JP3220702U

JP3220702U - 自動細胞選別機器

Info

Publication number: JP3220702U
Application number: JP2019000104U
Authority: JP
Inventors: 黄▲ヅ▼庭; 夏春華; ▲チャン▼哲輝
Original assignee: 長盛科技股▲分▼有限公司
Priority date: 2018-12-28
Filing date: 2019-01-16
Publication date: 2019-03-28
Anticipated expiration: 2029-01-16
Also published as: TWM579797U

Abstract

【課題】手動作業による誤差を回避して、細胞回収率を効果的に向上可能な自動細胞選別機器を提供する。【解決手段】遠心分離により層を分離済みの血液２０が収容された第１容器１０に対し血液抽出を実施する自動細胞選別機器であって、動作可能な抽出端を備える血液抽出ユニット、観察可能領域を通じて第１容器１０における血液分離層の特徴を識別し、血液抽出ユニットが血液２０内の所定の分離層を抽出するよう制御する撮像処理・制御ユニット４０、及び、第１容器１０を撮像処理・制御ユニット４０と補光ユニット５０の間に配置して当該第１容器を補光する補光ユニットを含む。【選択図】図５

Description

本考案は医療機器に関し、特に、自動細胞選別機器に関する。

末梢血単核細胞（ＰｅｒｉｐｈｅｒａｌＢｌｏｏｄＭｏｎｏｎｕｃｌｅａｒＣｅｌｌ，ＰＢＭＣ）にはリンパ球（Ｌｙｍｐｈｏｃｙｔｅ）と単核細胞（Ｍｏｎｏｃｙｔｅｓ）が含まれる。現在、末梢血単核細胞の分離には、主としてＦｉｃｏｌｌ−Ｐａｑｕｅによる分離操作法が用いられている。即ち、市販の分離溶液セット（ＦｉｃｏｌｌＰａｑｕｅ）と血中成分間の密度差、及び遠心分離速度の違いを利用することで、血液を上から順に血漿層（ＢｌｏｏｄＰｌａｓｍａ）、末梢血単核細胞層、分離溶液層（ＦｉｃｏｌｌＰａｑｕｅＬａｙｅｒ）及び赤血球沈殿層の各層に分離することができる。そして、当該末梢血単核細胞層の位置を手動で観察及び判定した後、電動ピペットを操作して遠心分離管から末梢血単核細胞層を抽出する。また、末梢血単核細胞層の含有量は、血漿層、分離溶液層及び赤血球沈殿層に比べて少ないため、安定した細胞回収率が保たれるよう、抽出プロセスにおいては極めて精密な操作手段が必要となる。

ところが、手動で抽出する場合、操作者は長期的なトレーニング（約３ヶ月）を要する他、操作者の経験や識別、操作方式（例えば、電動ピペットの抽出速度）の違いによって分離層の抽出純度が左右されてしまう。このことから、細胞回収率はわずか４０〜６０％にとどまっており、明らかに改善の余地がある。

従来の細胞選別装置を開示する文献としては、特許文献１がある。特許文献１には、一対の電極と、複数の微細孔を有した平板状の絶縁体からなり、前記微細孔の底面に特定物質と結合性を有する認識分子を配置した細胞選別容器と、電源と、を備えた細胞選別装置であって、前記電源が細胞固定用電源と、細胞取り出し用電源を有することを特徴とする細胞選別装置と、前記細胞選別装置を用いた細胞選別方法であって、細胞選別領域に細胞を導入し、前記微細孔内に前記細胞を固定し、細胞表面の特定物質と前記認識分子を結合反応させた後、細胞表面の特定物質と前記認識分子とが結合していないかあるいは結合力の弱い細胞を前記微細孔から取り出す、または、前記細胞のうち細胞表面の特定物質と前記認識分子が強く結合した細胞を微細孔に残すことが開示されている。

特開２００９−２７３４５９公報

特許文献１に開示の細胞選別装置によれば、特定物質を産生する細胞を、一度に大量かつ短時間で簡便に選別し、更には細胞表面の特定物質と認識分子における結合力の大きさにより細胞選別を効率的に行うことができる。しかしながら、上記特許文献１に開示の細胞選別装置は、細胞回収率を効果的に向上させることはできなかった。

本考案の主たる目的は、手動作業による誤差を回避して、細胞回収率を効果的に向上可能な自動細胞選別機器を提供することである。

上記の目的を達成すべく、本考案は、遠心分離により層を分離済みの血液が収容された第１容器に対し血液抽出を実施する自動細胞選別機器であって、当該第１容器が観察可能領域を備え、当該自動細胞選別機器は、動作可能な抽出端を備える血液抽出ユニット、撮像レンズと処理制御装置を含み、当該処理制御装置が前記撮像レンズと前記血液抽出ユニットにそれぞれ電気的に接続されており、前記撮像レンズが、前記観察可能領域を通じて前記第１容器の血液分離層の特徴を取得して血液分離層画像情報を生成し、前記処理制御装置が前記血液分離層画像情報を受信し、比較分析して制御情報を生成し、前記処理制御装置が、前記抽出端に当該血液中の所定の分離層を抽出させるよう制御すべく、前記制御情報を前記血液抽出ユニットに送信する撮像処理・制御ユニット、及び前記撮像処理・制御ユニットに面して設置される補光ユニットであって、前記第１容器を前記撮像処理・制御ユニットと当該補光ユニットの間に配置して当該第１容器を補光する補光ユニット、を含む自動細胞選別機器を提供する。

更に、前記補光ユニットはバックプレートと光源を含み、当該光源が当該バックプレートに設けられており、前記撮像レンズによって鮮明な血液分離層の特徴画像が取得されるよう、前記処理制御装置は、前記血液分離層画像情報に基づいて光源の補光色温度、補光強度又は補光時間を調整する。

本発明の一実施例において、前記撮像処理・制御ユニットは血液分離層の状態をリアルタイム監視し、前記抽出端の抽出動作又は位置を即座に調整するとの効果を取得すべく、リアルタイム取得した前記血液分離層画像情報に基づいて前記制御情報を調整する。

本発明の他の実施例において、前記撮像処理・制御ユニットが外部から信号を受信することで、前記制御装置は当該信号の指示に基づいて前記血液抽出ユニットの動作を制御する。

本発明で開示する自動細胞選別機器の操作が容易となるよう、本発明の実施例では、前記撮像処理・制御ユニットに電気的に接続される操作ユニットを更に含む。当該操作ユニットは、使用者が前記撮像処理・制御ユニットに命令を送信するための操作インターフェースを備える。

具体的に、前記操作ユニットは、前記撮像処理・制御ユニットの電気的な接続状態を制御するためのスタートキーを更に含み、当該スタートキーがオンになると、前記撮像処理・制御ユニットが電気的に接続状態となり、当該スタートキーがオフとなると、前記撮像処理・制御ユニットが電気的に非接続状態となる。

本発明の他の実施例において、前記自動細胞選別機器は、前記撮像処理・制御ユニットに電気的に接続されて操作命令、操作パラメータ、画像判定パラメータ等を蓄積可能な蓄積ユニットを更に含む。

また、本発明で開示する自動細胞選別機器の使用における利便性を高め、エラー率を低下させるために、本発明の他の実施例において、当該自動細胞選別機器は、前記撮像処理・制御ユニットに電気的に接続されて警告通知を発する警告ユニットを更に含む。

また、当該自動細胞選別機器は、前記血液抽出ユニットにより抽出された血液を収容するための第２容器を更に含む。これによれば、手順が自動化されるため、操作手順の簡略化及びサンプルの汚染回避との効果が実現される。

本考案の第１実施例の斜視図である。本考案の第１実施例に係る図１の透視図であり、機械の内部を示している。本考案の第１実施例に係る図２の透視図であり、第１容器、血液抽出ユニット、駆動モジュール、及び撮像処理・制御ユニットの位置関係を示している。本考案の第１実施例のシステムブロック図である。本考案の第１実施例に係る図３の部分拡大図であり、バックプレート、第１容器、血液抽出ユニット、及び撮像処理・制御ユニットの位置関係を示している。本考案の第１実施例に係る図５の動作図であり、血液抽出ユニットによる抽出作業の態様を示している。本考案の第１実施例のフローチャートである。

図１〜図５を参照して、本考案の第１実施例で提供する自動細胞選別機器は、遠心分離により層を分離済みの血液２０が収容された第１容器１０に対し血液抽出を実施する。当該血液は、上から順に血漿層２１、末梢血単核細胞層２２、分離溶液層２３及び赤血球沈殿層２４に分離された各層を有する。且つ、当該第１容器１０は観察可能領域１１を備える。当該自動細胞選別機器は、動作可能な抽出端３１を備える血液抽出ユニット３０、観察可能領域１１を通じて当該第１容器１０における血液分離層の特徴を識別し、前記抽出端３１が前記血液２０内の所定の分離層を抽出するよう制御する撮像処理・制御ユニット４０、及び、前記撮像処理・制御ユニット４０に面して設置される補光ユニット５０であって、前記第１容器１０を前記撮像処理・制御ユニット４０と当該補光ユニット５０の間に配置して当該第１容器を補光する補光ユニット５０、を含む。本実施例において、前記所定の分離層とは末梢血単核細胞層２２のことである。ただし、その他の実施形態において、所定の分離層は血漿層や赤血球沈殿層であってもよい。

前記第１容器１０は透光性材料からなる透明な容器であって、前記観察可能領域１１が構成される。

前記血液抽出ユニット３０は、前記抽出端３１に連結されて当該抽出端３１が移動するよう駆動する駆動モジュール３２を更に含む。駆動モジュール３２は、ステッピングモータ、ギヤ、スライドレール及びスライドブロックからなる群の少なくとも１つ又はこれらの組み合わせを含むがこれに限らない。したがって、抽出端３１は、駆動モジュール３２によってＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向の動作ストロークを有し、第１容器１０内の血液２０に対し抽出作業を実施すべく任意に移動可能である。

前記抽出端３１はピペット（Ｐｉｐｅｔｔｅ）であり、内部の真空状態を選択的に調節して液体を抽出又は排出するよう撮像処理・制御ユニット４０により制御される。

前記撮像処理・制御ユニット４０は、撮像レンズ４０１と処理制御装置４０２を含む。当該処理制御装置４０２は、前記撮像レンズ４０１と前記血液抽出ユニットにそれぞれ電気的に接続されている。撮像レンズ４０１は、電荷結合素子（ＣｈａｒｇｅＣｏｕｐｌｅｄＤｅｖｉｃｅ，ＣＣＤ）イメージセンサや相補型ＭＯＳ（ＣｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙＭｅｔａｌ−ＯｘｉｄｅＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ，ＣＭＯＳ）イメージセンサとしてもよいが、これらに限らない。また、当該撮像処理・制御ユニット４０には蓄積ユニット４１と操作ユニット４２がそれぞれ電気的に接続されており、操作ユニット４２が操作インターフェース４３を備えている。蓄積ユニット４１は、起動命令、抽出パラメータ、数値条件及び分離層範囲パラメータを蓄積可能である。例えば、血液２０の各検体や特殊な血液分離状況に対応すべく、使用者は操作インターフェース４３を通じて末梢血単核細胞層２２の対応位置を設定し、蓄積ユニット４１に蓄積することが可能である。また、その他の実施形態において、使用者は、操作ユニット４２を用いて手動で当該血液抽出ユニット３０の動作を操作し、関連のデータを当該蓄積ユニット４１に記録してもよい。次回の血液２０の抽出時には、当該蓄積ユニットから前記データが呼び出され、自動的に血液２０の抽出作業が実施される。

更に、当該撮像処理・制御ユニット４０には、当該撮像処理・制御ユニット４０からの異常命令を受信した場合に警告通知を発する警告ユニット４４が電気的に接続されている。前記異常命令とは、検体の異常、計器の故障及びその他関連の異常状態とすればよいが、これらに限らない。また、警告通知はランプ又は操作インターフェース４３上での表示とすればよいが、これらに限らない。

このほか、撮像処理・制御ユニット４０には、起動命令を当該撮像処理・制御ユニット４０に送信するためのスタートキー４５が更に電気的に接続されている。これにより、操作過程が簡単且つスピーディーになるだけでなく、通常は血液抽出に関与しない人員であっても操作フローの全容を容易に理解可能となる。本実施例において、スタートキー４５は当該操作インターフェース４３に表示されて操作される。また、その他の実施例において、スタートキー４５は物理キーとしてもよい。

前記補光ユニット５０はバックプレート５１と光源５２を含み、当該光源５２が当該バックプレート５１に設けられている。且つ、光源５２は、前記撮像レンズ４０１によって鮮明な血液分離層の特徴画像が取得されるよう、当該撮像処理・制御ユニット４０の反対側において当該第１容器１０に対し補光を照射する。また、その他の実施例では、補光ユニット５０をコントラストユニットに置き換えてもよい。当該コントラストユニットはバックプレートのみを備え、且つ、当該バックプレートに前記所定の分離層を際立たせる対比色を選択する。これにより、バックプレートが所定の分離層を際立たせるコントラスト背景となるため、前記撮像処理・制御ユニット４０はより容易に当該血液分離層の特徴を識別可能となる。なお、バックプレート５１のサイズが第１容器１０の全体を覆うか一部を覆うかについては限定しない。

上記部材の組み合わせは機械Ａの内部空間に配置される。また、機械Ａ自体はスモークテストの実施後に、安全キャビネット（図示しない）に直接組み付けて操作可能とされる。

本実施例の具体的実施形態について図７を参照する。まず、使用者は前記スタートキー４５を押下して分離血液抽出手順を開始する。次に、前記撮像レンズ４０１が観察可能領域１１を通じて前記第１容器１０の血液分離層の特徴（図５参照）を取得し、血液分離層画像情報を生成する。このとき、光源５２が前記撮像処理・制御ユニット４０の反対側において前記第１容器１０に補光を照射しているため、撮像処理・制御ユニット４０は末梢血単核細胞層２２の関連位置及び範囲をはっきりと取得可能である。

続いて、前記処理制御装置４０２は前記血液分離層画像情報を受信して比較分析し、制御情報を生成する。当該処理制御装置４０２により取得された血液分離層画像情報を比較分析した結果、当該血液分離層の特徴が不明瞭又は不鮮明な画像である場合には、前記撮像レンズ４０１が鮮明度の良好な血液分離層の特徴画像を改めて取得できるよう、当該処理制御装置４０２は光源５２の補光の色温度、光強度又は補光時間を調整する。詳細には、血液中の脂肪及びその他成分の比率は人によって異なり、遠心分離された血液の分離状態や透光率にも違いが生じる。そのため、当該光源５２から発せられる光線を特定の色温度に限ってしまうと、血液分離層の範囲を際立たせることが難しくなる。そこで、前記処理制御装置４０２は光源５２から発せられる光線の補光色温度を自動調整する（例えば、光学フィルタを通す）ことで、血液の分離層をより容易且つ鮮明に区別可能とする。

続いて、前記処理制御装置４０２は、前記駆動モジュール３２が前記抽出端３１を移動させるよう制御すべく、前記制御情報を前記血液抽出ユニット３０に送信する。これにより、当該抽出端３１は迅速且つ正確に前記第１容器１０内の末梢血単核細胞層２２の適切な位置まで移動して、当該血液２０内の末梢血単核細胞層２２（図６参照）を抽出する。血液抽出ユニット３０による抽出過程では、前記抽出端３１の抽出動作又は位置が即座に調整されるよう、撮像処理・制御ユニット４０が血液分離層の状態をリアルタイム監視する。これにより、血液分離層（即ち、末梢血単核細胞層２２）の抽出純度が保証される。

最後に、抽出端３１により抽出した血液２０（即ち、末梢血単核細胞層２２）を第２容器（図示しない）に装填する。上述したように、本考案の自動細胞選別機器は、全自動の血液分離層抽出方式を提供する。実際に測定したところ、細胞回収率は８０％にも達し、手動作業の誤差に起因する細胞回収率の過度の低下が効果的に解決された。

Ａ機械
１０第１容器
１１観察可能領域
２０血液
２１血漿層
２２末梢血単核細胞層
２３分離溶液層
２４赤血球沈殿層
３０血液抽出ユニット
３１抽出端
３２駆動モジュール
４０撮像処理・制御ユニット
４０１撮像レンズ
４０２処理制御装置
４１蓄積ユニット
４２操作ユニット
４３操作インターフェース
４４警告ユニット
４５スタートキー
５０補光ユニット
５１バックプレート
５２光源

Claims

分離済みの血液が収容された第１容器に対し血液抽出を実施する自動細胞選別機器であって、当該第１容器は観察可能領域を備え、当該自動細胞選別機器は、
動作可能な抽出端を備える血液抽出ユニット、
撮像レンズと処理制御装置を含み、当該処理制御装置が前記撮像レンズと前記血液抽出ユニットにそれぞれ電気的に接続されており、前記撮像レンズが、前記観察可能領域を通じて前記第１容器の血液分離層の特徴を取得して血液分離層画像情報を生成し、前記処理制御装置が前記血液分離層画像情報を受信し、比較分析して制御情報を生成し、前記処理制御装置が、前記抽出端を移動させて当該血液中の所定の分離層を抽出するよう制御すべく、前記制御情報を前記血液抽出ユニットに送信する撮像処理・制御ユニット、及び
前記撮像処理・制御ユニットに面して設置される補光ユニットであって、前記第１容器を前記撮像処理・制御ユニットと当該補光ユニットの間に配置して当該第１容器を補光する補光ユニット、を含む自動細胞選別機器。
前記撮像処理・制御ユニットは、前記抽出端の抽出動作又は位置が即座に調整されるよう、血液分離層の状態をリアルタイム監視する請求項１に記載の自動細胞選別機器。
前記撮像処理・制御ユニットは、前記血液抽出ユニットの動作を制御すべく外部から信号を受信する請求項２に記載の自動細胞選別機器。
更に、操作ユニットを含み、当該操作ユニットは前記撮像処理・制御ユニットに電気的に接続されており、且つ、使用者が操作するための操作インターフェースを備える請求項１に記載の自動細胞選別機器。
前記操作ユニットは、前記撮像処理・制御ユニットの電気的な接続状態を制御するためのスタートキーを更に含み、当該スタートキーがオンになると、前記撮像処理・制御ユニットが電気的に接続状態となり、当該スタートキーがオフとなると、前記撮像処理・制御ユニットが電気的に非接続状態となる請求項４に記載の自動細胞選別機器。
更に、前記撮像処理・制御ユニットに電気的に接続される蓄積ユニットを含む請求項１に記載の自動細胞選別機器。
更に、前記撮像処理・制御ユニットに電気的に接続されて警告通知を発する警告ユニットを含む請求項１に記載の自動細胞選別機器。
更に、前記血液抽出ユニットにより抽出された血液を収容するための第２容器を含む請求項１に記載の自動細胞選別機器。
前記補光ユニットは、バックプレートと光源を含み、当該光源が当該バックプレートに設けられており、前記撮像レンズによって鮮明な血液分離層の特徴画像が取得されるよう、前記処理制御装置は、前記血液分離層画像情報に基づいて光源の補光色温度、補光強度又は補光時間を調整する請求項１〜８のいずれかに記載の自動細胞選別機器。