JP2017070410A - Automatic blood separator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、血液から特定の成分を分離するための一連の操作を自動的に行う、自動血液分離装置に関する。 The present invention relates to an automatic blood separation apparatus that automatically performs a series of operations for separating a specific component from blood.
自動的に血液成分を分離、回収するための装置としては、例えば特許文献1の装置がある。特許文献1の装置は、成分献血において必要成分(血漿や血小板)とそれ以外の成分とを分離するための装置であって、装置本体と、該装置本体に装着される採血キットとを有し、装置本体は箱型の機構本体部を有し、該機構本体部の内部に遠心分離機構部を有し、当該遠心分離機構部に採血キットから血液が導入され、導入された血液は遠心分離装置を経て、所望の成分は回収され、残存する成分はドナーに返血される。
As an apparatus for automatically separating and collecting blood components, for example, there is an apparatus disclosed in
上記のような血液分離装置は、多量の血液を連続的に処理するためには好適であるが、より少量の血液から特定の細胞やリンパ球を精密に、かつ自動的に分離する装置については検討が進んでおらず、このような場合には人の手によって作業が行われる。人の手による作業は、概ね次の手順による。 The blood separation device as described above is suitable for continuously processing a large amount of blood, but for a device that accurately and automatically separates specific cells and lymphocytes from a smaller amount of blood. In such a case, the work is performed manually. Work by hand is generally performed according to the following procedure.
まず、抗凝固剤を添加した血液を生理食塩水で2倍に希釈し、丸底試験管に比重分離液を適宜分注し、混濁しないように比重分離液の上に血液希釈液を重層する。続いて、丸底試験管を遠心分離機に運び、遠心分離機にセットして必要に応じてバランス調整を行う。続いて所定の回転数で比重分離を行い、比重分離された層が混濁しないように細心の注意を払って遠心分離機から試験管を取り出し、比重分離された採取する目的の層を試験管からパスツールピペット等で採取する。ついで、予め生理食塩水を洗浄液として注入しておいた試験管(V底試験管)に採取した細胞を吐出し、遠心分離機にセットして所定の回転数で分離する。そして、試験管を遠心分離機から取り出し、試験管から上清を捨て、採取目的の細胞やリンパ球を得る。 First, the blood to which the anticoagulant is added is diluted twice with physiological saline, and the specific gravity separation liquid is appropriately dispensed into a round bottom test tube, and the blood dilution liquid is layered on the specific gravity separation liquid so as not to become turbid. . Subsequently, the round-bottom test tube is carried to a centrifuge and set in the centrifuge to adjust the balance as necessary. Subsequently, specific gravity separation is performed at a predetermined number of revolutions, and the test tube is taken out of the centrifuge with extreme care so that the layer separated by specific gravity does not become turbid, and the target layer to be sampled separated by specific gravity is removed from the test tube. Collect with a Pasteur pipette. Next, the collected cells are discharged into a test tube (V-bottom test tube) into which physiological saline has been injected in advance as a washing solution, set in a centrifuge, and separated at a predetermined number of rotations. Then, the test tube is taken out from the centrifuge, and the supernatant is discarded from the test tube to obtain cells and lymphocytes to be collected.
上記のとおり、血液から細胞やリンパ球を分離する作業には、複雑かつ精密な操作が要求され人的負担も大きいため、技術及びコストの観点から、また作業精度の観点からも、別途の手段が望まれていた。 As described above, the work of separating cells and lymphocytes from blood requires complicated and precise operations and requires a large human burden. Therefore, separate means are required from the viewpoint of technology and cost and from the viewpoint of work accuracy. Was desired.
上記の状況に鑑みて、本発明は、全血を遠心分離に供し、細胞やリンパ球等、目的とする成分を確実に得るための自動装置を提供することを目的とする。 In view of the above situation, an object of the present invention is to provide an automatic device for subjecting whole blood to centrifugation and reliably obtaining a target component such as cells and lymphocytes.
発明者は前記課題を解決するために検討を進め、遠心分離機と、サンプル収納部と、人の手に代わって一連の動作を行う動作部とを装置筐体内に備え、制御部で遠心分離機及び動作部の動作を制御することによって、血液サンプルから特定の成分を分離するための一連の操作を自動的に行うことのできる装置を提供することに着想した。さらに発明者は検討を進め、遠心分離機の防護壁面の一部に透視窓を設け、透視窓の外側に撮像装置を配置し、また、遠心ローターのバケットを挟んで撮像装置と対置する位置に光源を配置する構成に想到した。かかる構成によって、バケットに挿入された遠心管の内容物を明瞭に撮影することが可能となり、遠心管の中で比重分離された血液の界面位置を確実に検出して所望の画分のみを確実に採取可能であることを見出し、本発明を完成した。 The inventor has proceeded with studies to solve the above-described problems, and includes a centrifuge, a sample storage unit, and an operation unit that performs a series of operations on behalf of a human hand, and the control unit performs centrifugation. It was conceived to provide a device capable of automatically performing a series of operations for separating a specific component from a blood sample by controlling the operation of the machine and the operation unit. Further, the inventor has proceeded with the study, provided a transparent window in a part of the protective wall of the centrifuge, arranged the imaging device on the outside of the transparent window, and placed it at a position facing the imaging device across the bucket of the centrifugal rotor. The inventors came up with a configuration in which a light source is arranged. Such a configuration makes it possible to clearly photograph the contents of the centrifuge tube inserted into the bucket, and reliably detects only the desired fraction by detecting the interface position of the blood separated in specific gravity in the centrifuge tube. The present invention was completed.
すなわち本発明は、自動血液分離装置であって、
筐体と、筐体の内部又は外部に備えられた制御部とを有し、
前記筐体の内部に、遠心分離機と、サンプル収納部と、動作部と、駆動部と、を備え、
前記動作部は、少なくとも試験管保持機構と自動ピペット機構とを有し、
前記駆動部は、前記遠心分離機及び前記サンプル収納部の上部空間内で前記動作部を移動させ、
前記遠心分離機は、周囲側面の一部に透視窓が設けられた防護壁面を有し、前記透視窓の外側に、当該透視窓を通して前記遠心分離機の内部を撮像可能な撮像装置が備えられており、
前記制御部が、前記遠心分離機、前記動作部、前記駆動部及び前記撮像装置を制御するものに関する。
That is, the present invention is an automatic blood separation device,
A housing and a control unit provided inside or outside the housing;
A centrifuge, a sample storage unit, an operation unit, and a drive unit are provided inside the housing.
The operating unit has at least a test tube holding mechanism and an automatic pipette mechanism,
The drive unit moves the operation unit in an upper space of the centrifuge and the sample storage unit,
The centrifuge has a protective wall surface provided with a see-through window on a part of a peripheral side surface, and an imaging device capable of taking an image of the inside of the centrifuge through the see-through window is provided outside the see-through window. And
The said control part is related with what controls the said centrifuge, the said operation part, the said drive part, and the said imaging device.
前記遠心分離機はスウィングローター式遠心分離機であることが好ましい。 The centrifuge is preferably a swing rotor centrifuge.
また、前記遠心分離機の内部に光源を備え、前記撮像装置と前記光源とは、前記遠心分離機のバケットを挟んで対置されていることが好ましい。 Moreover, it is preferable that a light source is provided inside the centrifuge, and the imaging device and the light source are opposed to each other with a bucket of the centrifuge interposed therebetween.
また本発明の自動血液分離装置は、前記筐体が通気口を有し、当該通気口にはHEPAフィルターが備えられ、前記遠心分離機は上面に固定された蓋面と、底面とを有し、前記蓋面及び底面の各々に開口が設けられており、前記遠心分離機の内部には、前記開口を通じてHEPAフィルターを通過した空気のみが通気される、前記のいずれかに記載の自動血液分離装置に関する。 In the automatic blood separation device according to the present invention, the casing has a vent, the vent has a HEPA filter, and the centrifuge has a lid surface fixed to the top surface and a bottom surface. The automatic blood separation according to any one of the above, wherein an opening is provided in each of the lid surface and the bottom surface, and only air that has passed through the HEPA filter is vented through the opening in the centrifuge. Relates to the device.
また本発明の自動血液分離装置は、前記遠心分離機の内部への物品の出し入れが、前記遠心分離機の蓋面の開口のみを通じて行われることが好ましい。 In the automatic blood separation apparatus of the present invention, it is preferable that the articles are taken into and out of the centrifuge only through the opening on the lid surface of the centrifuge.
また本発明の自動血液分離装置は、前記動作部が、試験管を保持可能な試験管保持機構と、先端にピペットチップを装着し吸引及び吐出を行う自動ピペット機構と、廃液瓶に繋がるチューブを有し吸引のみを行う吸引機構と、を有することが好ましい。 Further, in the automatic blood separation apparatus of the present invention, the operating part includes a test tube holding mechanism that can hold a test tube, an automatic pipette mechanism that attaches a pipette tip to a tip and performs suction and discharge, and a tube connected to a waste liquid bottle. And a suction mechanism that performs only suction.
本発明によれば、従来、人が行っていた一連の操作を自動的に実行することができるため、人的負担が少なく、また、作業精度のブレなく確実に血液から所望の細胞やリンパ球を分離することができる。また本発明によれば、遠心分離機の外に設けられた撮像装置で比重分離後の試験管を撮影することによって、遠心管内のサンプルの状態(界面の位置)を検出することが可能であり、目的とする成分のみを確実に採取することができる。また撮像装置を遠心機の防護壁の外側に配置することで、汚染のリスクが少なくメンテナンス性にも優れる。 According to the present invention, since a series of operations conventionally performed by a person can be automatically executed, human burden is reduced, and desired cells and lymphocytes are reliably obtained from blood without fluctuations in work accuracy. Can be separated. Further, according to the present invention, it is possible to detect the state of the sample in the centrifuge tube (position of the interface) by photographing the test tube after the specific gravity separation with an imaging device provided outside the centrifuge. Only the target component can be reliably collected. Further, by arranging the imaging device outside the protective wall of the centrifuge, there is less risk of contamination and excellent maintainability.
以下、本発明に係る自動血液分離装置について実施の形態を挙げ、添付の図1〜図9を参照しながら説明する。なお、本明細書において、X軸方向は装置の奥行き方向、Y軸方向は装置の左右方向、Z軸方向は装置の上下方向をそれぞれ意味している。また各図面において、同一の構成には同じ符号を付し、説明を省略することがある。 Hereinafter, an automatic blood separation device according to the present invention will be described with reference to FIGS. In this specification, the X-axis direction means the depth direction of the device, the Y-axis direction means the left-right direction of the device, and the Z-axis direction means the up-down direction of the device. Moreover, in each drawing, the same code | symbol is attached | subjected to the same structure and description may be abbreviate | omitted.
図1は本発明の自動血液分離装置1の正面内部を模式的に表した図である。自動血液分離装置1は、装置全体を覆う筐体2を有し、筐体2の内部に、遠心分離機3、サンプル収納部4、動作部5、駆動部6を備える。筐体2は、一部又は全部がステンレス等で構成される箱型の装置外装であり、上部側面に、ファンを内蔵しHEPAフィルター7を収容する通気口8が設けられている。通気口8から採り入れられた外気は、筐体内部の各部分を通過し、排気口9から排出される。遠心分離機3については後に詳述する。
FIG. 1 is a diagram schematically showing the inside of the front of the automatic
サンプル収納部4には、患者や被験者から採取した血液が入った採血管及び/又は試験管、バランス調整用の空チューブ等の試験管類、比重液、細胞洗浄液等の各種液体、各種器材(使い捨てピペットチップ、U底試験管、V底試験管等)を収納可能で、筐体2に出し入れ可能なサンプルラック10が納められる。サンプルラック10はサンプルや試験管、ピペットチップなどを一体のラックに収容する形態でもよいし、器材等を種類別に収容する複数のラックからなるものとしてもよい。なお、本発明の自動血液分離装置1には、専用の使い捨てチップ、U底試験管、V底試験管等を用いてもよいし、市販の器材を使用することもできる。サンプルラック10はラックレール11に載置されており、モーターの動作に応じてラックレール11上をX軸方向に移動可能である。
The
動作部5は、3本の動作アーム5a、5b、5cを有し、3本の動作アームは一括して駆動部6に支持されている。動作部5は、駆動部6に支持されて遠心分離機3及びサンプル収納部4の上部空間を移動可能である。図1の例では動作部5はX軸及びY軸方向に移動可能であるが、装置を構成する各機器の配置によっては、動作部5をY軸方向のみに移動可能とすることもできる。
The
駆動部6はY軸レール12に組み付けられており、動作部5は、駆動部6の動作に応じて、Y軸レール12に沿って移動することができる。Y軸レール12は支持体13に取り付けられており、支持体13はX軸レール14上に載置されている。つまり、動作部5及び駆動部6は、支持体13に支持された状態でX軸レール上を移動することができる。すなわち動作部5は、X軸方向の移動とY軸方向の移動の組み合わせによってXY平面内の任意の位置に移動可能である。動作部5の3本の動作アームは一括して駆動部6に支持されているため、X軸方向及びY軸方向には3本が一括して移動するが、Z軸方向の移動(後述)では、各アームが独立して制御される。
The
動作部5について説明する。動作アーム5aは試験管保持機構であり、制御部からの指示に応じて、アームの下端に試験管を嵌合保持、及び、保持解除することができる。試験管保持機構5aは、所定の位置に移動して下端に試験管を嵌合し、試験管を嵌合保持した状態で移動し、所定の位置で保持解除する動作を行う。この動作によって、例えば、サンプル収納部4から遠心分離機3へ、又は、遠心分離機3からサンプル収納部4へと試験管を搬送する。また、サンプル収納部4(サンプルラック10)の中で試験管の位置を移動させることもできる。
The
動作アーム5bは、自動ピペット機構であり、下端には使い捨てピペットチップが嵌合装着される。自動ピペット機構5bは、シリンジポンプ(不図示)と連結されており、制御部で制御されるシリンジポンプの動作に応じて、吸引及び排出を行う。自動ピペット機構5bは、サンプルラック10に予めセットしてある使い捨てピペットチップを下端に装着し、所定位置に移動して液体の吸引又は排出を行い、所定の動作後には通路18の位置に移動して使い捨てピペットチップを脱離する動作を行う。このような動作によって、自動ピペット機構5bは、血液の比重分離を行った後に試験管から目的の細胞を吸引することや、吸引した細胞を洗浄用の別の試験管に排出すること等の機能を担う。
The
動作アーム5cは、吸引機構であり、下端には使い捨てピペットチップが嵌合装着される。吸引機構5cには筐体2の下部に設置される廃液ボトル15に繋がる廃液チューブ(不図示)が接続されている。また、動作アーム5cは吸引ポンプ(不図示)と接続されており、吸引動作のみを行い、比重分離後の不要成分や洗浄液等を吸引して排出する際に用いられる。
なお、動作アーム5a、5b、5cは、図示される順番に配置される必要はなく、機能や配線等に応じて任意の配置順とすればよい。
The
Note that the
筐体2の最下部には、廃液ボトル15、洗浄液ボトル16、ゴミ箱17が配置される。ゴミ箱17の上部には通路18が設けられており、使い終わった使い捨てピペットチップや試験管は、通路18を通じてゴミ箱17に投入される。自動血液分離装置1の筐体2において、ゴミ箱17、廃液ボトル15、洗浄液ボトル16を収容する部分には、その他の部分と区切り板を設けた上で、筐体の前面パネルに扉を設け、装置の使用者が任意に開け閉めできるようにすることも好ましい。また筐体の最下部にはダンパー19が設けられ、遠心分離機3内を通過した空気は、ダンパー19で風向、風速を調整されてから排気口9を通じて外部に排出される。
A
遠心分離機3とサンプル収納部4との間に、洗浄液溜め部20が備えられる。洗浄液溜め部20は円筒状の液体貯留部であり、底面近傍に供給口21が備えられている。供給口21は洗浄液ボトル16とチューブで接続されており、制御部からの指令に応じて供給口21から洗浄液が吐出され、洗浄液溜め部20に洗浄液が供給される。自動ピペット機構5bないし吸引機構5cが、必要に応じて洗浄液溜め部20に供給された洗浄液を吸引する。
A cleaning
図2は自動血液分離装置1の側面内部を模式的に表した図である。筐体2の下部は上部よりも前面に張り出しており、張り出し部分の上面には、コントロールパネル(図3、30)及びサンプル収納部4へ物品を出し入れするための開閉自在な小扉(図3、31)が設けられている。
FIG. 2 is a diagram schematically showing the inside of the side surface of the automatic
筐体2の上部の内部には、動作部5の各アームを支持する駆動部6が組み付けられた支持体13、及び、X軸レール14が収容されている。駆動部6はZ軸方向には不動である。一方、各動作アーム(図示は動作アーム5c)は、それぞれが電動スライダを備え、駆動部6に支持された状態でZ軸方向に移動可能である。例えば、動作アーム5cの外面と駆動部6の内面とに互いに係合する螺旋溝を設け、動作アーム5cが回転することによって駆動部6に対してZ軸方向に移動できるようにする。動作部5は、3本の動作アーム5a、5b、5cを含むが、それぞれの動作アームが独立してZ軸方向に移動可能である。
Housed in the upper part of the
筐体2の上部の内部、背面側には仕切りパネル22が設けられ、仕切りパネル22の背面には、基板を含む制御部(不図示)が納められている。通気口8は仕切りパネル22の前後にわたるように設けられ、仕切りパネル22の前面及び背面のいずれにもHEPAフィルターを通った清浄な空気が供給されるようになっている。
A
筐体2の下部には、遠心分離機3、サンプル収納部4、ダンパー19、ゴミ箱17、洗浄液ボトル15が配置されている。サンプル収納部4の内部で、サンプルラック10はX軸方向に延在するラックレール11の上に載置されており、ラックレール11の上をX軸方向に移動することができる。つまり、駆動部6のY軸方向の動きと、サンプルラック10のX軸方向の動きとを組み合わせることによって、動作部5は、サンプルラック10の任意の位置に載置されたサンプルや試験管やピペットチップにアクセス可能である。なお、サンプルラック10のX軸方向の動きに加えて、或いは、サンプルラック10のX軸方向の動きに代替して、X軸レール14に沿う動作部5及び駆動部6の移動を利用することもできる。
At the lower part of the
図3は自動血液分離装置1の上面を示す模式図である。筐体2の前方上面にコントロールパネル30が設けられている。また、サンプル収納部4へ物品を出し入れするための開閉自在な小扉31が設けられている。その他の構成は上記で説明されている。遠心分離機3については次に詳述する。
FIG. 3 is a schematic view showing the upper surface of the automatic
図4は本発明の自動血液分離装置の遠心分離機3(停止中)を示す模式図である。遠心分離機3は、スウィングローター式遠心分離機であり、ローター41はモーター40に接続する回転軸42に支持されている。ローター41は試験管44を収容可能なバケット43を両端に有する。バケット43は、図面の例では理解容易のため2本のみが示されているが、公知の構成に従って、4本、6本、8本等とすることができる。またバケット43は、各バケットに試験管を1本収容する形態でもよいし、2本以上を収容する構成としてもよい。但し、撮像(後述)のため、回転半径方向には試験管が重複せず、1本のみが配置される構成とすることが好ましい。
FIG. 4 is a schematic diagram showing the centrifuge 3 (stopped) of the automatic blood separation apparatus of the present invention. The
ローター41の周囲側面には防護壁面45が設けられている。防護壁面45は内面に塩化ビニルライニングを設けたステンレス等の素材からなり、ローター41の全周囲を覆うように構成される。防護壁面45は透視窓46を有し、透視窓46は透明のガラス等により封止されている。透視窓46の外側には、遠心分離機3の内部を撮像できる撮像装置47が配置される。撮像装置47は例えばデジタルビデオカメラである。また、遠心分離機内部のバケット43を挟んで撮像装置47と対置する位置に、光源48が配置される。光源48は、撮像装置47の方向に光を供給することができる。バケット43の側壁のうち撮像装置47及び光源48と対置する面は、少なくとも一部が透明素材で構成されるか、少なくとも一部に開口が設けられており、バケット43に挿入された試験管44を、撮像装置47で撮影することができる。
A
遠心分離機3の上面には蓋面49が設けられ、蓋面49は防護壁面45にネジ止め等で固定されている。また蓋面49には開口50が設けられる。開口50は、ピペットチップや試験管が通過可能な大きさの開口である。例えば、直径30mm〜60mm程度の円形穴や、1辺の長さが30mm〜60mm程度の四角形の穴である。開口50は、バケット43の真上となる位置、すなわち、バケット43の回転軌跡に対応する蓋面49上の位置であればどこに設けても構わない。図示された態様では蓋面49の奥手方向(図3、50参照)に設けられているが、撮像装置47と光源48を結ぶ線上に開口50を設けることも好ましい。蓋面49における開口50の数は1つでも複数でも良いが、1つであることが好ましい。
A
本発明の自動血液分離装置では、遠心分離機内への試験管や各種サンプル、液体の出し入れは、原則としてすべて蓋面に設けられた開口のみを通じて行われる。かかる構成とすることによって、遠心分離機の外部から内部への埃や液体の侵入を防ぎ、また遠心分離機の内部からの飛沫の飛散による装置内の汚染を防止することができる。 In the automatic blood separation apparatus of the present invention, the test tube, various samples, and the liquid are put into and out of the centrifuge in principle only through the opening provided on the lid surface. By adopting such a configuration, it is possible to prevent dust and liquid from entering the inside of the centrifuge from the inside, and to prevent contamination in the apparatus due to splashing of the splash from the inside of the centrifuge.
遠心分離機3の底面には排気口51が設けられている。排気口51はダンパー19(図1、図2)に通じている。排気口51からは、空気のほか、万一試験管が破損した場合には試験管の内容物等も排出される。遠心分離機3の回転中には、蓋面の開口50が吸気口となり、開口50から底面の排気口51に至る空気流が形成される。前記のとおり、自動血液分離装置1には通気口8からHEPAフィルター7を通過した空気が供給されるため、遠心分離機3の内部を通過する空気も、HEPAフィルターを通過した空気のみとなる。つまり、遠心分離機3を含む筐体2の内部全体を、HEPAフィルター通過空気のみで満たすことが可能であり、清浄度クラス3(JIS B 9220、ISO14644−1)のクリーンルームと同等の環境とすることができる。
An
図5は本発明の自動血液分離装置の遠心分離機3(回転中)を示す模式図である。回転中は、試験管44を収容するバケット43が遠心力によって外側に振られ、水平に達した状態で回転する。回転数や時間は任意に設定することができるが、例えば、全血からリンパ球を分離しようとする場合、比重1.077の比重液を用いて、15mL容試験管(直径18mm)で1500回転、35分の遠心分離条件とすることができる。回転中は、撮像装置47及び光源48は作動していない。
FIG. 5 is a schematic view showing the centrifuge 3 (during rotation) of the automatic blood separation apparatus of the present invention. During rotation, the
図6は撮像装置47による撮像中の状態を示す模式図である。撮像時には回転は停止しており、透視窓46を通じて撮像装置47が試験管44を撮影する。試験管44は背後から光源48によって照らされているため、明るく鮮明な画像が得られる。
FIG. 6 is a schematic diagram showing a state during imaging by the
図7は本発明の自動血液分離装置の制御ブロック図である。制御部100は、駆動部モータードライバ101、ラックレールモータードライバ102、試験管保持機構モータードライバ103、自動ピペット機構モータードライバ104、吸引機構モータードライバ105、X軸レールモータードライバ106、シリンジポンプモータードライバ107を有し、駆動部6、サンプルラック10、試験管保持機構5a、自動ピペット機構5b、吸引機構5cの位置及びシリンジポンプの動作を制御する。撮像装置ドライバ108は撮像装置47の動作を制御する。遠心器ステッピングモータードライバ109は、遠心分離機3のモーター40の速度及びバケット43の位置を制御する。
FIG. 7 is a control block diagram of the automatic blood separation apparatus of the present invention. The
上記のうち、駆動部モータードライバ101、ラックレールモータードライバ102、試験管保持機構モータードライバ103、自動ピペット機構モータードライバ104、吸引機構モータードライバ105、X軸レールモータードライバ106は、位置決め機構である。すなわち、駆動部6(動作アーム5)のX軸及びY軸方向の位置、サンプルラック10のX軸方向の位置、また、試験管保持機構5a、自動ピペット機構5b及び吸引機構5cのZ軸方向の位置が、これらのモータードライバで制御される。
Among the above, the drive
また自動ピペット機構モータードライバ104とシリンジポンプドライバ107は協調し、自動ピペット機構5bの先端に装着される使い捨てピペットチップで、シリンジポンプの動作量分の液体を吸引ないし吐出する。
In addition, the automatic pipette
また吸引ポンプ120及び洗浄液ポンプ121、ファン123も制御部100で制御されている。吸引ポンプ120は吸引機構5cと接続されており、吸引動作を行う。洗浄水ポンプ121は、制御部からの指令に応じて洗浄液溜め部20に洗浄液を供給する。
The
コントロールパネル30から、遠心分離の条件(速度、時間)、比重液の量等、比重分離の各種パラメータが入力され、メインマイコンにインプットされる。インプットされた情報に応じて、メインマイコンから各モーター制御マイコンを通じて前記の各モータードライバに指令が送られる。また、吸引ポンプ、洗浄液ポンプ及びファンが起動される。モータードライバ109を通じて遠心分離機のステッピングモーターが動作される。
Various parameters for specific gravity separation, such as centrifugation conditions (speed, time), the amount of specific gravity liquid, and the like are input from the
なお、各電動スライダ及びステッピングモーターには位置確認機構が設けられており、動作中の各部の現在位置をメインマイコンに送信している。 Each electric slider and stepping motor is provided with a position confirmation mechanism, and the current position of each part in operation is transmitted to the main microcomputer.
次に、図8及び図9を参照して、本発明の自動血液分離装置を用いて血液から細胞分離を行うための一連の動作の概要を説明する。本発明の自動血液分離装置では、大別して2つの方法によって血液分離操作を行うことができる。一つは、遠心分離機内部で血液と比重液を重層する工程を実行する方法であり、もう一つは、サンプルラック上で血液と比重液を重層する工程を実行する方法である。 Next, an outline of a series of operations for separating cells from blood using the automatic blood separation device of the present invention will be described with reference to FIGS. In the automatic blood separation apparatus of the present invention, blood separation operations can be performed roughly by two methods. One is a method of executing the step of overlaying blood and specific gravity liquid inside the centrifuge, and the other is a method of executing the step of overlaying blood and specific gravity solution on the sample rack.
図8は、遠心分離機内部で血液と比重液を重層する工程を実行する場合の動作フローチャートである。先ず、ステップS1の前に、操作者が電源を入れると、制御部メインマイコン、ファン123、吸引ポンプ120、洗浄液ポンプ121が立ち上がる。操作者は、コントロールパネル30から各種情報を入力する。図8のステップS1において所定の初期化処理を行う。初期化処理としては、コントロールパネル30から入力された情報に基づく各種パラメータの確認、サンプルラック10に載置されたサンプル、比重液等の各種液体及び各種器材(U底試験管、V底試験管、使い捨てピペットチップ等)の位置及び数量の確認、動作部5及び遠心分離機3のバケット43の所定の初期位置への移動等がある。また、必要数のU底試験管中に所定量の比重液が分注され、同じくV底試験管中に所定量の洗浄液(水又はPBS等)が分注される。
FIG. 8 is an operation flowchart in the case of executing the step of layering blood and specific gravity liquid inside the centrifuge. First, before the step S1, when the operator turns on the power, the control unit main microcomputer, the
ステップS2にて、U底試験管及びV底試験管をサンプルラック10から遠心分離機3に移動する工程を行う。この工程は、前工程で比重液が分注されたU底試験管と、比重分離後に目的画分を採集するためのV底試験管とを、遠心分離機3のバケット43に挿入し、セットする工程である。
In step S2, a process of moving the U-bottom test tube and the V-bottom test tube from the
ステップS2の具体的な動作としては、サンプルラック10(ラックレール電動スライダ11)と駆動部6(駆動部電動スライダ6)との協調動作によって、動作アーム5a(試験管保持機構)を、サンプルラックに載置された目的の試験管上の位置に移動する。続いて、試験管保持機構電動スライダ5aが作動して、サンプルラック10に載置された試験管の口に動作アーム5aの下端が接する位置まで動作アーム5aが下降する。動作アーム5aの下端で試験管を嵌合保持した後、再び試験管保持機構電動スライダ5aが作動して、動作アーム5aが上昇する。続いて駆動部電動スライダ6が作動し、動作アーム5aは遠心分離機3の開口50の真上まで移動する。また同時に、遠心分離機3のバケット43のチューブのうち、動作アーム5aによって搬送されてくる試験管を受けるべきチューブが、遠心分離機3の開口50の真下に位置するよう、遠心分離機ステッピングモーター40が動作する。次いで、試験管保持機構電動スライダ5aが作動して、試験管を保持したままバケット43の位置まで下降し、バケット43で試験管の保持を解除する。その後、試験管保持機構電動スライダ5aが作動して、動作アーム5aを上昇させ、続いて駆動部電動スライダ6が作動して元の位置に戻る。この動作を繰り返すことによって、所定のU底試験管及びV底試験管を遠心分離機3内に移動させる。
As a specific operation in step S2, the
ステップS3にて、血液重層工程を行う。この工程は、前ステップS2で遠心分離機内にセットされた比重液入りU底試験管に、血液(サンプル)を重層する工程である。なお、人の手によって血液分離作業を行う場合には、全血を約2倍に希釈した上で比重分離を行うが、本発明の装置によれば希釈工程は不要であり、患者や被験者から採取した血液を、そのまま分離作業に供することができる。 In step S3, a blood overlaying process is performed. This step is a step of overlaying blood (sample) on the specific gravity liquid-containing U-bottom test tube set in the centrifuge in the previous step S2. In addition, when performing blood separation work by human hands, the specific gravity separation is performed after diluting whole blood about twice, but according to the apparatus of the present invention, a dilution step is unnecessary, and it is possible to remove from the patient or subject. The collected blood can be subjected to separation work as it is.
ステップS3の具体的な動作としては、まず、サンプルラック10(ラックレール電動スライダ11)と駆動部6(駆動部電動スライダ6)との協調動作によって、動作アーム5b(自動ピペット機構)を、サンプルラックに載置されている未使用の使い捨てピペットチップの上に移動し、続いて、自動ピペット機構電動スライダ5bが作動して降下し、サンプルラック10に載置された使い捨てピペットチップの一つを先端に装着し、再び上昇する。続いて、サンプルラック10(ラックレール電動スライダ11)と駆動部6(駆動部電動スライダ6)との協調動作によって、動作アーム5b(自動ピペット機構)を、サンプルラックに載置された、血液を収容する所定の試験管上の位置に移動する。次いで、自動ピペット機構電動スライダ5bが作動して、血液を収容する試験管中に降下する。次いで、シリンジポンプ電動スライダの動作によって、ピペットチップ内に所定量の血液を吸引する。ピペットチップ内に血液を保持した状態で動作アーム5bが上昇し、続いて駆動部電動スライダ6及び/又はX軸レール電動スライダ14が作動し、動作アーム5bを遠心分離機3の開口50の真上まで移動させる。また同時に、遠心分離機3内のバケット43に収容されたU底試験管の一つが遠心分離機3の開口50の真下に位置するよう、遠心分離機ステッピングモーター40が動作する。次いで、自動ピペット機構電動スライダ5bが作動して、動作アーム5bを所定の位置まで下降させる。次いで、シリンジポンプ電動スライダの動作によって、ピペットチップ内に保持されていた血液を吐出することによって、U底試験管に予め入れられている比重液の上に血液を重層する。その後、自動ピペット機構電動スライダ5bが作動して、動作アーム5bを上昇させ、続いて駆動部電動スライダ6及び/又はX軸レール電動スライダ14が作動して、元の位置に戻る。元の位置に戻る前に、通路18の上で停止し、通路18上でピペットチップを脱離してもよい。この動作を繰り返して、所定数の血液をそれぞれ異なるU底試験管中に重層する。
As a specific operation of step S3, first, the
ステップS4は比重分離工程である。ステップS3の結果、遠心分離機3のバケット43には、比重液と血液とが重層されたU底試験管が保持されている。必要に応じてバランス調整を行った後に、所定のプロトコルに従った回転数(加速度)及び時間で遠心分離を行う。具体的には、制御部100からの指令に従って遠心分離機ステッピングモーター40が作動する。
Step S4 is a specific gravity separation step. As a result of step S3, the
ステップS5にて目的層の認識及び採取を行う。ステップS5は、比重分離された血液を収容するU底試験管を、撮像装置によって撮像し、画像解析によって試験管中で比重分離されたサンプルの界面位置を検出し、検出された界面位置情報に基づいて目的層を吸引採取し、V底試験管に移す工程である。本発明の装置を用いた分離方法はこのステップS5に特徴があり、比重分離後の試験管を1本毎に撮影することによって、より正確かつ確実に目的の細胞を含む層のみを採取することができる。 In step S5, the target layer is recognized and collected. In step S5, the U-bottom test tube containing the blood separated in specific gravity is imaged by the imaging device, the interface position of the sample separated in specific gravity in the test tube is detected by image analysis, and the detected interface position information is obtained. In this step, the target layer is collected by suction and transferred to a V-bottom test tube. The separation method using the apparatus of the present invention is characterized by this step S5, and only the layer containing the target cell is collected more accurately and reliably by photographing each test tube after the specific gravity separation. Can do.
ステップS5の具体的な動作としては、ステップS4の比重分離工程の終了後、照明48が点灯し、ステッピングモーター40の動作によって、撮像対象である試験管を収容するバケット43が、撮像装置47の略正面(照明48と撮像装置47との間)に移動される。次いで撮像装置47が作動し、試験管を撮影する。撮影した画像は撮像装置ドライバ108からメインマイコンに送られ、画像解析によって試験管内の液体の界面位置(目的層の位置)が算出される。次いで、未使用のピペットチップを装着した自動ピペット機構5bが作動し、自動ピペット機構5bにて目的層を吸引採取する。この際の自動ピペット機構5bの吸引量は、前記で算出した界面位置情報がシリンジポンプの動作量に変換されることによって、決定される。採取した目的層は、予めバケット43に収容されている洗浄液入りV底試験管に排出される。なお、吸引から排出まで、自動ピペット機構5bはXY平面内を移動せず、バケット43の移動によってU底試験管からV底試験管への移し替え作業が進行する。血液サンプル毎にこの操作を繰り返して、比重分離された各血液サンプルの目的層を各別々のV型試験管に移す。
As a specific operation in step S5, after the specific gravity separation process in step S4 is completed, the
ステップS6は、採取細胞と洗浄液とをV型試験管内で混和する工程である。ステップS6は、ステップS5と同時に行われてもよい。ステップS6の動作は具体的には、自動ピペット機構5bをV型試験管内に位置させ、シリンジポンプを作動させて吸引と排出を数回繰り返すことによって混和を行う。
Step S6 is a step of mixing the collected cells and the washing solution in a V-shaped test tube. Step S6 may be performed simultaneously with step S5. Specifically, the operation in step S6 is performed by positioning the
ステップS7は、軽遠心工程である。ステップS6において混和した採取細胞と洗浄液とを、ステップS7で軽遠心することによって、採取細胞を沈殿させ、洗浄液と、採取細胞に付随して混入した残渣等とを上澄みとする。必要に応じて、遠心分離の前にバランス調整を行う。ステップS7の動作は、具体的には、制御部100からの指令に従って遠心分離機ステッピングモーター40が作動する。ステップS7の結果、目的の採取細胞はV底試験管の底部に沈殿し、洗浄液及び残渣が上澄みとなる。
Step S7 is a light centrifugation process. The collected cells and the washing solution mixed in step S6 are lightly centrifuged in step S7 to precipitate the collected cells, and the washing solution and the residue mixed with the collected cells are used as a supernatant. If necessary, adjust the balance before centrifugation. Specifically, in the operation of step S7, the
ステップS8は、上澄み吸引・廃棄工程である。この工程では、ステップS7において上澄みとして分離された層を廃棄する。ステップS8の動作は具体的には次のとおりである。まず、洗浄液層(上澄み)と採取細胞層(沈殿)とを収容するV底試験管の一つが、遠心分離機ステッピングモーター40の動作によって、遠心分離機3の開口50の真下に移動される。同時に、駆動部6及び/又はX軸レール電動スライダ14の動作によって、動作アーム5c(吸引機構)が開口50の上に移動される。なお、動作アーム5cの先端には新しいピペットチップが装着されている。次いで、吸引機構電動スライダ5cが作動して動作アーム5cが下降し、V底試験管内の上澄みを吸引する。動作アーム5cの吸引機構はチューブで廃液ボトル15に繋がっており、吸引された上澄みはチューブを通って廃液ボトル15に廃棄される。所定量を吸引した後、再び吸引機構電動スライダ5cが作動して動作アーム5cを上昇させる。必要に応じて、動作アーム5c先端のピペットチップを交換する。ピペットチップの交換は、ステップS3における自動ピペット機構5bの場合と同様の手順で行うことができる。この動作を繰り返して、全てのV底試験管から上澄みを吸引廃棄する。ステップS8の結果、V底試験管に、採取細胞(少量の洗浄液に浮遊していてもよい)が残る。
Step S8 is a supernatant suction / discard process. In this step, the layer separated as the supernatant in step S7 is discarded. Specifically, the operation in step S8 is as follows. First, one of the V-bottom test tubes containing the washing liquid layer (supernatant) and the collected cell layer (precipitation) is moved directly below the
ステップS9は、U底試験管及びV底試験管を遠心分離機内からサンプルラックに取り出す工程である。この工程では、ステップS8で得られた、目的の採取細胞を収容するV底試験管のほか、遠心分離機3内に存在する全ての試験管を遠心分離機内から取り出す。ステップS9では、ステップS1の動作を逆順に実行することによって、動作アーム5a(試験管保持機構)を用いて、サンプルラック10にU底試験管及びV底試験管を移動させる。
Step S9 is a step of taking the U-bottom test tube and the V-bottom test tube from the centrifuge into the sample rack. In this process, in addition to the V-bottom test tube containing the target collection cell obtained in step S8, all the test tubes existing in the
ステップS10は目的細胞の採取であり、この工程は人の手により行う。ステップS9の結果、サンプルラック10には目的細胞が収集されたV底試験管が載置された状態になる。このV底試験管から、目的細胞を得る。
Step S10 is collection of the target cells, and this step is performed manually. As a result of step S9, the
なお、上記は動作の概要を説明したものであって、必要に応じて、記載されていない各種動作を行う。例えば、ピペットチップの交換、洗浄、廃棄、吸引、バケット位置の調整等を各段階にて実行する。 The above is an outline of the operation, and various operations not described are performed as necessary. For example, pipette tip replacement, cleaning, disposal, suction, bucket position adjustment, and the like are executed at each stage.
図9は、サンプルラック上で血液と比重液を重層する工程を実行する場合の動作フローチャートである。ステップS20、ステップS30以外は、図8に沿って説明した動作と同様であり、説明を省略する。 FIG. 9 is an operation flowchart in the case of executing the step of overlaying blood and specific gravity liquid on the sample rack. Except for step S20 and step S30, the operation is the same as that described with reference to FIG.
ステップS20は、サンプルラック10上で実行される、血液重層工程である。ステップS20の具体的な動作としては、まず駆動部電動スライダ6及び/又はX軸レール電動スライダ14が作動して、動作アーム5b(自動ピペット機構)をサンプルラック10の未使用使い捨てピペットチップ上に移動させる。続いて、自動ピペット機構電動スライダ5bが作動して動作アーム5bを降下させ、先端にピペットチップを装着する。次いで、予めサンプルラック10に載置された血液サンプルを収容する試験管(採血管)の位置に動作アーム5bが移動し、シリンジポンプが動作して自動ピペット機構5bの先端のピペットチップ内に、所定量の血液サンプルを吸引する。ピペットチップ内に血液を保持した状態で、再び、駆動部電動スライダ6及び/又はX軸レール電動スライダ14が作動し、サンプルラック10上の別の位置に載置された比重液入りU底試験管の位置に動作アーム5bを移動させる。動作アーム5bがU底試験管の上に移動した後、シリンジポンプが動作してU底試験管内に血液を吐出することによって、比重液の上に血液を重層する。血液を吐出した後、動作アーム5bは通路18上に移動し、ピペットチップを脱離する。この動作を繰り返すことによって、サンプルラック10上の各U底試験管中の比重液に、各血液サンプルを重層する。
Step S <b> 20 is a blood layer process performed on the
ステップS30は、比重液と血液とが重層されたU底試験管と、V底試験管とを遠心分離機3内に移動させる工程である。V底試験管には、予め洗浄液を分注しておくことも好ましい。U底試験管及びV底試験管の移動の具体的な動作については、図8のステップS2で説明されたものと同様にして実行できる。
Step S <b> 30 is a step of moving the U-bottom test tube and the V-bottom test tube in which the specific gravity solution and the blood are layered, into the
前述の各動作は、制御部のメインマイコンから各モーター制御マイコンへの指令に基づいて行われる。また、各部の位置情報が各部からメインマイコンにフィードバックされ、各部の現在位置を確認しながら動作が実行される。また、 Each operation described above is performed based on a command from the main microcomputer of the control unit to each motor control microcomputer. Further, the position information of each part is fed back from each part to the main microcomputer, and the operation is executed while checking the current position of each part. Also,
前述の一連の作業によれば、人の手を用いることなく自動的に血液の分離作業を実行することが可能であり、作業精度、作業負担の点で大きな利点がある。また、ほとんどの作業が遠心分離機の内部で実行されるため、汚染やコンタミネーションのリスクが低く、安全な方法を提供することができる。 According to the above-described series of operations, it is possible to automatically perform the blood separation operation without using a human hand, and there is a great advantage in terms of operation accuracy and operation load. In addition, since most of the work is performed inside the centrifuge, the risk of contamination and contamination is low, and a safe method can be provided.
1 自動血液分離装置
2 筐体
3 遠心分離機
4 サンプル収納部
5 動作部
6 駆動部
8 通気口
10 サンプルラック
11 ラックレール
12 Y軸レール
14 X軸レール
19 ダンパー
40 モーター
41 ローター
43 バケット
44 試験管
45 防護壁
46 透視窓
47 撮像装置
48 光源
49 蓋面
50 開口
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記筐体の内部に、遠心分離機と、サンプル収納部と、動作部と、駆動部と、を備え、
前記動作部は、少なくとも試験管保持機構と自動ピペット機構とを有し、
前記駆動部は、前記遠心分離機及び前記サンプル収納部の上部空間内で、前記動作部を移動させ、
前記遠心分離機は、周囲側面の一部に透視窓が設けられた防護壁面を有し、前記透視窓の外側に、当該透視窓を通して前記遠心分離機の内部を撮像可能な撮像装置が備えられており、
前記制御部が、前記遠心分離機、前記動作部、前記駆動部及び前記撮像装置を制御する、自動血液分離装置。 A housing and a control unit provided inside or outside the housing;
A centrifuge, a sample storage unit, an operation unit, and a drive unit are provided inside the housing.
The operating unit has at least a test tube holding mechanism and an automatic pipette mechanism,
The drive unit moves the operation unit in an upper space of the centrifuge and the sample storage unit,
The centrifuge has a protective wall surface provided with a see-through window on a part of a peripheral side surface, and an imaging device capable of taking an image of the inside of the centrifuge through the see-through window is provided outside the see-through window. And
The automatic blood separation device, wherein the control unit controls the centrifuge, the operation unit, the driving unit, and the imaging device.
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