は、（ｉ）（例えば、混合要素８４によって）少なくとも１つの隣接する沈降領域３３から混合物の一部を抜き取るまたは引っ張ること、（ｉｉ）混合物または第１の相及び第２の相の一部を混合して第１の相から第２の相への第１分子の量の移動を達成すること、（ｉｉｉ）軽質相の浮力を減少させ、それによって試料精製コンパートメント１３６を通る相（複数可）の不適切な移動を防止または阻害すること、及び／または（ｉｖ）混合物を隣接する導管１３の流体経路１５６を通って、次に隣接する沈降領域３３（例えば、対向するまたは隣接する副容器１７内）に向ける、推進する、または強制すること、とを構成し得る。同様に、容器アセンブリ１２の各沈降領域３３は、（ｉ）隣接する混合領域３１から（例えば、それらの間に配置された導管１３を介して）合体及び／または沈降混合物を受け取ることと、（ｉｉ）（例えば、遮蔽要素（複数可）６１によって）隣接する混合領域と比較して減少した流体乱流を有する環境を提供することと、及び／または（ｉｉｉ）その中に配置された流体が、１つ以上の隣接する混合領域３１に移動し、そこから流れる、及び／またはそこから引き出されることを可能にすること、とを構成し得る。
【０１４９】
追加の第１の液体及び／または追加の第２の液体を、システム内の様々な位置に配置された１つ以上の入口によってシステムに加え得ることを理解するであろう。例えば、少なくとも１つの実施形態では、追加の第１の液体及び／または追加の第２の液体を、１つ以上のポートを介して１つ以上の混合領域及び／または沈降領域に直接添加し得る。
【０１５０】
特定の実施形態は、複数の混合領域３１における流体混合物の部分の連続混合及び複数の沈降領域３３における流体混合物の部分の連続的な沈降を含み得ることも理解するであろう。このように、特定の実施形態は、（ｉ）混合物を複数の沈降領域において第１及び第２の相に沈殿させるステップと、（ｉｉ）さらなる第２の相及び第１の相とそれぞれ混合されるように、第１の相及び第２の相を隣接する混合領域３１に向けるステップと、（ｉｉｉ）さらなる沈降のために第１及び第２の相を隣接する沈降領域３３に向けるステップと、を繰り返すことを含み得る。
【０１５１】
混合物が一連の代替混合領域３１及び沈降領域３３を通って（例えば、Ｓ字型、試料精製コンパートメント１３６の流体経路を通って）処理される（すなわち、繰り返し混合され、沈降する）とき、第２の軽質相は徐々に容器アセンブリ１２（またはその副容器１３ｂ）の頂部まで上昇し、そこで第２の相及び第１の分子の少なくとも一部を含む第３の液体として第１の出口５１ｂを介して除去し得る。同様に、第１の重質相は、容器アセンブリ１２（またはその副容器１３ｂ）の底部に徐々に沈降し、そこで第１の相及び第２の分子の少なくとも一部を含む第４の液体として、第２の出口５１ｄを介して除去し得る。
【０１５２】
したがって、実施形態はまた、システムの１つ以上の部分及びシステムの１つ以上の部分からのラフィネートから抽出物を採取または除去することを含み得る。少なくとも１つの実施形態において、抽出物は、第２の相及び第１の分子の少なくとも一部を含む第３の液体を含み、ラフィネートは、第１の相及び第２の分子の少なくとも一部を含む第４の液体を含む。しかし、他の実施形態では、抽出物は第４の液体を含み、ラフィネートは第３の液体を含み得ることを理解するであろう。同様に、いくつかの実施形態では、第１の液体を第２の入口５１ｃを介して導入することができ、第２の液体を第１の入口５１ａを介して導入し得ることを理解するであろう。例えば、これは、第２の相が第１の相より大きな密度を有する場合に行われる。したがって、当業者には明らかであろう本開示の範囲内で、様々な変更、修正、及び／または置換も企図される。
【０１５３】
本明細書で使用され、当技術分野で知られている「相」という用語は、液体または流体担体のタイプ（例えば、材料の１つ以上の物理的性質が本質的に均一である）を指す。本開示の実施形態は、１つ以上の異なる特性を有する２つ以上の非混和性液相を含む。特定の実施形態では、液相間の差異（複数可）を利用して、二相の液体−液体抽出及び／または精製を行い得る（例えば、少なくとも１つの相、及び／または少なくとも１つの相に配置及び／または溶解された少なくとも１つの分子）。
【０１５４】
本開示の様々な実施形態では、液相の密度が最も重要であり得る。液相の各々は、少なくとも第１の密度を有する第１の成分と、場合により第２の密度を有する第２の成分とを含み得る。相の密度は、流体及び／または相に含まれるまたは存在する成分の濃度によって決定され得、及び／またはそれに起因し得る。例えば、第１及び第２の相のうちの１つ以上は水で構成し得る。第１及び第２の相の１つ以上は、ポリマー（例えば、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ））及び／または有機分子（例えば、ブタノール、トルエンなど）及び／または無機分子（例えば、金、銀等）で構成し得る。したがって、第１及び第２の相は、水、ポリマー、有機分子及び／またはその中に含まれる追加の成分（複数可）の量に少なくとも部分的に基づいて異なる密度を有し得る。例えば、第１及び第２の相における水の量は、その密度を決定及び／またはその密度に寄与し得る。少なくとも１つの実施形態では、一方の相の密度は、（例えば、一方及び／または他方の相の密度が変化しても、一方及び／または他方の相の１つ以上の成分の濃度が変化したとしても、及び／または、１つの相及び／または他の相に配置された目的となる分子ある量の目的となる分子が変化しても）、他方の相の密度よりも大きく維持される。
【０１５５】
いかなる理論にも束縛されるものではないが、極性である水性（または水性）溶液は、非極性有機溶媒（クロロホルム、トルエン、ヘキサンなど）と不混和性であり、二相系を形成する。しかしながら、水性２相（ＡＴＰ）系では、両方の非混和性成分は水をベースとする。したがって、異なる相の形成は、２つの成分またはその混合物のｐＨ、温度、及び／またはイオン強度によって促進及び／または影響され得る。したがって、存在するポリマーの量が特定の限界濃度（上記因子によって決定される）を超えると、分離が起こる。
【０１５６】
相成分は当該技術分野において既知であり、任意の適切な主要及び／または副（希釈）成分（複数可）を含み得る。例えば、１つの相は、水、ブタノール、トルエンなどを含むか、または完全にまたはほぼ完全に含み得る。他の相は相成分の混合物を含み得る。例えば、相は、５０％未満で少なくともいくつかの他の相成分（例えば、ＰＥＧ、アセトンなど）を用いて、５０％以上１００％未満の水を含み得る。他の濃度の相成分が当該分野で既知であり、本明細書で検討される。例えば、他の相成分（複数可）の濃度が５０％以下及び／またはそれ以下である水を有する相も本明細書中で考慮される。
【０１５７】
いくつかの実施形態において、両方の相は、５０％超の水を含み得る。例えば、第１の相は、５０％超の水及び２０％超のポリマーまたは有機分子を含むことができ、及び／または第２の相は、５０％超の水及び８％未満のポリマーまたは有機分子を含み得る。特定の実施形態では、第１の相及び第２の相の一方は、５％超の塩及び／または２０％超のポリマーまたは有機分子を含むことができ、第１の相はポリマーまたは有機分子を８％未満含む。１つ以上の実施形態は、ポリマー／塩（例えば、ＰＥＧ／リン酸）系、ポリマー／ポリマー（例えば、ＰＥＧ／デキストラン）系、及び／またはイオン性液体（例えば、塩化イミジゾリウム）系を含み得る。いくつかの実施形態において、１つ以上の相は、第１の塩（例えば、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ））を含み得る。いくつかの実施形態では、相の１つ（例えば、重い、より稠密な、及び／またはより水性／より少ない有機相）は、リン酸塩、硫酸塩、炭酸塩、クエン酸塩などのより高い濃度の第２の（溶解力駆動）塩を有し得る。当業者は、（例えば、両方の相（または液体）が（大部分において）水を含む）ＡＴＰ系の操作のために、ある濃度のこのような塩が必要であり得ることを理解するであろう。例えば、ＡＴＰ系におけるそのような塩の効果は、水分子を遮蔽及び／または封鎖すること（例えば、２つの相の間の不混和性を提供すること）であり得る。
【０１５８】
少なくとも１つの実施形態において、第１の流体は、少なくとも第１の相、例えば水相を含み得る。本明細書で使用される場合、用語「水相（ａｑｕｅｏｕｓ  ｐｈａｓｅ）」、「水相（ｗａｔｅｒ  ｐｈａｓｅ）」などは、大部分が水（すなわち、５０％超過）からなる流体担体を指し、第２の相における水のパーセント濃度よりも大きい、水の（重量または体積）パーセント濃度を有し、及び／または第２の相の密度より高い密度を有する。第２の相は、第１の（水性）相よりも高い濃度またはより高い濃度のポリマー、有機成分、または他の密度変化分子または成分を含有し得る。したがって、第２の相は、「有機相」、「油相」、「軽質相」、または適切な場合（例えば、（ｉ）相の５０％超が有機分子（複数可）または油（複数可）を含むか、（ｉｉ）相が、他の相よりも高い濃度または割合の有機、高分子または他の密度変化分子または成分を有すか、（ｉｉｉ）相が第１の相より低い密度を有するかの場合）には同様の表示と呼び得る。
【０１５９】
いくつかの実施形態において、第１の相及び第２の相の両方は、水相、有機相などを含み得る。例えば、第１の相は水相（例えば、約０％のポリマー、有機または他の分子を有する）を含むことができ、第２の相は約７０％の水及び約３０％のポリマー、有機または他の分子（例えば、ＰＥＧ）を含み得る。同様に、第１の相は７０％の水と３０％のＰＥＧを含み、第２の相は７０％の水と３０％のデキストランを含み得る。同様に、第１の相及び第２の相はそれぞれ、５０％を超えるポリマー、有機または他の分子（例えば、その添加によって水の密度を減少させる）を含むかまたはそれらからなり得る。事実、０％〜１００％の間の相成分の任意の適切な濃度が本明細書において考慮されることを理解するであろう。したがって、本開示の実施形態は、水性−水性二相抽出、有機−有機二相抽出、水性−有機二相抽出、液体−液体抽出、または任意の他の適切な組み合わせを含み得る。
【０１６０】
第１の相と第２の相との間の密度差により、特定の実施形態において、分散相液滴の合体を介した向流、相沈降及び／または２相混合物の分離（例えば、界面で分離された２つの異なる相への）が可能である。そのような分離は、混合物を沈降させる（すなわち、混合物の攪拌を停止、除去及び／または抑制する）ことによって、長期間にわたり受動的に起こり得る。十分な、効果的な、及び／または完全な受動的分離は、特に低い界面張力を有する相について、数分または数時間かかる可能性がある。したがって、本開示の特定の実施形態は、少なくとも１つの音響波を混合物に適用することによって、活性形態の合体及び／または相分離を利用する。音響波（複数可）は、相間の密度差が、より低密度の相を向流させて、より高密度の相の上に最終的に定着させるまで、低界面張力相液滴の凝集または合体を進行させ、引き起こし、及び／または誘起し得る。
【０１６１】
本明細書で使用される「低界面張力」及び類似の用語は、約２０ダイン／ｃｍまたは約２０ミリニュートン（ｍＮ）／メートル（ｍ）未満、好ましくは約１８、約１５、約１２、約１０、約５、約４、約３、約２、約１、約０．５、約０．２５、約０．１、約０．０７５、または約０．０５ダイン／ｃｍ（またはｍｎ／ｍ）未満の界面張力を指し得る。このような低い界面張力値の範囲内の界面張力も、本開示の範囲内で意図され、適切な場合には「低界面張力」の定義に含まれる。
【０１６２】
いくつかの実施形態では、流体試料（複数可）（例えば、第１及び第２の液体の１つ以上）は、少なくとも１つの目的となる分子及び／または少なくとも１つの夾雑物の量または集団を含み得る。特に、第１の流体は、第１の相に少なくとも１つの目的となる分子及び少なくとも１つの夾雑物を含み得る。第２の流体は、第１及び第２の流体の混合物が、第１の流体から第２の流体へのある量の目的となる分子（複数可）及び／または夾雑物（複数可）の移動を引き起こし及び／または可能にし得る、第２の相を含み得る。
【０１６３】
少なくとも１つの実施形態において、目的となる分子及び／または夾雑物は、第２の流体（またはそのそれぞれの相）よりも第１の流体においてより安定であり得る。したがって、混合物は、第１の液体（またはそのそれぞれの相）よりも第２の液体中で、対象の分子及び／または夾雑物をより安定させるのに十分な別の分子を含み得る。例えば、第１及び第２の流体の混合物中の塩または他の成分（複数可）の濃度は、目的となる分子を第１の相よりも第２の相でより可溶性にし得る。
【０１６４】
理論に束縛されることなく、塩または他の成分（複数可）中の濃度は、混合物中の電荷遮蔽を達成し得る。例えば、混合物のイオン強度は、目的となる分子（複数可）及び／または夾雑物（複数可）が第１または第２の相に入るか、出るか、及び／または会合するかどうかを決定し得る。少なくとも１つの実施形態において、高濃度の塩は、目的の特定の分子を第１の相から第２の相に（例えば、水を含む水性重質相から、水及びＰＥＧを含む有機または軽質相に、及び場合により水性重質相よりも高濃度の塩（例えば、リン酸塩、硫酸塩、または他の溶解力を有する塩））に、駆動し得る。特に、水相中のイオンの濃度は、目的となる分子を水相よりもＰＥＧ含有相により可溶性にする。
【０１６５】
少なくとも１つの実施形態では、混合物またはその１つ以上の液体または相中の塩または他の分子の濃度を調節することにより、目的となる分子（複数可）及び／またはその中の夾雑物（複数可）の溶解度を変え得る。例えば、第１の塩濃度は、第１の相から第２の相への各目的となる分子及び夾雑物のそれぞれの量の移動を増強し得る。第２の塩濃度は、第２の相から第１の相への目的となる分子または夾雑物の１つの移動を（後で）促進し得る。したがって、本明細書では、多段階、多段階及び／またはタンデムの試料精製が企図されている。
【０１６６】
同様に、塩または他の成分（複数可）中の濃度は、二相系の完全性及び不混和性を少なくとも部分的に維持し得る。例えば、少なくとも１つの実施形態において、第１の水相及び第２の水／ＰＥＧ相は、イオン遮蔽源なしで混和性であり得る。したがって、このような二相系への塩または他の分子の添加は、第一相による第二相の希釈を防ぎ得、及び／または
【０１６７】
いくつかの実施形態では、少なくとも１つのリガンド、分子、または他の成分の濃度が、水素結合（またはその欠如）、静電相互作用、疎水性、及び／または（生物学的及び／または分子的）親和性に影響を及ぼし得、これにより、２つの相のうちの１つにおいて目的となる分子（複数可）及び／または夾雑物（複数可）を安定化させ得る。したがって、第２の分子は、親和性、生体特異的、疎水性、親水性、分子サイズを除いた磁性化合物、及び／または２つの相のうちの１つにおいて目的となる分子（複数可）及び／または夾雑物（複数可）を安定化するように適合される他の分子もしく化合物、を含み得る。
【０１６８】
少なくとも１つの実施形態では、第１及び第２の流体の適切な、適切な、及び／または十分な混合物は、第２の相に（もしくは会合する、もしくは溶解される）目的となる分子（複数可）集団の少なくとも一部を駆動し得る。したがって、（例えば、混合物及び／または移動の後の）混合物からの第１及び第２の相の分離または沈殿は、流体試料中の目的となる分子ある量の目的となる分子の少なくとも一部の精製、単離及び／または処理をもたらし得る。さらに、２つの相の繰り返し及び交互混合及び沈降は、目的となる分子のより多くを第２の相へと追いやることができ、それによって高レベルの純度を達成する。（例えば、音響波の適用による）相の能動的沈降は、目的となる分子を第１の相から第２の相へ移動させること（それにより、夾雑物から目的となる分子を精製すること）に関連する時間及びコストを劇的に減少させる。別の実施形態では、夾雑物を目的となる分子から精製して除去し得る（それによって、第１段階内の目的となる分子を精製する）。
【０１６９】
いくつかの実施形態では、目的となる分子は、抗体（Ａｂ）−モノクローナルまたはポリクローナル−または免疫グロブリン（Ｉｇ）（例えばＩｇＧ、ＩｇＡ、ＩｇＤ、ＩｇＥ及び／またはＩｇＭ）、抗生物質、ビタミン、ホルモンまたは他の生体分子を、含み得るか、または、であり得る。このような免疫グロブリンのヒトへの投与は、閾値レベルの純度及び他の品質管理基準を必要とする連邦医薬品局（ＦＤＡ）によって規制されている。本開示の特定の実施形態の本発明の設計は、生体分子の純度を劇的に増加させると同時に、精製に伴うコスト及び時間を減少させることができ、それによって商業規模の生産の効率を高める。
【０１７０】
例えば、商業規模の抗体精製のための従来のシステムは、充填されたクロマトグラフィーカラムにプロテインＡ結合ビーズを用いて抗体を結合させ、Ｉｇを汚染物から精製することを可能にしている。Ｉｇを含む試料は、緩衝液中のカラムに、Ｉｇをタンパク質Ａに結合させるのに十分な流速で通過させる。次いで、このプロセスは、Ｉｇ結合カラムの洗浄及び溶出緩衝液（例えば、Ｉｇのタンパク質Ａへの結合を逆転させるのに十分低いｐＨを有する）の適用によるカラムからのＩｇの溶出を含む。しかしながら、プロテインＡは、比較的高価であり得る（例えば、プロテインＡクロマトグラフィー樹脂１リットルあたり約１２，０００ドル−いくつかの水性２相システムについて約６ドルと比較される）。したがって、プロテインＡを介したＩｇの大規模精製は、費用がかかりすぎることがある。
【０１７１】
プロテインＡ媒介性精製はまた、結合したＩｇをプロテインＡ結合ビーズから溶出するのに必要なｐＨの変化のために望ましくない。ｐＨのわずかな変化であっても、試料または混合物中に存在する目的となる分子に有害な、有害な、または望ましくない影響を及ぼすことがある。したがって、潜在的に有害な影響またはｐＨレベルの変化に関連するリスクを伴わずに、高純度、高収率Ｉｇを産生し得るシステムが望ましい。
【０１７２】
代替システムでの商業的抗体の精製の試みは、同様に、コスト、時間、及び／または作業空間が禁じられているか、または他の対応するまたは関連する否定的結果を有する。例えば、２相液体−液体抽出システムにおける抗体の効果的な精製は、界面張力の低い２つの相（抗体及び他のタンパク質が変性し得る、及び／または高い界面張力システムにおいて悪影響を受け得る）の使用を必要とすることが多い。これらの低界面張力システムでは、受動的沈降による２相の適切な沈降は、数分または数時間を要することがある。高い界面システムは沈降時間を短縮するが、しばしば不適合なキャリア溶液のみを許容することによって抗体精製を無効にする。
【０１７３】
さらに、そのような代替抽出システムのコストは非常に高くなる可能性がある。例えば、ＦＤＡまたは他の規制機関によって義務付けられている精製レベルを達成するためには、試料は多くの場合、数十の精製段階を経て処理する必要がある。バッチ式精製段階は、（１）二相試料をフラスコまたは他の適切な容器に混合して、ある量の抗体（または夾雑物）を第１の相から第２の相に移すことを可能にすることと、（２）混合物を受動的に沈降させ、下部（重い）相と上部（軽い）相に分離させることと、（３）分離した相を回収することとのプロセスを繰り返すことと、によって実施または達成し得る。効果的な精製に必要な精製段階の数を提供することに関連するコスト、時間及び空間はまた、商業的に禁止的であり得る（特に、市場に参入しようとしている小規模または新興企業の場合で、これを実施するのに必要な資源が不足している場合）。
【０１７４】
同様に、カラム型、連続流、高及び／または低界面張力、二相液体−液体抽出は、本開示のいくつかの実施形態と比較して、非効率的、無効果、及び非常に高価であり得る。様々な品種の液体−液体抽出カラムが当該技術分野において知られている。それらは、静的カラム（例えば、ふるいトレイ、ランダムパッキング、及び構造化（ＳＭＶＰ）パッキングカラム）けでなく、攪拌カラム（例えば、ＫＡＲＲ（登録商標）、ＳＣＨＥＩＢＥＬ（登録商標）、回転ディスクコントラクター（ＲＤＣ）、パルス、及び他の特別に設計されたカラム）を含む。しかし、当業者であれば、このようなカラムは、本開示の特定の実施形態と比較して、低い界面張力システムの状況において、効率的かつ適切な試料精製を達成するのに典型的に有効ではないことを理解するであろう。
【０１７５】
一般的に、例示的な液体−液体抽出カラムは、上部、重質相入口、下部の軽質入口（場合によってはスパージャ）、上部、軽質出口、下部、重質相出口、及び複数の代替試料または試料または相沈降領域を含む。重質及び軽質相の液体は、相の１つが充填されたカラム内のより高い濃度で存在するように、カラムにポンプ輸送される。高濃度相は連続相と呼ばれ、低濃度相は分散相と呼ばれる。重質相及び軽質相がカラムにポンプ輸送されると、２相試料を相混合領域中で混合する手段は、２相を混合し、相混合領域中の試料の一部を混合し続ける。しかしながら、相−沈降領域における試料の部分は、混合される手段から遮蔽されるか、さもなければ分離され、分散相及び連続相が受動的に合体するかまたは２つの異なる相に定着する時間を与える。次いで、重質相が沈降し、カラムを通って（隣接する次の混合領域に向かって）流れ込み、一方で、軽質相が沈降し、カラムを通って（次の隣り合った上部領域に向かって）上方に流れる。定常状態または恒常性が達成されるまでカラムを操作し得る。次いで、カラムからの連続的な添加及び抽出を開始し得る。
【０１７６】
第１の相または第２の相の一方に導入された目的となる分子（または第１の相または第２の相のうちの１つに含まれる夾雑物）は、適切な、十分な（ａｄｅｑｕａｔｅ）、十分な（ｓｕｆｆｉｃｉｅｎｔ）、または完全な混合の際に、異なる相に転移し得る（例えば、異なる相が、元の相よりも目的となる分子または夾雑物（の溶解度）に対してより好ましい条件を提示する場合）。多段階抽出器システムでは、混合の各段階は、目的となる分子または夾雑物の２つの相の間に新しい一組の濃度差を提示する。したがって、上昇及び下降相が複数の混合及び沈降領域を通過するにつれて、目的となる分子または夾雑物がますます異なる相に移行する可能性がある。
【０１７７】
しかし、目的となる分子の商業的に実行可能な試料を生成するのに必要な時間、空間、及び資金は、受動的沈降システムにおいては非常に高くなり得る。例えば、（バッチ精製の理論的段階の数によって当技術分野で定義されている）バッチシステムについて上述した精製レベルを提供するために、受動沈降液体−液体抽出カラムは高さが１０メートル以上である必要があり得る。同様に、カラム及び分離混合器及びパッシブ・沈降器を含む複数のタンデム型混合混合器・沈降器は、作業空間、部屋、床、または領域全体を占有することができ、ユーザが精製を実行するための余裕がない。材料のコスト、及びそのようなシステムの運転及び維持（例えば、大きな駆動列車の修理及び／または交換）は、同様に、当業者にとっては妨げになる。
【０１７８】
さらに、このような受動的システムによって達成される精製のレベルは理想的ではない。例えば、これらのシステムにおける試料または流体の流れが連続的であるため、試料は一定の流束または運動をしている。したがって、試料は、分散相が合体して連続相から分離するのに十分な時間、受動的沈降領域に残らないことがある。したがって、重質相のより低い出口から採取された試料の部分は、これに関連するいくつかの望ましくない軽質相も含み得る。同様に、回収された軽質相は、試料が複数の（交互の）相混合及び相沈殿領域を通過する際に効果的に分離されなかった重質相によって汚染される可能性がある。例えば、沈降領域（複数可）における混合試料の滞留時間は、分散相微小液滴が、現在連続相に向流するのに十分な質量または密度を有する本体に共局在して合体するのに十分ではない場合がある、またはその逆もある。逆相によるこの相の汚染は、不純物または夾雑物の濃度を増加させ、及び／または目的となる分子の収率を低下させる可能性がある。当業者は、一般に、このような相汚染を「フラッディング（ｆｌｏｏｄｉｎｇ）」または「同伴（ｅｎｔｒａｉｎｍｅｎｔ）」と呼んでもよい。
【０１７９】
この問題を克服するために、ユーザは試料流速を（カラムの内外を）減少させ、それによって沈降領域における混合試料の滞留時間を増加させ得る。残念ながら、流量を減少させると処理時間が長くなり、商業生産のコストが増加する可能性があります。さらに、流速を減少させることにより、（例えば、精製されたＩｇＧについては１％のような承認された調節レベルを超えて）目的となる分子の凝集を増加させることができ、及び／または分子含有相の一部がカラム内部に付着するため、カラム濡れによる生成物の収率が低下する。
【０１８０】
あるいは、ユーザは、上述の試料流量の減少なしに、滞留時間を長くする（例えば、より大きな及び／またはより多くの沈降領域を介して）カラムのサイズを増加させ得る。実際には、上に示したように、ある種の既存のカラムは高さが１０メートル以上になることがある。そのようなカラムサイズ及びこれに関連する滞留時間は、いくつかの用途においては合理的ではない可能性がある。実際に、商業的生産空間は比較的小さくてもよい（例えば、標準的な天井高さが２．４メートルから３．２メートルの部屋）。さらに、滞留時間の増加は処理時間を増加させ、商業生産のコストをさらに増加させる可能性がある。
【０１８１】
加えて、使用者は、（例えば、攪拌を減少させることによって、または試料を混合するためにあまり積極的でない手段を組み込むことによって）混合を減少させ得る。より低い攪拌速度は、１つまたは２つの相のより大きな液滴サイズを維持し、したがって合体及び／または沈降の速度及び／または程度を増加させる。しかしながら、これは、混合が不完全であり、分子または夾雑物の移動速度が遅くなる可能性がある。したがって、ラフィネートは依然として実質的な量の目的となる分子を含み得るが、抽出物は依然として相当量の夾雑物を含有し得る。より低い混合率はまた、上記のように凝集を増加させ得る。したがって、高い試料収率及び／または純度を達成するために、及び／または低レベルの分子凝集を達成するために、滞留時間を長くすることなく、または滞留時間を短くすることなく、及び／またはカラムサイズを増大させることなく、またはカラムサイズを小さくすることなく、高い分子移動速度を達成するための試料の積極的な攪拌または混合を可能にする、効率的で費用対効果の高い商業的に実行可能な抽出が必要である。
【０１８２】
したがって、本開示の実施形態は、高い試料収率及び／または純度を達成するため、及び／または低レベルの分子凝集を達成するために、滞留時間を長くすることなく、または滞留時間を短くすることなく、及び／またはカラムサイズを増大させることなく、またはカラムサイズを小さくすることなく、高い分子移動速度を達成するための二相試料の積極的な攪拌または混合を可能にする、効率的で費用効果が高く、商業的に実行可能な試料精製のためのシステム及び方法を提供する。
【０１８３】
また、本開示の特定の実施形態は、３つ、４つ、５つ、またはそれよりも多くの相などの、２つよりも多くの相を含むまたは伴うことができることが理解されよう。実際に、特定の石油用途では、３つ以上の相を混合して、少なくとも１つの目的となる分子（例えば、炭化水素）の抽出及び／または精製を達成し得る。例えば、第１の相は、最初に目的となる分子及び少なくとも２つの夾雑物を含み得る。第２の相は、第１の夾雑物の溶解性及び／または抽出のために構成することができ、第３の相は、第２の夾雑物の溶解性及び／または抽出のために構成することができ、第１の相、第２の相及び第３相の混合物である。
【０１８４】
本開示のいくつかの実施形態は、混合物を別々の相及び／または別個の相に音響波で補助し、能動的に沈降させる二相液体−液体抽出カラムのこれら及び他の問題を克服する。本明細書に記載された特定の実施形態は、１つ以上の沈降領域に隣接し、内部に、または関連する音響波発生器または沈降器を組み込んで、前記領域（複数可）内の試料の部分がそれによって発生する音響波（複数可）に曝される。音響波（複数可）は、１つ以上の中間沈降領域及び／または１つ以上の末端沈降領域または末端沈降領域で試料に適用し得る。
【０１８５】
音響波（複数可）への試料の暴露は、より大きな位相体を形成するために位相の合体を増強することによって相（複数可）を適切に分離するのに必要な時間量を減少させ得る。しかしながら、このような音響沈降は、超音波または他の形態の試料の音響混合を含まないことが理解されよう。このような音響混合が本明細書で意図されるが、混合された２相試料の音響沈降は、相の混合ではなく分離を高めることを指す。本開示のいくつかの実施形態には、２つよりも多くの相も含まれ得ることが理解されるであろう。
【０１８６】
このような能動的な音響沈降は、既存の試料精製カラムのカラム高さ（及び／または幅、直径、半径など）の要件を低減し得る。例えば、２０〜４０ダイン／ｃｍの界面張力を有するかまたは示す２つの相の混合物を含む試料を処理するように構成された典型的または実例的なＳＣＨＥＩＢＥＬ（登録商標）カラムは、理論段あたり約０．５〜２．０メートルの比で実施し得る。１０〜３０ダイン／ｃｍの界面張力を有するかまたは示す界面の混合物を含む試料を処理するように構成された典型的または実例的なＫＡＲＲ（登録商標）カラムは、同様に理論段あたり約０．５〜２．０メートルの比で実施し得る。
【０１８７】
しかし、本開示の特定の実施形態は、８ダイン／ｃｍ、５ダイン／ｃｍ、４ダイン／ｃｍ、３ダイン／ｃｍ、２ダイン／ｃｍ、１ダイン／ｃｍ、０．５ダイン／ｃｍ、０．２５ダイン／ｃｍ、０．１ダイン／ｃｍ、または０．０５ダイン／ｃｍのような低い界面張力（複数可）を有するかまたは示す２つ以上の相の混合物を含む試料を処理するように構成することができ、及び／または理論段あたり約０．１〜０．５、０．１〜０．４、０．１〜０．３、０．１〜０．２５、０．１〜０．２、または０．１〜０．１５メートルの比で実施し得る。本開示のいくつかの実施形態は、既存のシステムが効率的に、十分に、適切に、及び／または望ましくは処理されるように構成されているかまたは処理し得るよりも低い界面張力（複数可）を有するか、または界面張力を示す２つ以上の相の混合物を含む試料を処理（するように構成する）し得る。同様に、本開示のいくつかの実施形態は、既存のシステムが、効率的に、十分に、適切に、及び／または望ましく構成されているか、または実行し得るよりも低い比率で実行（するように構成）し得る。
【０１８８】
さらに、本開示のいくつかの実施形態は、高さの一部（及び／または幅、直径、半径など）で既存のカラム以上の性能レベルを提供（するように構成）し得る。例えば、本開示のいくつかの実施形態は、流体試料及び少なくとも１つの音響沈降要素の能動的な音響沈降用に構成された試料精製カラムを含む流体処理システムを含み得る。流体処理システムは、理論段あたり約０．１〜０．５、０．１〜０．４、０．１〜０．３、０．１〜０．２５、０．１〜０．２、または０．１〜０．１５メートルの柱高さの比で実行（するように構成）し得るが、能動的な音響沈降なしに流体試料を処理し、同じレベルの性能または精製レベルを達成するのに必要なカラム高さの約９０％、８０％、７０％、６０％、５０％、４０％、３０％、２０％、１０％、または５％のカラム高さを有する
【０１８９】
本開示の特定の実施形態は、（生成物収率のパーセント収率及び／または収率生成物のパーセント純度に関して）８０％、８５％、９０％、９５％、９６％、９７％、９８％、９９％、９９．９％またはそれ以上の目的分子の精製を同様に達成（ａｃｃｏｍｐｌｉｓｈ）または達成（ｅｆｆｅｃｔｕａｔｅ）し得る。いくつかの実施形態は、６メートル未満、５メートル未満、４メートル未満、３メートル未満、２メートル未満、１．５メートル未満、１．２５メートル未満、１メートル未満、０．１５メートル〜４メートル、０．５メートル〜３メートル、または１メートル〜２メートルの高さを有する試料精製カラムにおいて、このようなレベルの精製を達成（ａｃｃｏｍｐｌｉｓｈ）または達成（ｅｆｆｅｃｔｕａｔｅ）し得る。したがって、本開示の実施形態は、液体−液体抽出カラム精製環境において可能な精製、効率、及び／または性能のレベルを劇的に改善することができ、既存のシステムのコスト、サイズ、空間、時間、及び／または（理論段あたりの柱の高さのメートルの）比を低減し得る。
【０１９０】
いくつかの実施形態では、能動的な音響分離の追加は、混合物の試料のスケールアップを許可または可能にし得る（例えば、工業レベルまで）。例えば、能動的な音響分離を加えることにより、（例えば、実質的なまたは著しい高さの増加なしに）カラムの幅（または直径、半径など）を増加または拡張することによって処理容積を増加させることを許可または可能にし得る。特定の実施形態は、（例えば、実質的なまたは著しい高さの増加なしに）カラムの幅（または直径、半径など）を増加または拡大することによって処理容積を増加させるために、音響沈降器を（例えば、サイズにおいて）増加及び／または拡張することを必要としてもよく、及び／または含んでもよい。いくつかの実施形態は、研究室、クリーンルーム、倉庫、または他の部屋、及び／または床に置かれた作業台、スタンド、ベース、またはカート上での操作に適した高さを有するカラムを含み得る。少なくとも１つの実施形態は、６メートル未満、好ましくは２メートル〜４．４メートル、より好ましくは２．２メートル〜３．８メートル、さらにより好ましくは２．４メートル〜３．２メートルの標準的な天井高を有する部屋内に収まり得るカラムを含む。
【０１９１】
既存のシステム（例えば、ＫＡＲＲ（登録商標）カラムなど）では、性能、効率、及び精製のレベルを維持するために、（カラムの幅、直径、半径などを増加させるなどの）処理量を増加させるために、しばしばカラムの高さが劇的に増加する必要がある。カラムの直径が増加すると、カラムの効率が低下する。したがって、適切な効率レベルを保持するためには、カラムの使用によって達成可能な理論的精製段階の数を維持するためにカラムの高さを増加させなければならない。例えば、標準的なＫＡＲＲ（登録商標）カラムの直径を増やし、性能、効率、及び精製のレベルを維持するために、カラムの高さは、直径の増加に対して３の累乗まで増加させる必要がある。最終的には、このようなスケールアップは、システムが大きすぎる、高価すぎる、及び構築、操作、清掃、維持、殺菌するにはあまりにも不便である。さらに、このようなカラムは、一般に、低界面システムとの適合性があることは知られていない。したがって、既存のカラムシステムは、低い界面張力システムで精製システムをスケールアップし、高レベルまたは生成物純度を得、及び／または分子を抽出しようとする当業者に、多くの問題及び不利益をもたらす。
【０１９２】
例示的な例として、（例えば、約１ダイン未満の）低い界面張力システムは、軽質相が重質相に分散される場合、０．０２ｍ／ｓ〜０．０３ｍ／ｓの間の末端液滴速度、及び約１ｍｍ、２ｍｍ、または３ｍｍの末端液滴サイズを有してもよく、重質相が軽質相中に分散されている場合には、重質相が軽質相中に分散されている場合、０．００８ｍ／ｓ以下の末端液滴速度及び／または約１ｍｍ、２ｍｍ、または３ｍｍでの末端液滴サイズを有してもよい。以下の実施例の目的のためには、より一般的な及び／または典型的にはより速い沈降軽質相のみが重質相に分散していると考えられる。
【０１９３】
生成物（例えば、目的となる分子）または夾雑物をある相から別の相へ効率的に移動させることを達成及び／または促進するために２相系を混合することは、はるかに小さい（例えば、約７×１０-6ｍ／ｓ〜１．６×１０-4ｍ／ｓの間、末端液滴速度よりも１０００倍以上遅い）沈降速度を有する及び／またはこれに相当する、（例えば、約１０ミクロンと約８０ミクロン以下の間の任意の直径の平均液滴サイズを有する）微小液滴の形成をもたらしてもよい。例えば、１００ミクロンの小滴に１０ミクロンの小滴を合体させ、及び／または凝集させると、（すなわち、［［Ｄｒｏｐ  Ｄｉａｍｅｔｅｒ／２］＾（３／２）］）にしたがって）その小滴の沈降速度が７×１０-6ｍ／ｓから２．２×１０-4ｍ／ｓに増加し、沈降速度が３１倍に増加し得る。この沈降速度の増加は、必要な沈降時間の減少と相関し、これは必要な沈降領域の減少、したがってカラムサイズの減少と相関する。
【０１９４】
本開示の実施形態は、（例えば、末端液滴サイズまで）微小液滴の合体及び／または凝集を高めるために音響波を適用するように構成される。例えば、本開示の実施形態は、共局在した液滴は、９０、１００、１５０、２００、２５０、３００ミクロン（またはそれ以上）以上の直径を有する１つ以上の液滴または本体に、５分、４分、３分、もしくは２分未満、または９０分、７５分、６０分、４５分、３０分、２０分、１５分、１０秒、もしくは５秒未満で、合体及び／または凝集し得るように、直径が約８０、５０、３０、２５、２０、１５、１０、５、４、３、２、または１ミクロン以下である位相微小液滴を音響的に共局在させ得る。例示的には、約２．２３×１０-7ｍ／ｓの沈降速度を有する１ミクロン相の液滴は、約１０秒未満の速度で約１．１６×１０-3ｍ／ｓの沈降速度（または５２００倍の沈降速度の増加）を有する３００ミクロンの液滴に（（例えば、同じ相の）他の液滴を伴って）、音響的に共局在、合体、及び／または凝集し得る。したがって、本開示の実施形態は、微小液滴の沈降速度を約１０秒未満で少なくとも５倍、１０倍、１５倍、２０倍、２５倍、３０倍、４０倍、５０倍、１００倍、５００倍、１０００倍、２０００倍、３０００倍、４０００倍、５０００倍、またはそれ以上増加させ得る。さらに、本開示の実施形態における液滴サイズ及び沈降速度を増加させるための音響波の適用は、効率及び／または性能を改善し、不純物、凝集物及び／または系（例えば、抽出カラム）サイズを低減し、及び／またはかなりの時間、人員、資金、及び資源を節約する。
【０１９５】
少なくとも１つの実施形態では、液体−液体抽出システムにおける音響アシスト合体及び／または沈降は、既存のシステムに比べて、（例えば、同等の沈降挙動を維持または改善しながら）より効率的な物質移動を、及び／またはより短い時間で達成するために、攪拌を増加させることを可能にする。例えば、実例となる既存の液体−液体抽出システムは、約９１ミクロンの平均液滴サイズを維持するために、７６ワット／ｍ3の速度で二相混合物を攪拌し得る。典型的な試料流速、及びシステム内の保持時間では、９１ミクロンの液滴サイズは、実質的に完全な相分離を可能にし得るが、わずか約１９％のステージ単位の効率をもたらす可能性がある（例えば、液滴サイズが約１分間の混合によって維持される場合）。典型的には、平均９１ミクロンの液滴サイズを有する液滴の集団は、完全に沈降するために（例えば、他の共局在した液滴及び／または末端液滴サイズに）５分以上かかることがある。５分間の沈降時間を考慮して、対象となる例示的な生成物を精製するために、抽出の理論上１０段階が必要とされ得る。したがって、１９％の段階効率システムは、１０段階の理論抽出段階を達成するために約５３の物理段階を必要とすることがある。
【０１９６】
攪拌速度が遅いため、逆相微小液滴があれば、少量（例えば、２％未満）しか各相を汚染する可能性がある。しかし、５３の物理的段階は、異常に多量の空間（例えば、作業表面積、柱の高さ／幅など）を占めることになる。例えば、２０，０００リットルのバイオリアクター（例えば、１日２回の回収）を処理する大きさの産業標準１分混合滞留時間及び５分沈降滞留時間を有する５３物理ステージシステムは、約１８．８メートル、またはそれ以上の抽出カラム高さを必要とすることがある（例えば、標準的な設計；図１５の容器アセンブリ１２ｇを参照）。このようなカラムの操作は、天井高さに制限された工業用精製（クリーン）スイートでは実行不可能であろう。さらに、このようなメガカラムは、ある操作条件では２０％以上の効率を達成し得るが、所望の結果を得るために数時間のセットアップ、スタートアップ、及び操作が必要となることがある。したがって、このような操作は、空間、時間、及びコストが犠牲になり、システムを経済的に実行不可能にする可能性がある。
【０１９７】
ステージの効率を上げ、それによって必要な物理的ステージの数、ならびに上記のシステムに関連する時間、空間、及びコストを低減するために、試料をより激しく攪拌して（例えば、平均直径が８０、７０、６０、５０、４０、または３０ミクロン以下である）より小さい液滴を生成し、相間の分子のより効率的な移動を促進してもよい。しかしながら、小さな液滴は、より大きなカラム及びより長い滞留時間を必要とする、定着に多くの時間を必要とする。したがって、使用者はステージの効率と時間、空間、資源などを選択する必要がある。
【０１９８】
本開示の音響アシスト実施形態は、約２０００ワット／ｍ3の速度で攪拌され得、例えば、平均液滴サイズを約２５ミクロンに減少させ得、これは、（例えば、液滴サイズが１分間の混合によって維持される場合）５１％のステージ効率に対応、及び／またはもたらす可能性がある。音響波は、既存のシステムの９１ミクロンサイズ以上に液滴サイズを集約することができ、既存のシステムの巨大なカラムサイズを必要とせずに、同じ５分間の沈降時間内に沈降を可能にする。したがって、本開示の音響支援システムは、この例のように（物理的段階の数、または物理的精製システムの量の２．６５倍の減少、及び少なくとも１段階あたりの効率の２．５倍まで、少なくとも２．５倍、約２．５倍、２．５倍超過で）、５３の代わりに約２０の物理的段階しか必要としないことがある。
【０１９９】
直接の比較のために、２０，０００リットルのバイオリアクターを処理するのに同じ大きさの２０個の物理的ステージシステム（例えば、１日２回の回収）は、約７．１メートルの抽出カラム高さしか必要としない。したがって、このような音響的に沈降したカラムの操作は、天井高さに制限された工業的精製（清浄）スイート内に適合し得る。本開示の実施形態は、約２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、または５０％以上の一段階効率を達成し得る。さらに、上記の効率は、約５０、４５、４０、３５、３０、２５、または２０物理的段階以下で達成し得る。実施形態はまた、９０、８５、８０、７５、７０、６５、６０、５５、５０、４５、４０、３５、３０、２５、２０、１５、１０、または５ミクロン以下の相の液滴の形成に対応することができ、３０分、２５分、２０分、１５分、１０分、５時間、４時間、３分、または２分以下の沈降時間を達成する。本開示の実施形態は、さらに、約７６ワット／ｍ３を超える速度で、少なくとも約２０００，３０００、または４０００ワット／ｍ3（例えば、約１０の範囲の平均液滴サイズを有する相液滴を意図的に生成する）約２０％、約２５％、約３０％、約３５％、約４０％、約４５％、約５０％、約５５％または約６０％（例えば、１分間混合することによって平均液滴サイズを維持することにより）。本開示の実施形態は、約７６ワット／ｍ3より大きい、少なくとも約２０００、３０００、または４０００ワット／ｍ３の範囲の速度でさらに攪拌され得（例えば、約１０ミクロン〜約８０ミクロンの範囲の平均液滴サイズを有する相の液滴を意図的に生成するため）、その結果、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、５０％、５５％、または６０％超過、と等しい、の間、及び／またはぐらい、となる段当たりの効率をもたらし得る（例えば、１分間混合することによって平均液滴サイズを維持することによって）。いくつかの実施形態では、混合または攪拌速度は、液体及び／または相を混合するためにカラムシステム内のインペラを回転させる動力入力（または出力）に対応し得る。他の実施形態では、混合または攪拌速度は、（例えば、静的混合システムにおいて）混合されるカラムを通る液体を強制的に投入する電力入力（または出力）に対応し得る。したがって、本開示の実施形態は、約７６ワット／ｍ3未満（例えば、約１０〜５０ワット／ｍ3）の速度でさらに攪拌され得る。これらのより低い混合速度は、少なくとも約２５０ミクロンまでの液滴サイズを生成し得る。
【０２００】
本開示の音響システムは、したがって、非音響システムとまたはそれ以上の、同等または改善された性能を提供することができ、しかしサイズ要件が増大することはなく、屋内、制御された天井高に制限されたバイオテクノロジー（清潔な）施設に適合させることができます。また、非音響システムのサイズの増大（すなわち、２．６５倍より大きな音量）は、起動操作が定常状態の操作に達するのに２．６５倍以上の時間を必要とすることも注目に値する。主にバッチプロセスである製薬及びバイオテクノロジーアプリケーションの場合、この起動操作は２週間またはそれ以下で実行する必要があります。起動時間が長くなると、プロセスの遅延が発生します。
【０２０１】
別の方法と比較して、音響システムと非音響システムは、音響的に補助されたカラムを１０の理論段で維持し、非音響カラムを３．８の理論段に維持して、２０の物理的段階にサイジングし得る。精製プロセスにおけるモデル治療用抗体供給物は、約８５％以上の純度レベルで９５％を超える生成物収率を有する１０理論段生成物相を残し得る。しかしながら、３．８理論段システムは、５０％以下の純度レベルで生成物の８０％しか得られない。
【０２０２】
さらに、目的の生成物は、抽出溶液（複数可）中で完全に安定ではない可能性がある。例えば、精製操作中（生成物が通常通り冷たく保たれていない場合）には、治療用抗体は指数関数的に高い速度で凝集することがある。カラムサイズの２．６５倍の増加は、カラム内で２．６５倍長い時間に相当する。抗体の凝集体の典型的なパーセンテージは（全抗体の）約０．１％、０．５％、または１％であってもよい。非音響システムの時間のかかる操作は、凝集を０．５％以上増加させる可能性がある。しかし、より高速な音響支援システムは、わずか０．２５％以下の凝集を増加させる可能性がある。業界標準及び／または政府規制は、集計のベンチマーク限度を設定することがある。例えば、米国食品医薬品局（ＦＤＡ）は、治療用抗体製品の１％未満が凝集形態であることを義務付けている。したがって、非音響システムの場合の追加の０．２５％凝集は、ヒト注射のための精製薬物への進行中に重大な問題を引き起こす可能性がある。したがって、本開示の実施形態は、生成物凝集の０．１％、０．２％、０．２５％、０．５％、０．７５％、１％、１．２５％、１．５％、１．７５％、または２％の減少を提供し得る（例えば、同等の生成物収率及び／または純度を提供する既存のシステムを超える）。いくつかの実施形態は、回収された製品中の凝集物の割合を５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、または９０％まで、またはそれ以上まで減少させ得る。
【０２０３】
さらに、約３０ミクロンの例示的な平均液滴サイズでは、液滴の大部分は約２、５、または１０分以内に沈降し得る。しかしながら、軽質相の２％〜１５％は依然として重質相中に懸濁されるか、及び／または重質相の２％〜１５％が軽質相中に懸濁される（例えば、３０ミクロンの平均液滴サイズよりもはるかに小さい微小液滴として）。逆相に捕捉された液相の２％〜１５％は、生成物の２％〜１５％の損失または生成物の汚染に直接対応する。２％〜１５％は、工業用途における許容できないレベルまたは製品損失及び／または製品汚染を表す。
【０２０４】
標準的なシステムでは、上記収率及び／または汚染の問題に対抗するためには、液滴サイズを増加させるために攪拌速度を低下させる必要があり得る。しかしながら、液滴サイズの増加は、ステージ効率当たり減少し、歩留まり及び純度のレベルを維持するために追加の物理的ステージを必要とする。あるいは、沈降（滞留）時間を１０分、１５分、２０分、２５分、３０分、４５分、１時間、またはそれ以上に増加させ得る。増加した沈降時間は、流速を遅くすることによって、またはカラムまたは沈降領域のサイズを増大させることで元よりも沈降または滞留時間を増加させること（例えば、３倍〜１５倍、またはそれ以上）によって、促進及び／または達成され得る。
【０２０５】
しかし、本開示の音響支援システムでは、平均液滴サイズが約３０ミクロン以上になるまで、サイズが３０ミクロン未満の液滴を音響波に捕捉し、他の共局在液滴と合体させ得る。これにより、音響システムは、２％〜１５％の生成物を獲得しながら、または最初に標的とされた２分、５分または１０分の沈降時間を維持することができ、または残りの相液体による汚染を防ぎ得る。さらに、２０または３０分の増加した沈降時間でさえ、１％〜２％の製品歩留まり損失または汚染が、既存のシステムで受動的に解決するのに１２時間を要する２ミクロン未満の直径の少数の液滴によって生じ得ることに留意すべきである。しかしながら、本開示の実施形態は、９５％、９６％、９７％、９８％、または９９％までの収率及び／または純度を達成するために、これらの微小液滴さえも捕捉し得る。
【０２０６】
他の実施形態
前述したように、図８には、本開示の特徴を組み込んだ流体精製システム１０ｂの代替の実施形態が示されている。剛性支持ハウジング１４（支持ハウジング１５ｃ及び１５ｄを含む）、支持ハウジング１４内に部分的に配置された容器アセンブリ１２ｂ、容器アセンブリ１２ｂと連通する混合器システム１８、容器アセンブリ１２ｂ内に配置された遮蔽要素６１、及び容器アセンブリ１２ｂの各導管１３に連結された音響沈降器１６ｂとを含む、流体精製システム１０ｂ。以下に述べることを除いて、流体精製システム１０ｂは、流体精製システム１０ａと実質的に同じであり、したがって、流体精製システム１０ａに関して議論されたすべての成分、アセンブリ、我々の使用方法、及び代替物に関する上記説明は、流体精製システム１０ｂにも適用可能である。
【０２０７】
流体精製システム１０ｂは、導管１３ｆ〜１３ｇが副容器１７ｃと１７ｄとの間に延在する正方形または長方形の横断面を有するものとして示されている点で、流体精製１０ａとは異なる。そのようなものとして、導管１３ｆ〜１３ｇは、対向する平坦な面を有し、これに対して音響沈降器１６ｂが配置または取り付けられ得る。対向する平坦な面を有する導管１３を形成することにより、音響沈降器１６ｂの整列及び／または取り付けが容易になり、導管１３を通過する流体が音響波に適切に供されることを確実にするのに役立つ。
【０２０８】
流体精製システム１０ｂとはさらに対照的に、支持ハウジング１５ｃ及び１５ｄは、それぞれが実質的に正方形または長方形の横断方向の横断面を有するチャンバ３０ｂを拘束する。したがって、支持ハウジング１５ｃ及び１５ｄの側壁の内面は、１つ以上の平坦面を有し、典型的には複数の平坦面を含む。副容器１７ｃ及び１７ｄがチャンバ３０内に配置されるとき、副容器１７ｃ及び１７ｄは実質的に平坦な面を有するように成形される。すなわち、副容器１７ｃ及び１７ｄは、１つ以上の平坦な面を有することができ、典型的には、複数の平坦な面から構成される。副容器１７ｃ及び１７ｄは、それらが支持ハウジング１５の外側で膨張して丸い角を有する実質的に正方形または長方形の断面を有するように形成もし得る。副容器１７は、１つ以上の実質的に平坦な面を有するように成形または成形することによって、平らな面に正方形の断面を有する導管１３を取り付けることを容易にする。これは、導管１３の端部を直接平坦面に溶接することによって、または導管を容器に接続するためにポートを使用することによって行い得る。
【０２０９】
副容器１７ｃ及び１７ｄは、実質的に正方形または長方形の断面を有するので、相補的な構成を有する遮蔽要素６１を形成し得る。具体的には、図９Ａ〜図９Ｃは、図６Ａ〜図６Ｄに示した遮蔽要素６１に関して前述したのと同じ代替タイプの開口部を有する複数の平坦な側縁部を有する実質的に正方形または長方形の構成を有する遮蔽要素６１ｅ〜６１ｇの実施形態を示す。他の構成及び開口も使用し得る。
【０２１０】
図１０Ａ〜図１０Ｄは、正方形または長方形の断面を有する導管１３ｆ〜１３ｈとの使用に適した例示的な音響沈降器１６ｅを示す。例えば、図１０Ａは、導管１３ｆに取り付けられ、接続され、取り付けられ及び／または関連付けられる音響沈降器１６ｅの斜視図を示す。図１０Ｂは、図１０Ａに示される音響沈降器１６ｅの断面図を示す。図１０Ｂに示すように、音響波トランスデューサ１１６ｇ及び音響波反射器１１６ｈは、それらが導管１３ｆを取り囲むように取り付け機構１９ａによってともに接続され得る。
【０２１１】
図１０Ｃは、音響波トランスデューサ１１６ｉと、その反対側に配置された対向する音響波反射器１１６ｊとを含み得る代替の音響沈降器１６ｂの断面図を示す。トランスデューサ１１６ｉ及び反射器１１６ｊは、互いに接続されずに取り付け機構１９ｂを介して導管１３ｆの対向する側面に接続または取り付けられている。したがって、変換器１１６ｉ及び反射器１１６ｊは、導管１３ｆを取り囲まない。図１０Ｄは、導管１３ｆの反対側に配置されるように支持部１９ｅに取り付けられているが、導管１３ｆに直接接続していない、音響波トランスデューサ１１６ｉ、及び音響波反射器１１６ｊを含む、別の音響沈降器１６の断面図を示す。この最後の実施形態では、音響波トランスデューサ１１６ｉ及び音響波反射器１１６ｊは、導管１３ｆから離間するか、または導管１３ｆに対して押圧し得る。
【０２１２】
図１１は、本開示の特徴を組み込んだ流体処理システム１０ｃの代替の実施形態を示す。流体処理システム１０ａと１０ｃとの間の同様の要素は同様の参照符号で識別され、システム１０ａの成分に関する上記の議論はすべてシステム１０ｃの同様の成分にも適用可能である。流体処理システム１０Ｃは、その中に少なくとも部分的に配置された容器アセンブリ１２ｅを有する剛性支持ハウジング１５ｅを含み得る。剛性支持ハウジング１５ｅは、円筒形側壁２０ｅを含む剛性支持ハウジング１５ａと実質的に同じ構成を有する。したがって、ハウジング１５ａと１５ｅとの間の同様の要素は、同様の参照符号によって識別され、以下に述べる、ハウジング１５ａに関して説明したすべての成分、アセンブリ、方法、使用、操作、及び代替物以外は、ハウジング１５ｅにも適用可能である。
【０２１３】
ハウジング１５ａと１５ｅとの間の主な相違点は、単一の移送スロット４５を有するのとは対照的に、ハウジング１５はその対向する側に形成された移送スロット４５ａと４５ｂを有することである。その結果、側壁２０は、その間に配置された移送スロット４５ａ及び４５ｂを有する第１の側壁パネル２０ｃ及び第２の側壁パネル２０ｄを含む。移送スロット４５ａ及び４５ｂは、以下に説明するように、移送スロット４５を通って突出する導管１３ｈを収容するように構成し得る。必要に応じて、側壁パネル２０ｃ及び２０ｄは、側壁２０ｃ及び２０ｄの間で、移送スロット４５ａ及び４５ｂを横切って延在する１つ以上の支持部材２１によってともに固定し得る。一実施形態では、支持部材２１は、側壁パネル２０ｃまたは２０ｄに取り付けられた１つ以上のストラップ２７と、他のパネル２０ｃまたは２０ｄ及びストラップ２７と係合する固定具２３とを含み得る。容器アセンブリ１２ｅがハウジング１５ｅ内に配置され、流体で満たされると、第１の側壁パネル２０ｃ及び２０ｄが所望の形状に保持、固定または支持されるように、他の支持部材を使用もし得る。少なくとも１つの実施形態では、第１の側壁パネル２０ｃ及び２０ｄは、曲げ（ｂｅｎｄｉｎｇ）、曲がり（ｂｏｗｉｎｇ）、傾き、膨らみ、または他の方法で互いから離れるように拘束される。
【０２１４】
容器アセンブリ１２ｅは、同じ構成を有し、同じ材料で作られ、上述の副容器１７ａと同じ選択肢を有する容器１７ｅを含む。容器アセンブリ１２ｅは、その混合器アセンブリ７８が容器１７ｅに取り付けられている混合器システム１８（前述）を含む。容器１７ｅのコンパートメント５０ｅ内には、流体が通過し得る開口部６７ａが貫通していない点を除いて、前述の遮蔽要素６１ａと同じ複数の遮蔽要素６１ｈが配置されている。従来の遮蔽要素６１の設計、配置、（容器１７ｅ及び管状コネクタ８０の両方への）取り付け、構成などに関して前述した他のすべての代替案も遮蔽要素６１ｈに適用可能である。遮蔽要素６１ｈは、コンパートメント５０ｃを、順次配置された複数の混合領域３１ｆ〜３１ｈと、容器１７ｅの対向する端部に配置された沈降領域３３ｆ及び３３ｇとに分割する。
【０２１５】
導管１３ｈの流体は、コンパートメント５０ｃの隣接する混合領域３１ｆ〜３１ｈを接続する。例えば、図１２は、混合領域３１ｆを通すように容器１７ｅの外側に結合された一端の流体を有し、混合領域３１ｇを通すように容器１７ｅの外部に結合された対向する第２端の流体を有する導管１３ｈを示す。したがって、混合領域３１ｆ及び３１ｇは、容器１７ｅの外側（例えば、コンパートメント５０ｃの外側）に延在する導管１３ｈと流体結合される。他の導管１３ｈも同様に、混合領域３１ｇと３１ｈとの間、領域３１ｈと３３ｇとの間、及び領域３３ｆと３１ｆとの間に延びている。したがって、混合領域３１及び沈降領域３３のすべてを、導管１３ｈを介して直列に流体結合し得る。ここで、以下に説明するように、導管１３ｈ内の流体通路１５６の部分、特に混合領域３１間に延在する流体通路の部分は、沈降領域３３のような複数の沈降領域として機能することに留意されたい。すなわち、その中に配置された流体混合物は、次の混合領域３１に再導入される前に、流体経路１５６内に定着する。導管１３ｈは、本明細書で論じられる他の導管１３と同じであり、かつ同じ選択肢のすべてを有し得る。
【０２１６】
導管１３ｈの第１の組は、容器１７ｅの第１の側に沿って直列に延びて、それらが移送スロット４５ａ内に受け入れられるようにすることができ、一方、導管１３ｈの第２の組は、容器１７ｅの対向する第２の側に沿って直列に延びて、それらが移送スロット４５ｂ内に受け入れられるようにし得る。他の実施形態では、他の組の導管１３ｈも使用し得る。本明細書で先に議論した他の音響沈降器のいずれかと同じであり得る音響沈降器１６ｆは、導管１３ｈの各々と整列されているので、音響波がそこを通過して、先に述べたように、そこを通過する流体の沈降を助け得る。音響沈降器１６ｆは、支持ハウジング１５ｅに結合することができ、及び／または導管１３ｈに直接結合し得る支持体１６０に取り付け得る。音響沈降器１６ｆはまた、支持部１６０及び／または基部３６に結合（複数可）され得る支持部（ロッド）２５ａに取り付けられ得る。
【０２１７】
前述のことを考慮して、混合領域３１は、導管１３ｈ内の流体経路１５６を含む沈降領域を介して、互いに流体連通し得る。混合領域３１は実質的に垂直な関係で配置することができ、導管１３ｈは容器１７ｅ（またはその外壁）から少なくとも部分的に（または放射状に）及び／または少なくとも部分的に軸方向に下部混合領域３１から隣接する上部混合領域３１に供給される。導管１３ｈは、沈降領域３３／１５６が区別され、かつ／または混合領域３１から分離されるように、コンパートメント５０ｃの外側に延在するループを形成し得る。導管１３ｈはまた、円形、正方形、多角形などを含む任意の所望の横断面を有し得る。さらに、本開示の様々な実施形態は、任意の適切な数の導管１３を含み得る。例えば、実施形態は、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、またはそれ以上の導管１３を有し得る。したがって、この実施形態では、各導管１３ｈ内の混合領域３１、沈降領域３３及び流体経路１５６は、容器アセンブリ１２ｅの試料精製チャンバに対して組み合わされる。容器アセンブリ１２ｅの部材は可撓性を有するように形成し得るので、容器アセンブリ１２に関して前述したのと同じ方法で図１３に示すように容器アセンブリ１２ｅを崩壊させ得る
【０２１８】
流体処理システム１０ｃは、流体処理システム１０ａと実質的に同じ方法で操作する。具体的には、第１の液体は、第１の開口部５１ａを介して容器アセンブリ１２ｅの沈降領域３３ｇに導入され、第２の液体は、第２の開口部５１ｃを介して容器アセンブリ１２ｅの沈降領域３３ｆに導入される（またはその逆の場合には相の密度に依存する）。第１の相の密度は、それを容器アセンブリ１２ｅの底部に沈降させるが、第２の相の密度は、それを容器アセンブリ１２ｅの頂部に上昇させる。遮蔽要素６１ｈは流体の流れを防止するように設計されているので、第１及び第２の相は容器アセンブリ１２ｅに沿って流れるために導管１３ｈを通過しなければならない。
【０２１９】
したがって、第１の相は、沈降領域３３ｇから順に、それらの間を延在する導管１３ｈを介して混合領域３１ｈに、その後その間に延在する導管１３ｈを介して混合領域３１ｇに、その後その間に延在する導管１３ｈを介して混合領域３１ｆに、最終的にそれらの間を延在する導管１３ｈを介して沈降領域３３ｆに進む。同様に、第２の相は、沈降領域３３ｆから混合領域３１ｆ、その後３１ｇ、その後３１ｈへ、最終的にはそれらの間に配置された導管１３ｈを介して沈降領域３３ｇに順次流れる。
【０２２０】
混合領域３１ｆ〜３１ｈのそれぞれにおいて、第１の相及び第２の相は、その中に配置されたそれぞれの混合要素８４を介して混合され、第１及び第２の相の一方から他方の相への目的となる分子の移動を達成する。混合乱流はまた、混合領域３１の流体乱流から遮蔽された導管１３ｈへの流体混合物の流れを促進する。したがって、導管１３ｈ内に配置された流体経路１５６の少なくとも一部は、混合領域３１の間に配置された複数の沈降領域を含む。
【０２２１】
図１１を参照すると、導管１３ｈに取り付けられた１つ以上の音響沈降器１６ｆは、各導管１３ｈの混合物の部分に音響波を適用する。音響沈降器１６ｆによって強化された各導管１３ｈにおいて分散相液滴が合体するにつれて、第１の相は、導管１３ｈ内に沈降し、下側の混合領域３１に入るかまたは再び入り、一方、第２の相は、導管１３ｈ内で上昇し、導管１３ｈに入り、上部混合領域３１に入る。
【０２２２】
容器アセンブリ１２ｅの下端５７に到達する第１の相の部分は、流体出口５１ｄを介してそこから除去される。同様に、容器アセンブリ１２ｅの上端５６に達する第２の相の部分は、流体出口５１ｂを介してそこから除去される。
【０２２３】
少なくとも１つの実施形態では、容器アセンブリ１２は、モジュラー構成を有し得る。例えば、図１４に示すように、容器アセンブリ１２ｆは、１つ以上の混合モジュール１３１ａ、任意選択で１つ以上の沈降モジュール１３１ｂ、上部モジュール１３１ｃ、及び下部モジュール１３１ｄを含む、複数の積み重ね可能なモジュール１３１を含み得得る。特定の実施形態では、任意の所望数の混合モジュール１３１ａまたは交互混合モジュール及び沈降モジュール１３１ｂを垂直関係で積み重ねて、複数の垂直に配置された混合領域３１（及び任意の沈降領域３３）を形成し得る。
【０２２４】
各混合モジュール１３１ａ及び沈降モジュール１３１ｂは、上部遮蔽要素６１ｉと、対向する下部遮蔽要素６１ｊと、これらの間に延在する囲繞側壁１６６とを含み得る。遮蔽要素６１ｉ及び６１ｊは、前述した遮蔽要素６１ｈと同じにし得る。本開示の一実施形態では、モジュール１３１をともに固定する手段が設けられている。そのような手段の一実施形態では、上部遮蔽要素６１ｉは、その周縁部の周りで直立する環状フランジ１６８を有し得る。フランジ１６８は、下部遮蔽要素６１ｊがフランジ１６８によって囲まれた凹部内に受容され、モジュール１３１ａ及び１３１ｂが一緒に入れ子になるように構成されている。代替実施形態では、積層モジュール１３１を一緒に固定するために、任意の数の締結具、クランプ、カップリングなどを使用し得る。
【０２２５】
側壁１６６は、副容器１７を製造するために使用されるような可撓性ポリマーシートまたはフィルムから構成されてもよく、またはガラスまたは射出成形プラスチックのような自己支持材料から構成されてもよい。管状コネクタ部８０ａは、遮蔽要素６１ｉと６１ｊとの間に延び、その上に回転可能に取り付けられたハブ６に結合される。ミキシング要素８４は、ミキシングモジュール１３１ａのミキシング領域３１内のコネクタ部８０ａに取り付けられ、一方、ミキシング要素は、ミキシングモジュール１３１ｂのミキシング領域３３内には配置されない。
【０２２６】
頂部モジュール１３１ｃ及び底部モジュール１３１ｄは、遮蔽要素６１ｉ及び６１ｊの１つが、側壁１６６と同じ材料で作製され得る端壁１７０と置き換えられている点を除いて、モジュール１３１ａ及び１３１ｂと実質的に同じである。端壁１７０の両方または一方には、回転アセンブリ８２が取り付けられている。管状コネクタ部分８０ａは、回転アセンブリ８２と、対向するシールド要素６１ｉまたは６１ｊに回転可能に取り付けられたハブ６３との間に延在する。モジュール１３１が一緒に積み重ねられると、管状コネクタ８０は、カップリング１４３を使用することなどにより整列して結合され、その結果、駆動シャフト７２はそこを通過し、選択回転のために各混合要素８４と係合する。
【０２２７】
ハブ６３を遮蔽要素６１の周りに回転可能に取り付ける必要はないことが分かるであろう。例えば、ハブ６３は、回転筒状コネクタ部８０の接触及び／または磨耗を防止するのに十分な大きさの貫通孔を含み得る。このような実施形態では、試料はそれを通過することを完全に防止することはできないが、導管１３は、１０％、５％、２．５％、１％、０．５％、０．２５％、０．１％未満などのような効率損失を維持し得るハブ６３の貫通孔のサイズと比較して十分に大きくし得る。
【０２２８】
ポート１３２は、側壁１６６上に形成される。モジュールが積み重ねられ、一緒に結合されると、導管が隣接するモジュール１３１の間に延在するように導管１３ｃをポート１３２に結合し得る。したがって、コンダクタ１３ｃは、容器アセンブリ１２ｅに関して前述したのと実質的に同じ方法で、隣接する混合領域３１の間、または混合領域３１と沈降領域３３との間に延在する。したがって、組み立てられた容器アセンブリ１２ｆは、前述した試料精製システム１０ｃと同じ方法で操作し得る。
【０２２９】
図１５には、本開示の特徴を組み込んだ試料精製システム１０ｄの別の代替実施形態が示されている。システム１０ｄは、上側端部５６と対向する下端５７との間に延在する側壁５５によって境界が画定されたコンパートメント５０ｆを有する容器１７ｆを含む容器アセンブリ１２ｇを含む。コンパートメント５０ｆは、試料精製コンパートメントを含む。この実施形態では、容器１７ｆは剛性自立構造である。例えば、容器１７ｆは、形成されたときに自己支持性であるガラスまたは透明なポリマーまたはプラスチックから構成し得る。容器アセンブリ１２ｇはまた、上端５６の容器１７ｆ上に配置された第１の入口５１ａと第１の出口５１ｂと、及び下端５７の容器１７ｆに配置された第２入口５１ｃと第２出口５１ｄとを含む。容器１７ｆはまた、いくつかの実施形態では基部３６ｃによって支持される。
【０２３０】
コンパートメント５０ｆ内には、そこを通って延在する開口６７を有する複数の遮蔽要素６１が配置されている。図６Ａ−６Ｄに関して先に説明した遮蔽要素６１は、本明細書で説明した他の実施形態とともに本実施形態において機能し得る。遮蔽要素６１は、コンパートメント５０ｆを混合領域３１ｊ、及び３１ｋ、及び沈降領域３３ｊ〜３３ｌに分割する。遮蔽要素６１は、容器１７ｆの内部に溶接または他の方法で取り付けられるなどして、容器１７ｆに固定し得る。あるいは、細長い支持体１８４は、遮蔽要素６１の間に延在し、隣接する遮蔽要素６１の容器１７ｆの床と、容器１７ｆの上端壁８２と隣接する遮蔽要素６１との間に延在し得る。したがって、支持部１８４は、コンパートメント５０ｆ内の垂直方向に離間した向きで遮蔽要素６１を維持する。
【０２３１】
剛性の駆動シャフト１８０は、コンパートメント５０ｆの長さの中で、その長さに沿って中心に延び、動的シール１８８を通って容器１７ｆの上端壁を通過する。動的シール１８８は、駆動シャフト１８０が容器１７ｆに対して回転することを可能にする一方、コンパートメント５０ｆが無菌性を維持することを可能にする。混合要素８４は、混合領域３１ｊ及び３１ｋ内の駆動軸１８０に取り付けられる。駆動モータ１８６は、混合領域３１ｊと３１ｋ内で混合要素８４を回転させる駆動シャフト１８０を回転させるために容器１７ｆの外側に突出している駆動シャフト１８０の一部に結合する。
【０２３２】
音響沈降器が混合領域及び／または沈降領域に連結された導管上に取り付けられるいくつかの先の実施形態とは対照的に、本発明の実施形態では、音響沈降器１６ｇは、各沈降領域３３ｊ〜３３ｌと整列して、容器１７ｇに取り付けられ、または直接隣接して配置される。具体的には、各音響沈降器１６ｇは、各沈降領域３３の一方の側に配置された音響トランスデューサ１１６ｍと、音響トランスデューサ１１６ｍと整列して沈降領域３３の反対側に配置された音響反射器１１６ｎとを含む。他の実施形態に関して前述したように、音響沈降器１６ｇは、沈降領域３３内に音響定在波を生成してその中の液体の沈降を促進または促進するように機能する。さらに、音響沈降器１６ｇは、支持体（ロッド）２５ｂを介して容器１７ｆ及び／または基部３６ｃに（直接的に）取り付けまたは接続し得る。
【０２３３】
少なくとも１つの実施形態では、容器アセンブリ１２ｇ、容器１７ｆ、コンパートメント５０ｆ、及び／または沈降領域３３の直径は、（音響沈降器１６ｇによる）その中に定在波の形成を可能にするのに十分に小さくされ得る。例えば、音響変換器１１６ｍによって生成された波が音響反射器１１６ｎによって反射されるように音響反射器１１６ｎ及び音響変換器１１６ｍを配置し得る。あるいは、いくつかの実施形態では、音響沈降器１６ｇが、それによって生成される波の１つ以上の特性を検出するように構成された音響変換器１１６ｍを含む。例えば、音響波トランスデューサ１１６ｍは、容器アセンブリｇ、容器１７ｆ、コンパートメント５０ｆ、及び／または沈降領域３３内の分子または粒子によって変換器に反射された波の１つ以上の特性を検出し得る。  
【０２３４】
少なくとも１つの実施形態では、容器アセンブリ１２ｇ、容器１７ｆ、コンパートメント５０ｆ、及び／または沈降領域３３の直径は、３０ｃｍ未満、２５ｃｍ未満、２０ｃｍ未満、１５ｃｍ未満、１２ｃｍ未満、１０ｃｍ未満、７ｃｍ未満、５ｃｍ未満、２ｃｍ未満、１ｃｍ未満、０．５ｃｍ〜３０ｃｍ、１ｃｍ〜２０ｃｍ、５ｃｍ〜１８ｃｍ、または１０ｃｍ〜１５ｃｍであり得る。いくつかの実施形態では、容器アセンブリ１２ｇ、容器１７ｆ、コンパートメント５０ｆ、及び／または沈降領域３３の直径は、３０ｃｍ超過（例えば、３５ｃｍ、４０ｃｍ、４５ｃｍ、５０ｃｍ、６０ｃｍ、７０ｃｍ、８０ｃｍ、９０ｃｍ、１ｍ、２ｍ、５ｍ、１０ｍなど）であり得る。さらに、少なくとも１つの実施形態では、容器アセンブリ１２ｇ、容器１７ｆ、コンパートメント５０ｆ、及び／または沈降領域３３の直径は、その長さに沿って変化し得る。
【０２３５】
他のすべての実施形態と同様に、所望の数の混合領域３１及び沈降領域３３をコンパートメント５０ｆ内に形成し得る。少なくとも１つの実施形態では、コンパートメント５０（またはその１つ以上の副コンパートメント）内の最上部及び／または最下部の領域は、混合試料が（例えば、回収される前に）そこに沈降及び／または分離し得るように沈降領域を含む。さらに、所望の数の音響沈降器１６（または対応する音響変換器及び反射器）を各沈降領域３３と整列させ得る。沈降領域３３内の流体上の音響沈降器１６ｇの有効性を最適化するために、各沈降領域３３は、典型的には３０ｃｍ未満、より一般的には２５ｃｍ未満または２０ｃｍ未満の最大直径を有する。しかし、他の寸法も使用し得る。例えば、沈降領域３３は、１００ｃｍ、５０ｃｍ、４５ｃｍ、４０ｃｍ、３５ｃｍ、１５ｃｍ、または１０ｃｍ未満の最大直径を有し得る。
【０２３６】
操作中、試料精製システム１０ｄは、先に説明した実施形態と同様に操作する。例えば、第１の液体は、入口５１ａを介して容器アセンブリ１２ｇ（またはそのコンパートメント５０ｆ）の沈降領域３３ｌに導入され、第２の液体は、入口５１ｃを介して容器アセンブリ１２ｇ（またはそのコンパートメント５０ｆ）の沈降領域３３ｊに導入される（またはその逆の場合には相の密度に依存する）。第１の相の密度は、それを容器アセンブリ１２ｇの底部に沈降させるが、第２の相の密度は、それを容器アセンブリ１２ｇの頂部に上昇させる。遮蔽要素６１は、開口部６７を通る流体の流れを可能にするように設計されている。
【０２３７】
したがって、第１の相は、沈降領域３３ｌから混合領域３１ｋへ、次いで沈降領域３３ｋへ、次いで混合領域３１ｊへ、そして最後にそれらの間に配置されたそれぞれの遮蔽要素６１を介して沈降領域３３ｊへと進む。同様に、第２の相は、沈降領域３３ｊから混合領域３１ｊ、次いで沈降領域３３ｋ、次いで混合領域３１ｋ、そして最終的には沈降領域３３ｌに進む。
【０２３８】
混合領域３１ｊ及び３１ｋのそれぞれにおいて、第１の相及び第２の相は、その中に配置されたそれぞれの混合要素８４を介して混合され、第１及び第２の相の一方から他方の相への目的となる分子の移動を達成する。混合乱流はまた、混合領域３１の流体乱流から遮蔽された隣接する沈降領域３３への流体混合物の流れを促進する。さらに、側壁５５の外側に取り付けられた１つ以上の音響沈降器１６ｇ（またはその成分１１６ｍ及び１１６ｎ）は、各沈降領域３３内の混合物の部分に音響波を適用する。音響沈降器１６ｇによって強化された各沈降領域３３において分散相液滴が合体するにつれて、第１の相は容器アセンブリ１２ｇ内に落ち込み、第２の相は容器アセンブリ１２ｇ内で上昇しながら入り、下側混合領域３１に入るか、上部混合領域３１に再び入る。
【０２３９】
容器アセンブリ１２ｇの下端５７に到達する第１の相の部分は、流体出口５１ｄを介してそこから除去される。同様に、容器アセンブリ１２ｇの上端５６に達する第２の相の部分は、流体出口５１ｂを介してそこから除去される。
【０２４０】
いくつかの実施形態では、（例えば、各混合領域における混合要素による）第１及び第２の相の混合は、第１及び第２の相の一方から他方の相への目的となる分子（複数可）の移動を達成し得る一方、このような混合は、特に激しく行われた場合、（例えば、音響強化された沈降条件の下でさえも）合体に抵抗する可能性のある分散相微小液滴の形成を引き起こし、及び／またはそれにつながり得る。例えば、（周囲）連続相の少なくとも一部によってその上に適用される抗力（複数可）に打ち勝つのに十分な浮力または密度を有する、より大きな液滴及び／または（分散相）本体への、小さな分散相液滴の比較的速やかな合体及び／または沈降は、より重質相の下向きの流れ及びより軽質相の上向きの流れを引き起こし、開始させ、及び／または元に戻し得る。しかし、向流の急速な誘発及び／または回復は、より小さい分散相の微小液滴が、（周囲の）連続相によってその上に適用される抗力（複数可）に打ち勝つのに十分な浮力または密度を有さない、連続相に閉じ込められたままであることを引き起こし、及び／または可能にする。次いで、連続相は、これらの微小液滴を隣接する混合領域に運び、ここで激しい攪拌が維持され、及び／または微小液滴のサイズをさらに減少させる。その後の及び／もしくは反復された（急速な）合体ならびに向流の誘発及び／もしくは回復は、これらの微小液滴の連続相からの合体、沈降、及び／または分離を実質的に防止し得る。
【０２４１】
いくつかの実施形態では、本明細書に記載の（中間）沈降領域及び／または流路導管での音響波の付加は、分散相液滴の迅速な合体をさらに高め得るが、連続相からの分散相マイクロ液滴除去の許容レベルを達成することは決してできない。例えば、目的となる分子の分散相から連続相への移動（回収された連続相から目的となる分子の精製に先立つ）が所望される実施形態では、連続相内の分散相微小液滴の保持は、目的となる分子とともに分散相夾雑物の精製をもたらし得（例えば、夾雑物含有分散相微小液滴が回収され、試料含有連続相とともに精製されるので）、試料純度を低下させ得る。
【０２４２】
あるいは、汚染された相から連続相への（汚染された分散相からの目的となる分子の精製前の）夾雑物（複数可）の移送が所望される実施形態では、連続相内の分散相微小液滴の保持は、分子収率の著しい損失をもたらし得る（例えば、目的となる分子を含有する分散相微小液滴が、分散相試料で採取及び精製される代わりに連続相に保持されるので）。
【０２４３】
同様に、目的となる分子を連続相から（分散された相からの目的となる分子の精製の前に）分散相への移動が所望される実施形態では、連続相内の分散相微小液滴の保持は、分子収率の著しい損失をもたらし得る（例えば、目的となる分子を含有する分散相微小液滴が、分散相試料で採取及び精製される代わりに連続相に保持されるので）。
【０２４４】
さらに、夾雑物（複数可）の連続相から分散相への移動（回収された連続相からの目的となる分子の精製に先立つ）が所望される実施形態では、連続相内の分散相微小液滴の保持は、目的となる分子とともに分散相夾雑物の精製をもたらし得（例えば、夾雑物含有分散相微小液滴が回収され、試料含有連続相とともに精製されるので）、試料純度を低下させ得る。
【０２４５】
また、連続相（例えば、システム規模のスケールで）は、逆相（例えば、システム全体にわたるスケール上の分散相）で分散、捕捉、及び／または同伴し得る微小液滴を形成し得ることも理解されよう。そのような場合、システム連続相は局所分散相を含むことができ、その逆もあり得る。したがって、当業者であれば、密度及び／または系または局在濃度にかかわらず、本開示の実施形態が音響的に位相液滴を音響的に共局在、合体及び／または凝集させ得ることを理解するであろう。
【０２４６】
本開示の特定の実施形態は、局所化された（周囲の）連続相によってその上に加えられる抗力（複数可）に打ち勝つのに十分な浮力または密度を有する本体への、局在化分散相微小液滴の合体を誘発するように適合された１つ以上の追加及び／または音響設定領域を提供する。例えば、いくつかの実施形態では、容器の上端５６及び／または下端５７は、１つ以上の追加の沈降領域３３（図示せず）を含み得る。追加の沈降領域３３は、それらの間に配置された追加の遮蔽要素６１によって分離し得る。追加の沈降領域３３の１つ以上はまた、その外側に取り付けられた、及び／またはそれと整列した音響沈降器１６（またはその成分１１６）を有し得る。しかしながら、少なくとも１つの実施形態では、上端５６及び／または下端５７に隣接する１つ以上の（追加の）沈降領域３３のみが、その外側に取り付けられ及び／またはそれと整列した音響沈降器１６（またはその成分１１６）を有し得る。例えば、特定の実施形態では、上端５６及び／または下端５７は、（例えば、上端５６及び／または下端５７が（例えば、相互に配置された混合領域３１なしで）２つまたは３つ以上の隣接する沈降領域３３を含むように）１つまたは２つ以上の追加の沈降領域３３を含み得る。
【０２４７】
操作中、上述の試料精製システムは、先に説明した実施形態と同様に操作する。しかし、分散相液滴が上部沈降領域３３で凝集すると、例えば、第１の相の密度によって、それが遮蔽要素６１を通って隣接する混合領域３１に戻って沈降する。しかしながら、第２の相の密度は、追加の遮蔽要素６１（図示せず）を介して、隣接する混合領域３１に対向して上部沈降領域３３の上方に配置される、第１の追加の沈降領域３３（図示せず）にそれを上昇させる。この第１の追加の沈降領域３３では、第２の相を１つ以上の音響波に曝し得る。例えば、音響沈降器１６（またはその成分１１６）は、第１の追加の沈降領域３３の外側に取り付けられ、及び／または整列してもよく、及び／または第１の追加の沈降領域３３の混合物の部分に音響波を適用し得る。少なくとも１つの実施形態では、音響沈降器１６（またはその成分１１６）は、第１の追加の沈降領域３３内に定在波を形成し、その中に配置された混合物の一部が定在波に曝される。
【０２４８】
先の実施形態と同様に、音響波は、第１の追加の沈降領域３３における混合物の部分における任意の分散相液滴の合体を高め得る。しかしながら、少なくとも１つの追加の沈降領域３３を混合領域３１とは反対側に設けることにより、（例えば、混合領域に隣接する沈降領域において）追加の沈降領域（複数可）３３における試料または混合物の部分は、受動的合一に適した分散相液滴を実質的に欠いていてもよい。それに適用される音響波（複数可）は、調整され、集束され、及び／または（周囲の）連続相によってその上に加えられた抗力（複数可）に打ち勝つのに十分な浮力または密度を有する本体への、分散相微小液滴の合体を誘発するように適合され得る。例えば、少なくとも１つの実施形態では、音響波（複数可）は、（ノード）整列を生じさせ得る、及び／または分散相微小液滴の近接性または関連性を高め得る、音響波（複数可）の１つ以上のノード配置を（例えば、追加の沈降領域（複数可）３３内に）生成するように適合させ得る。次いで、密接に関連した微小液滴は、そのような本体の浮力が２相の分離及び／または向流を引き起こすのに十分であるまで、より大きな及びより大きな相の液滴または本体に合体し得る。
【０２４９】
さらに、試料入口ポート５１は、上部沈降領域３３（または追加及び／または音響沈降領域３３の下に配置された別の場所）に配置し得るので、付加的及び／または音響沈降領域３３の中または上に追加の試料を導入しないことがある。したがって、システムに導入された追加の試料は、追加及び／または音響沈降領域３３内の音響的に沈降した試料を汚染しないことがある。試料入口ポート５１は、いくつかの実施形態では、混合領域３１に配置もし得る。さらに、軽質相試料の少なくとも一部は、そこに接続された出口ポート５１によって、及び／またはそれと流体連通して、追加及び／または音響沈降領域３３から採取及び／または除去し得る。
【０２５０】
別の実施形態は、第１の追加の沈降領域３３の上方に配置され、上方の沈降領域３３に対向する第２の追加の沈降領域３３（図示せず）を含み得る。第２の追加の沈降領域３３は、任意に、その外側に取り付けられた、及び／またはそれと整列した音響沈降器１６（またはその成分１１６）を有し得る。少なくとも１つの実施形態では、試料混合物の少なくとも一部（例えば、より軽質の試料）は、そこに接続された、それに関連する、及び／またはそれと流体連通している、出口ポート５１によって、第２の追加の沈降領域３３から回収及び／または除去され得る。
【０２５１】
追加の沈降領域の同様の配置をシステムの下端５７に適用し得る。さらに、追加の沈降領域の同様の配置は、本開示の他の実施形態（例えば、本明細書に記載されるもの）に適用し得る。例えば、少なくとも１つの実施形態は、第１の出口ポートと第１の入口ポートとの間に接続された音響沈降試料ループを含み得る。音響設定試料ループは、いくつかの実施形態では、試料容器及び／または試料精製コンパートメントの一部または一部であり得るか、またはそれらを含み得る。換言すれば、音響ループは、成分が同じ列ユニット及び／またはシステムの一部であるように、他の混合領域及び／または沈降領域と流体的に結合し得る。したがって、その中に配置された分散濃度相の微小液滴の量を有する連続濃度相を含む混合物または部分的に処理された試料の一部は、音響ループを通って（例えば、出口ポートを通って、音響沈降器を通って、及び／または入口ポートを通って）通過し得る。したがって、音響ループ（またはその流体導管）は、沈降領域を含み得る。
【０２５２】
音響波（複数可）は、以前に記載されたように、より大きな液滴または体に分散相微小液滴の合体を誘発し得る。次いで音響的に処理された試料または音響的に一体化された本体は、（連続的に再循環される）連続相試料が分散相微小液滴を実質的に欠くように、（例えば、入口ポートを介して）試料コンパートメントに再導入され、及び／または試料の一部と混合され得る。例えば、音響的に処理された試料は、音響的に合体した分散相本体含有部分が試料コンパートメントに再導入される間に、実質的に分散された相の微小液滴のない部分が回収されるように、分割し得る。あるいは、回収される特定の適用及び相に応じて、音響的に合体した分散相本体含有部分を回収し得、一方、実質的に分散した相の微小液滴を含まない部分を試料コンパートメントに再導入し、あるいはその逆も可能である。
【０２５３】
例えば、図１８は、本開示の特徴を組み込んだ流体精製システム１０ｅの別の実施形態を概略的に示す。流体精製システム１０ｅは、試料精製コンパートメント１３６ａに結合する容器１２ａを含む。システム１０ａと同様に、システム１０ｅは、複数の交互混合、及び沈降領域（容器１２ａ内に配置された（実質的に蛇行した）試料流路に沿って）、及び二重混合システム１８（それぞれ、少なくとも部分的に試料精製コンパートメント１３６ａを通って延在する混合器組立体７８を有する）を含む。混合器アセンブリ７８は、容器１２ａの各混合領域またはその試料精製コンパートメント１３６ａに配置された混合要素８４を含む。しかし、システム１０ａとは異なり、システム１０ｅの容器１２ａは、（例えば、それらの間に延在する導管によって接続された）別個の副容器またはカラムを含まない。むしろ、二重混合器アセンブリ７８、混合領域、及び沈降領域は、単一の容器内に配置され、複数の遮蔽要素６１によって分離される。しかしながら、システム１０ｅは、代替的に、以前に記載された（例えば、それらの間に延在する導管によって接続される）別個の副容器またはカラムを含み得ることが理解されよう。
【０２５４】
上述したように、遮蔽要素６１ｌは、垂直に分離された混合領域と沈降領域との間にバッフルを含み及び／または提供し、ならびに遮蔽要素６１ｍ、６１ｎは、水平に分離された混合領域と沈降領域との間にバッフルを含む及び／または提供する。さらに、堰１７９ｃ及び１７９ｄは、後に続く位相プールの合体を強化するための障壁を含む及び／または提供する。前述したように、システムの操作が行われる。しかしながら、出口ポート５１ｂから回収された軽質相含有液体試料及び／または出口ポート５１ｄから回収された重質相含有液体試料は、（それぞれ）音響分離器１６ｄを含む音響ループ９６を通過し得る。少なくとも１つの実施形態では、音響的に安定した試料の純粋な部分を（例えば、さらなる処理、分析、使用などのために）回収し得る。代替的には、図１８に示すように、音響的に収着された試料はまた、（例えば、沈降領域３３ｍへ及び／または入口ポート５１ｆを介して）再導入され得、ここで、音響的に合体した試料の部分（例えば、より大きな液滴に音響的に合体した有効的及び／または濃度分散相の微小液滴）は、そこに配置された相本体（またはより大きな液滴）とさらに合体し得る。
【０２５５】
例示的な操作では、第１の重質相（フォワードスラッシュハッチングで表される）、目的となる分子（例えばＩｇＧ）の量、及び１つ以上の不純物（例えば、汚染物）を含む第１の液体Ｌ１が、入口ポート５１ａを介して容器１２ａに導入される。第２の軽質相（バックスラッシュハッチングで表される）を含む第２の液体Ｌ２は、入口ポート５１ｃを介して容器１２ａに導入される。例示的には、重質相が連続相を形成するのに十分な濃度で供給され、軽質相が分散相を形成するように容器１２ａを充填する。混合システム１８は、第１及び第２の液体を混合して、各混合領域において２つの相のエマルジョンを形成し、及び／または第１の相から第２の相への分子または目的の移動を達成するように操作される。遮蔽要素６１ｌ、６１ｍ、６１ｎは、混合領域３１ｉ、３１ｊ、３１ｋ、３１ｌ、３１ｍを沈降領域３３ｍ、３３ｎ、３３ｏ、３３ｐ、３３ｑから分離する。したがって、混合相は、本明細書に記載されるように、向流を誘発するために沈降領域内で融合及び／または沈降し得る。混合システム１８は、容器１２ａ及び／またはその試料精製コンパートメント１３６ａ内で定常状態（またはホメオスタシス）に達するのに十分な時間操作し得る。
【０２５６】
（定常状態）システムは、連続フローで操作するように構成（または再構成）し得る。具体的には、部分的に精製された第３の液体Ｌ３及び部分的に精製された第４の液体Ｌ４が、出口ポート５１ｄ及び５１ｂをそれぞれ介して沈降領域３３ｍ及び３３ｑからそれぞれ除去される。部分的に精製された第３の液体Ｌ３は、重質相（連続相濃度で）、１種以上の不純物または夾雑物の量、及び第１の量の分散軽質相微小液滴を含む。部分的に精製された第４の液体Ｌ４は、軽質相（連続相濃度で）、目的となる分子量の少なくとも一部、及び第１の量の分散した重質マイクロ液滴を含む。
【０２５７】
最初に、部分的に精製された第３の液体Ｌ３及び部分的に精製された第４の液体Ｌ４が、それぞれ、入口ポート５１ｅ及び５１ｆを介して、それぞれ沈降領域３３ｍ及び３３ｑに（例えば、全体として）再導入された音響ループ９６、９７を通過する。しかしながら、部分的に精製された第３の液体Ｌ３及び部分的に精製された第４の液体Ｌ４中の分散相微小液滴の量の少なくとも一部は、少なくとも部分的に、音響的により大きく分散相液滴に合体している。したがって、沈降領域３３ｍ及び３３ｑにそれぞれ再導入されると、より大きい分散相液滴は、その中に配置された同じ相本体（またはより大きい液滴）と合体する可能性がより高くなる。適切な時間の後、実質的に精製された第５の液体Ｌ５及び実質的に精製された第６の液体Ｌ６をシステム１０ｅから除去し得る。例えば、弁５２は、実質的に精製された液体が音響ループから逸脱することを可能にするために、少なくとも部分的に開けられてもよい。液体の（実質的）一部（すなわち、部分的に精製された液体）は、それぞれ、沈降領域３３ｍ及び３３ｑにそれぞれ再導入され続け、高レベルの精製（例えば、高収率、高純度、低凝集など）がシステム内で確実に維持される。
【０２５８】
ポンプ９５を出口ポート５１ｂ、５１ｄに接続して、音響ループ９６、９７を通る試料の流れを容易にし得る。代替的な実施形態では、音響ループ９６、９７は、（例えば、出口ポート５１ｂ及び５１ｄが専用の回収ポートであり得、かつ／またはバルブ５２が必ずしも必要でないように）別個の出口ポート５１を介して流体的に結合し得る。
【０２５９】
したがって、本開示の実施形態は、複数の混合領域及び沈降領域を有する試料精製システム（例えば、カラム）と、（周囲の）連続相によってその上に加えられた抗力（複数可）に打ち勝つのに十分な浮力または密度を有する本体への、分散相微小液滴の合体を誘発するように適合された少なくとも１つの音響沈降領域と、を含む。この方法は、混合物の一部を（例えば、混合領域または沈降領域から）（例えば、混合領域または沈降領域に隣接する）音響沈降領域に通過させることを含むことができ、少なくとも１つの音響波は、音響沈降領域内の混合物の一部に、または混合物の一部が（例えば、混合領域または沈降領域から）音響沈降領域に入る際に、適用される
【０２６０】
少なくとも１つの代替的な実施形態では、システムは、一連のタンデム型、独立型、別個型、及び／または並列型などの混合装置及び沈降容器（例えば、導管、配管などと流体接続された）を含み、当技術分野で知られている。例えば、例示的なワークステーションは、第１及び第２の液体を導入するための１つ以上の入口開口部と、混合装置内に配置された１つ以上の混合要素と、第１及び第２の液体（またはその第１及び第２の相）の混合物を、混合装置から、通路を通って、及び／または第１の沈降容器に、通すための１つ以上の出口開口部とを含む。しかしながら、本開示のいくつかの実施形態では、通路及び／または第１の沈降容器は、混合物が音響的に沈降し得るように、そこに接続された１つ以上の音響沈降器及び／またはその周囲に配置され得る。沈降した試料の少なくとも一部を第２の混合装置に通すことができ、そこで清澄化プロセスを続け得る。他の実施形態では、１つ以上の音響沈降器は、（例えば、連続相試料の回収、リサイクル、または廃棄）システムからの除去の前に連続相試料から能動的かつ音響的に分散した微小液滴をシステム（またはその成分）の後端に配置し得る。
【０２６１】
前述のシステムパラメータ（例えば、サイズ、比、動力学、速度、流速など）及び／または結果（例えば、純度、収率、凝集など）は、システム及び／または方法を含む前述の実施形態のいずれかの実装を通じて達成され得ることに留意されたい。したがって、そのようなパラメータ及び／または結果は、本明細書に記載される代替のシステム及び方法を含む各実施形態について繰り返される必要はない。
【０２６２】
前述の開示は、第１の相及び少なくとも１つの目的となる分子を含む第１の液体が、第２の相を含む第２の液体と混合される、２相液体−液体抽出及び／または精製システムの記載を含む。特定の実施形態では、第１の液体は、第１の分子（例えば、目的の生体分子）及び第２の分子（例えば、夾雑物）を含み得る。例えば、いくつかの実施形態は、少なくとも１つの夾雑物（例えば、タンパク質）から離れた目的の生体分子（例えば、免疫グロブリン）の抽出及び／または精製を含む。
【０２６３】
しかし、他の実施形態では、１つ以上の相が精製及び／または抽出の対象となり得る。例えば、２相液体−液体抽出を介して、夾雑物（例えば、水）を液相から出し入れ（またはその逆）し得る。したがって、様々な実施形態は、目的の相及び第１の分子を含む第１の液体を含み得、第２の液体は、第２の相を含み得る。したがって、当業者であれば、本明細書に開示及び／または記載された発明の概念及び原理は、本明細書においてそれぞれ考慮される多種多様な実施形態と互換性があることを理解するであろう。
【０２６４】
本開示の特定の実施形態の様々な特徴、部材、要素、部品、及び／または部分は、本開示の他の実施形態と互換性があり、及び／またはこれらと組み合わせ得、含み得、及び／または組み込み得ることも理解されよう。したがって、本開示の特定の実施形態に関連する特定の特徴、部材、要素、部品、及び／または部分の開示は、特定の実施形態に対する該特徴、部材、要素、部品及び／または部分の適用または包含を制限するものとして解釈されるべきではない。むしろ、他の実施形態は、必ずしも本開示の範囲から逸脱することなく、該特徴、部材、要素、部品、及び／または部分を含み得ることが理解されよう。
【０２６５】
さらに、本開示は、本発明の精神または本質的な特徴から逸脱することなく、他の特定の形態で具体化されてもよい。記載された実施形態は、すべての点において、例示的なものであって限定的なものではないとみなされるべきである。したがって、本発明の範囲は、前述の説明によってではなく、添付の特許請求の範囲によって示される。特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内に入るすべての変更は、その範囲内に含まれるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図６Ｅ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１０Ｄ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１７Ｃ】
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【図１８】
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【国際調査報告】
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