JP5875739B2 - マルチプレーンミキサ・セパレータ（ｍｐｍｓ）システム - Google Patents

Description

本開示の実施態様は、撹拌機／ミキサに関し、特に、実施態様は、混合用とともに、相分離、沈殿、分注などの追加の機能を実行するための、マルチプレーンミキサ・セパレータ（multi plane mixer and separator）システムに関する。

混合には、より均質なシステムを得るために不均質な系を操作することを伴う。撹拌は、それによって混合が達成することのできる手段の一つである。混合は、熱交換および物質移動を結果として生じることがある。複数の液体または個体を混合する工程に使用される機器は、タンク／容器／フラスコを使用する。この混合工程は、混合される物質に対して、ある量のせん断力を発揮する。

混合に使用される機器はミキサと呼ばれる。ミキサは、所望の出力、および出力を取得する上で付属する制限に基づいて、その構造において異なっている。ミキサは、一般に、１つの相（液体、固体、気体）を主連続相中に分散させることができる。ロータまたはインペラは、ステータと呼ばれる静止構成要素と共に、混合しようとする溶液を収納するタンク内か、または溶液を通過させるパイプ内で使用される。インペラまたはロータを使用すると、せん断力が生成され、それによって２つの非類似の物質の均質化のためのイネーブラとして作用する。例えば、高せん断ミキサは、乳濁液、懸濁液、リオゾル（液体中に分散された気体）、および粒状製品を作成するのに使用することができる。それは、接着材、化学、薬品、およびプラスチックの各産業において、乳化、均質化、微粉化、および分散のために使用されている。

代替的に、ミキサには、モータに接続されたスターラ（stirrer）を設けて、要求の速度で物質を撹拌するためにスターラを駆動することができる。スターラは、複数のブレードを備えてもよく、液体または個体を混合するためのモータを使用して、時計方向または反時計方向に回転させられる。従来式の方法においては、異なる濃度の液体が、頂部から底部へ、またはその逆に液体を移動させることによって混合され、したがって、1自由度だけを有するスターラのために、液体を混合するパターンは、１つのパターンだけに限られる。均一な混合を得るためには、高速スターラによって激しい撹拌が誘起され、それは、移動粒子の強い乱流、すなわち高い速度と、分子にかかるせん断力を生じさせることになる。

ベッセル内の液体の循環およびせん断は、圧力と真空の特定の組合せによって発生させることができる。混合が、圧力および真空なしに行われる場合には、液体混合ベッセルの適当な寸法、割合、および内部構造を使用して、縦方向および横方向の運動の良好な組み合わせを、経済的に得ることができる。この組合せは、例えば、異なる濃度の液体を均質に混合させることが要求されるとき、その用途の要件に適するように選ぶ必要がある。

様々な形態のミキサはまた、生物学実験室およびバイオテクノロジ産業において使用されており、その例としてはボルテックスミキサ（vortex mixer）がある。それは、垂直向きで、わずかに中心からずれて装着されたカップ型ゴムピースに取り付けられた、ドライブシャフトを備える、電気モータからなる。モータが動くと、ゴムピースは、円運動で急速に振動する。試験管またはその他の適当な容器がゴムカップに押し込まれると、運動が内部の液体に伝達されて、渦が生成される。

磁気スターラまたは磁気ミキサは、回転磁場を利用して、液体内に浸漬されたスターバー（stir bar）を高速にスピンさせて液体をかきまぜる、実験室装置の別の例である。回転磁場は、液体を含むベッセルの下方に設置された、１つの回転磁石によるか、または１組の静止電磁石によるかのいずれかで生成してもよい。磁気スターラは、液体を加熱するためのホットプレートまたはその他の手段を含むことが多い。その他のそのような例としては、ホモジナイザ、オービタルシェーカ（orbital shaker）などがある。

従来技術における現行のミキサは、高い速度、乱流、せん断力および泡立て（frothing）を生成することがわかっている。これらのすべての因子は、生化学的／生物学的成分に損傷を与える可能性があるとともに、そのために、バイオテクノロジ産業およびバイオメディカル産業においては望ましくない。例えば、蛋白質のような、いくつかの生化学成分が、泡立てによって酸化されるか、または変性する可能性がある。乱流は、せん断力の影響によって損傷を受ける可能性のある細胞や組織などの、生きた生物学的サンプルを混合する間に、特に不都合となる可能性がある。現在、せん断および乱流の影響は、マイルドな界面活性剤などの外因性添加剤を使用することによって低減することができる。生物学的サンプルにおいては、そのような添加剤を使用することは、有毒であり、望ましくない可能性がある。

前述の考察に照らして、効率的な混合のための改良型システムを提供することが必要である。本開示は、少なくとも２種の同相または異相を、乱流または泡立ちを発生させることなく混合することができるとともに、混合工程の後に必要な場合には、相分離、沈殿および分注の機能もさらに実行することのできる、多目的システムに関する。

本開示の実施態様は、本開示において権利請求されているシステムを提供することによって、複数面内で動作して、追加の利点を有する複数の機能を実行することのできる自動化システムを提供する。
追加の特徴および利点が、本開示の技法によって実現される。本開示のその他の実施態様および観点が、本明細書に詳細に記述されており、それらは権利請求された開示の一部とみなされる。

本開示の一実施態様は、複数機能を実行することのできる、自動化されたマルチプレーンミキサ・セパレータ（ＭＰＭＳ）システムを提供する。このシステムは、ＭＰＭＳシステム用のベースを形成するように構成された、所定の形状のベースフレームを含む。ＭＰＭＳシステムを回転させるために、モータが、ベースフレームに装着されている。ボールジョイント機構が、リンクを使用してモータに固定されており、ボールジョイント機構の他端が、フォークに結合されている。フォークは、Ｙ形フォークであり、１つのクロスベアリングが、フォークのリムの上端に固定されている。容器保持フレームが、バーを用いてフォークに接続されており、前記容器保持フレームは、ベースフレームに対して最大１２０°まで、またはユーザが指定する任意の角度まで、傾けることができる。さらに、このシステムには、容器保持フレームに脱着可能に装着することのできる、所定の形状の容器、またはＭＰＭＳ容器が設けられている。

本開示の一実施態様においては、一対のバーがベースフレーム上に装着されるとともに、少なくとも１つのクロスベアリングが、クロスリンクを用いて各バーの上端に固定されており、バー上のクロスベアリングとフォークはユニバーサルジョイントを形成する。
本開示の一実施態様においては、少なくとも１つの位置センサが、ボールジョイント機構の位置を特定するためにボールジョイント機構上に設けられており、その位置センサは、コントローラとインターフェイスされている。

本開示の一実施態様においては、ブッシュベアリングを備えるリニアモーションベアリングは、リンクアセンブリを用いて容器保持フレームに結合されて、容器保持フレームをベースフレームに対して最大１２０°まで傾ける。
本開示の一実施態様においては、リンクアセンブリは、回転対偶（revolute pair）を形成する、一対の第１のリンクと第２のリンク、およびリニアモーションベアリングに結合されて、ＭＰＭＳ容器を選択的に昇降させるモータを含み、モータはコントローラとインターフェイスされている。

本開示の一実施態様においては、撹拌容器の上昇角度を制御するために、少なくとも１つの位置センサが容器保持フレーム上に設けられ、位置センサはコントローラとインターフェイスされている。
本開示の一実施態様においては、モータはコントローラとインターフェイスされており、モータの速度および回転方向は、要件に基づいてコントローラによって制御される。

本開示の一実施態様においては、ＭＰＭＳ容器は、湾曲頂面と平坦底面とを含み、ＭＰＭＳ容器の平坦底面は、所定の形状と寸法の複数の突起を含み、ＭＰＭＳ容器内の液体の均一な混合を促進する。突起の形状は、三角形、正方形、長方形、円形、楕円形およびバッフルの内の少なくとも１種である。
本開示の一実施態様においては、ＭＰＭＳ容器は、半円形入口および漏斗形出口と、コントローラとインターフェイスされて、ＭＰＭＳ容器内外への物質の流れを制御する、少なくとも１つのバルブとを含む。

本開示の一実施態様においては、ＭＰＭＳシステムは、任意選択でチャンバ内に封入されており、ＭＰＭＳ容器は、任意選択で無菌状態とされ、好ましくは生物学的サンプルに対して無菌状態とされ、チャンバ内に設けられてチャンバの温度を測定する、少なくとも１つの温度センサが設けられて、該温度センサは、チャンバの温度を所定の限度内に維持するためのコントローラとインターフェイスされている。温度センサが混合媒体と接触できない状況においては、較正方法を制御回路に使用して、所望の温度を管理する。
本開示の一実施態様においては、容器保持フレームは、ボールジョイント機構および制御の支援によって、時計回り、および反時計回りの両方に回転する。それはまた、任意の面に沿って回転するようにプログラムされている。

本開示の一実施態様においては、容器保持フレームは、任意所望の角度および面に沿って回転するようにプログラムすることができる。
前述の要約は、例証のためだけのものであり、いかなる意味でも限定を意図するものではない。上述の例証のための観点、実施態様、および特徴に加えて、さらなる観点、実施態様、および特徴が、図面と以下の詳細な説明を参照することによって明白になるであろう。

開示の新規な特徴および特性が、添付の特許請求の範囲に記載されている。しかしながら、開示自体、およびそれに加えて、好ましい使用の形態、さらなる目的およびその利点は、添付の図と合わせて読めば、以下の例証用の実施態様の詳細な説明を参照することによって最もよく理解されるであろう。次に、１つまたは２つ以上の実施態様を、例としてのみ、添付の図を参照して説明するが、それらの図において、同一の参照番号は同一の要素を表わす。

図１ａは、本開示のＭＰＭＳシステムの斜視図である。 図１ｂは、ＭＰＭＳシステムの拡大分解図である。 図２は、チャンバ内に封入されたＭＰＭＳシステムのブロック図である。 図３ａは、本開示のＭＰＭＳ容器の斜視図である。 図３ｂは、本開示のＭＰＭＳ容器の底面図である。 図４ａ〜４ｄは、異なる濃度の液体を混合するためのＭＰＭＳ容器の様々な面位置を示す図である。 図４ｅは、容器保持フレームがベースフレームに対して９０°傾斜したときの、ＭＰＭＳ容器の位置を示す図である。 図５は、本開示のＭＰＭＳシステムと関連する、間質血管細胞群（ＳＶＦ：Stromal Vascular Fraction）処理装置を示す図である。

これらの図は、例証の目的だけで、本開示の実施態様を記述している。当業者は、以下の説明から、本明細書に記載された構造および方法の代替的実施態様を、本明細書に記載する開示の原理から逸脱することなく、使用できることを容易に理解するであろう。

詳細な説明
本開示の実施態様は、物質／成分の混合の後に、必要に応じて混合、相分離、沈殿、分注などの複数の用途を有する、自動化マルチプレーンミキサ・セパレータ（ＭＰＭＳ）システムを開示する。このシステムは、２種類の材質／物質／成分の混合が必要となる、任意の産業において使用することができる。より具体的には、このシステムは、乱流およびせん断力を誘起することなく物質／成分の混合を実施する必要のある場合に、使用することができる。乱流およびせん断力なしに物質の混合が行われる産業の例は、生きた細胞または生物学的サンプルが使用または処理される、バイオテクノロジ、バイオメディカルおよびバイオケミカルの各産業にはほとんど見られない。

本開示のＭＰＭＳシステムの応用の１つは、生物学的サンプルの処理が必要とされる、バイオテクノロジおよびバイオメディカルの産業にある。サンプルの処理は、様々な理由によって、混合、またはＭＰＭＳシステムの機能の１つを有効に使用して所望の出力を得ることのできる、サンプリング、試験、生物学的製品、細胞ベース製品の製造、分離、培養、その他などである可能性がある。
生物学的サンプルは、生物学的組織、細胞およびその他の任意の生物学的成分を含むことができる。一方で、生物学的組織の例としては、それに限定はされないが、脂肪、胎盤、滑膜組織、臍帯、臍帯血、骨髄、肝臓、膵臓などが挙げられる。生物学的サンプルの混合は、ほとんどは乱流を必要としない、様々な目的のものである可能性がある。

ＭＰＭＳシステムによって実行することのできる生物学的混合の異なるタイプには、それに限定はされないが、
−複数の混和性または非混和性の液体の均一な混合、
−溶媒中への溶質の溶出、
−液体内での粒子状固体の懸濁、
−液体緩衝剤による生物学的組織の洗浄、
−消化酵素を含有する液体緩衝剤による生物学的組織の消化／分解、
−液体緩衝剤／媒体内での細胞、ウィルスその他などの生物学的実在の懸濁、
−液体混合物または緩衝剤からの成長因子、サイトカイン、タンパク質または細胞集団などの特定／所望の生物学的成分の差分分離／選択／回収／清浄化／清澄化のための、抗体被覆ビーズ（antibody-coated beads）などの微粒子または親和性基質の混合。

本開示のＭＰＭＳシステムは、乱流なしに生物学的サンプルを混合するように設計されているのに対して、このシステムは、乱流を必要とする場合にも使用することができる。
ＭＰＭＳシステムの第２の機能的な観点は、相分離であり、それには限定されないが、次のものを含む：
−混合工程の間に物理的または化学的な相互作用を起こした、複数の非混和性液体混合物の分離。そのような例の１つは、脂肪組織からのデブリを含有する水性緩衝剤画分の分離である。
−異なる浮力濃度（buoyant density）の生物学的組織（例えば、脂肪および血液）の分離。

本装置の第３の機能的な観点は、沈殿であり、それに限定されないが、
−培養媒体／緩衝剤／当該技術において知られているその他の用剤に懸濁した、骨髄／臍帯血または細胞などの生物学的組織を含む可能性のある、緩衝剤からの細胞の分離。
−液体混合物または緩衝剤からの、成長因子、サイトカイン、タンパク質または細胞集団などの特定／所望の生物学的成分の選択／回収／清浄化／清澄化のための、微粒子／親和性基質複合体の沈殿。例えば、血液、骨髄、臍帯または消化組織。
第４の機能的な観点として、細胞／固体／微粒子などの、規定容積の異なる容器中への均一な分注が必要とされる、分注が挙げられる。

前述の内容は、以下に続く開示の詳細な説明がよりよく理解されるようにするために、本開示の特徴および技術的利点を大まかに概説したものである。本開示の追加の特徴および利点について、以下に説明するが、それらは本開示の特許請求の範囲の主題を形成する。当業者であれば、開示された概念および具体的な実施態様は、本開示の同目的を実施するための他の構造を修正または設計するための基礎として容易に使用できることを理解するはずである。また、当業者であれば、そのような等価な構造は、添付の特許請求の範囲に記載された開示の趣旨と範囲から逸脱しないことを認識するはずである。本開示の特性であると考えられる新規の特徴は、その組織および動作の方法の両方について、さらなる目的および利点といっしょに、添付の図と関連して考慮すれば、以下の説明からよりよく理解されるであろう。しかしながら、図のそれぞれは、例証と説明のためだけに提示されるものであり、本開示の限界の定義として意図されたものではないことを、明確に理解されたい。

この開示は、特に、ＭＰＭＳシステム、より具体的には異なる濃度の液体を混合するのに使用されるＭＰＭＳシステムを対象としている。
図１ａおよび１ｂは、ＭＰＭＳシステム（１００）の斜視図および分解図を示す、本開示の例示的実施態様である。システム（１００）は、システム（１００）のベースを形成するように構成された、所定の形状のベースフレーム（１０１）を含む。ベースフレーム（１０１）は、それには限定されないが、金属および非金属を含む群から選択される任意の材料で製作することができる。モータ（１０２）が、ＭＰＭＳシステム（１００）を回転させて混合をもたらすために、ＭＰＭＳシステム（１００）のベースフレーム（１０１）に装着される。モータ（１０２）は、好ましくは、電圧または電流を調整することによって速度を変える、ＤＣモータである。モータ（１０２）の１分当たり回転数（ＲＰＭ：Rotation per Minute）は、所望の混合速度によって規定される。システムには、ボールジョイント機構（１０３）が設けられて、その一端は、調節可能リンク（１０４）を介してモータ（１０２）に固定されており、ボールジョイント機構（１０３）の他端はフォーク（１０５）に固定されている。調節可能リンク（１０４）は、要求される混合角度当たり、０〜３０ｍｍのスケール範囲で変化させることができる。

ボールジョイント機構（１０３）は、ボールとソケットジョイントを含み、このボールジョイント機構（１０３）は、多面運動（multi-planar motion）を発生させるのを助ける、すべり嵌合をもたらす。フォーク（１０５）は、Ｙ形フォークであり、１つのクロスベアリングカップ（１０８）がフォーク（１０５）の各上端に結合されており、ＭＰＭＳシステム（１００）の指定された角度運動を得る。さらに、システム（１００）は、ベースフレーム（１０１）に装着された、一対のバー／ピラー（１０７）を含み、少なくとも１つのクロスベアリングカップ（１０８）が、クロスリンク（１０７ａ）を用いて各バー（１０７）の上端に固定されている。クロスベアリング（１０６）が、フォーク（１０５）と下部バー／ピラー（１０７）に結合されているクロスベアリングカップ（１０８）内に包囲されて、ユニバーサルジョイントを形成して、ボールジョイント機構の平面運動を多面運動に伝達して、混合のためにＭＰＭＳシステム（１００）を回転させる。

容器保持フレーム（１１０）は、クロスリンク（１０９）上にピボット支持されて、そのクロスリンク（１０９）は、ＭＰＭＳ容器（１１２）を保持するために、上部バー／ピラー（１１１）を用いて、Ｙ形フォーク（１０５）に接続されている。容器保持フレーム（１１０）は、最大１２０°まで傾くように構成されており、さらにこの角度は、ベースフレーム（１０１）に対して、ユーザ要件ごとに修正することができる。混合後に相分離工程が必要とされる実施態様の１つにおいて、容器保持フレーム（１１０）は、９０°まで傾斜させることができる。このシステムには、ＭＰＭＳ容器（１１２）と呼ばれる、容器が設けられている。ＭＰＭＳ容器は、所定の形状であり、混合のために、容器保持フレーム（１１１）上に脱着可能に装着されている。

本開示の一実施態様においては、モータ（１０２）は、コントローラ（２１８）（図２を参照）とインターフェイスされており、要件に基づいてモータ（１０２）の回転の速度と方向とを制御する。モータ（１０２）の速度と方向は、混合速度によって規定される。容器保持フレーム（１１０）は、時計回り、および反時計回りの両方に回転させることができ、コントローラ（２１８）によって制御される。

さらに、ＭＰＭＳシステム（１００）は、リンクアセンブリ（１１５）を用いて容器保持フレーム（１１０）に結合されたブッシュベアリング（１１４）を備えたリニアモーションベアリング（１１３）を含み、容器保持フレーム（１１０）をベースフレーム（１０１）に対して最大９０°まで傾斜させる。リンクアセンブリ（１１５）は、回転対偶を形成する、一対の第１のリンクと、第２のリンクとを含む。リニアモーションベアリング（１１３）は、モータ（１１６）に結合されて、ＭＰＭＳ容器（１１２）を選択的に昇降させる。そして、図２に示されるような、少なくとも１つの位置センサ（２２１）が、容器保持フレーム（１１０）上に設けられて、ＭＰＭＳ容器（１１２）の上昇の角度を制御する。本開示の一実施態様においては、モータ（１１６）および位置センサ（２２１）は、図２に示されるように、コントローラ（２１８）とインターフェイスされている。

本開示の一実施態様においては、容器保持フレーム（１１０）は、ベースフレーム（１０１）に対して最大１２０°まで傾斜するように構成されている。容器保持フレーム（１１０）の１２０°傾斜を達成するために、より長いリードスクリュー（lead screw）、より高いトルクと電力定格を備えるモータ（１１６）、異なる寸法のリンク（１１５）が、ＭＰＭＳシステム（１００）内に構成されている。容器保持フレーム（１１０）の１２０°傾斜は、それに限定はされないが、分溜（fractional distillation）および部分相分離を含む、前述の応用において使用され、容器（１１２）の複数の排出穴から様々な液体を注ぐ。
本開示の一実施態様においては、ＭＰＭＳ容器（１１２）は、ＭＰＭＳ容器（１１２）を容器保持フレーム（１１０）に係止する係止手段を有する。係止は、任意好適な係止機構によることができ、本開示の一観点においては、ＭＰＭＳ容器（１１２）は、ＭＰＭＳ容器（１１２）と容器保持フレーム（１１０）とをバネ力で係止するための、サイドリブ（side rib）とＪクランプ（J-Clamp）とを収納する。

図２は、ＭＰＭＳシステム（２００）のブロック図を示す、本開示の例示的実施態様である。ＭＰＭＳシステム（２００）は、調整された環境においてチャンバ（２１９）内に封入されている。少なくとも１つの温度センサ（２２０）が、チャンバ（２１９）内に設けられており、チャンバ（２１９）内の温度を測定し、該温度センサ（２２０）は、チャンバ（２１９）内の温度を所定の限度内に制御するためのコントローラ（２１８）とインターフェイスされている。本開示の実施態様の１つにおいては、チャンバ（２１９）は、それに限定はされないが、暖気循環、または赤外線の使用、加熱機構またはその他の知られている技術を含む群から選択される、好適な手段によって３７℃に維持される。

図３ａおよび３ｂは、ＭＰＭＳ容器（１１２）の斜視図および底面図を示す、本開示の例示的実施態様である。ＭＰＭＳ容器（１１２）は、湾曲頂面（１１２ａ）と平坦底面（１１２ｂ）とを含む。ＭＰＭＳ容器の平坦底面（１１２ｂ）は、乱流またはせん断力を発生させることなく均質な混合を促進するための、所定のパターンに配設された、所定のプロフィールの複数の突起（１１７）を備える。この突起（１１７）は、容器（１１２）内の液体の速度を低下させて、層流（lamellar flow）運動が維持される。この突起の寸法、距離、角度および配列のパターンは、流体の均質な混合を改善する。突起（１１７）の配列のパターンとともに、突起（１１７）の寸法、距離、角度は、均質な混合を促進するために、要件と応用に基づいて変化することになる。

本開示の一実施態様においては、突起（１１７）の形状は、それに限定はされないが、三角形、正方形、長方形、円形、楕円形およびバッフルを含む群から選択される。ＭＰＭＳ容器（１１２）は、さらに、ＭＰＭＳ容器（１１２）の両端に、半円形入口（１１２ｃ）と、漏斗形出口（１１２ｄ）とを含む。入口（１１２ｃ）は、混合のために入力／材料をＭＰＭＳ容器（１１２）中に受け入れるように構成され、出口（１１２ｄ）は、さらなる処理のために出力を送出するように構成されている。本開示の一実施態様においては、ＭＰＭＳ容器（１１２）の入口に設けられた半円形部分が、層流を促進する。ＭＰＭＳ容器（１１２）の出口に設けられた漏斗形の部分は、有効な相分離を可能にする。別の実施態様においては、出口は、それに限定はされないが、半円形、楕円形、長方形などを含む、その他の形状とすることもできる。入口バルブおよび出口バルブは、ピンチバルブによって制御される。

ＭＰＭＳ容器（１１２）は、それに限定はされないが、非金属および金属を含む群から選択される任意の材料で製作することができる。本開示の一実施態様においては、ＭＰＭＳ容器（１１２）は、ポリプロピレンまたはポリスチレンなどの合成プラスチックで製作される。ＭＰＭＳ容器（１１２）は、任意選択で無菌状態にされる。ＭＰＭＳ容器は、好ましくは、生物学的組織に対して無菌状態にされる。ＭＰＭＳ容器（１１２）の寸法は、応用によって決まる。
下記の表１は、ＭＰＭＳ容器（１１２）の寸法の様々な比を示している。しかしながら、表１に示されたこれらの寸法は、例証の目的だけのものであり、ＭＰＭＳの限定として解釈されるべきではない。容器の寸法は、要件に応じて変化させることができる。

図４ａ〜４ｄは、混合中のＭＰＭＳシステム（４００）の様々な面位置を示す、本開示の例示的実施態様である。

平面運動：
図１のＭＰＭＳシステム（１００）は、モータ（１０２）によって回転させられる。モータ（１０２）は、リンク（１０４）を介してボールジョイント機構（１０３）を回転させる。ボールジョイント機構（１０３）内のボールとソケットは、すべり嵌合を生じさせ、これは、平面運動を多面運動に伝達するのを助ける。ボールジョイント機構（１０３）に接続されたフォーク（１０５）は、その上端にクロスベアリングカップ（１０８）を備え、下部バー／ピラー（１０７）上に装着されたクロスベアリングカップ（１０８）とともにユニバーサルジョイントを形成することによってクロスベアリング（１０６）を収容し、フォーク（１０５）のクロスベアリングカップ（１０８）に連結されている上部ピラー／バー１１１を介して、モータから容器保持フレーム（１１０）へと回転運動を伝達する。このフォーク（１０５）は、ボールジョイント機構（１０３）が平面運動をするときに、多面運動を生成する。容器保持フレーム（１１０）に装着されたＭＰＭＳ容器（１１２）は、様々な混合結果に対して、様々な面位置で回転される。図４ａ〜４ｄは、異なる面運動におけるシステム４００を示す。

図４ｅは、相分離中の図１のＭＰＭＳ容器（１１５）の斜視図を示す、本開示の例示的な実施態様である。混合の工程後に、要求される場合には、コントローラ（２１８）（図２に示される）は、撹拌リフトモータ（１１６）を起動して、このモータ（１１６）は、リニアモーションベアリング（１１３）を回転させる。リニアモーションベアリング（１１３）の一端に接続されたブッシュベアリング（１１４）は、リンクアセンブリ（１１５）を押す。回転対偶として作用する、リンクアセンブリ（１１５）は、相分離のために、容器保持フレーム（１１０）をベースフレーム（１０１）に対して、垂直方向に最大９０°まで上昇させる。容器保持フレーム（１１０）上に設けられた、（図４ｅに示されるような）位置センサ（４２２）は、コントローラ（２１８）とインターフェイスされている。位置センサ（４２２）は、容器保持フレーム（１１０）の位置を特定し、所望の位置に達すると、コントローラ（２１８）は、撹拌リフトモータ（１１６）を停止する。相分離の例示的図解が図４ｅに示されている。

本開示の一観点において、ＭＰＭＳシステム（１００）は、ＣＡＭ機構とロータリジョイント機構の原理で作動する。ＭＰＭＳシステム（１００）は、ＣＡＭ機構によって駆動されるモータを備える、シングルピボット撹拌機構上で作動する。ＭＰＭＳ容器（１１２）は、Ｘ軸に沿ったカラー・ブッシュアセンブリ（collar and bush assembly）上に保持されて、モータ（１０２）を介して半回転運動を行い、ＭＰＭＳ容器（１１２）は、スイベル回転運動（swivel and rotary motion）のために、傾斜面上に装着される。

実施例：
ＭＰＭＳシステムの作動を、実施例を補助として説明する。しかしながら、この実施例は、ＭＰＭＳシステムに対する限定としてみなされるべきではない。この実施例において、ＭＰＭＳシステムは、生物学的サンプルを処理するのに使用される。しかしながら、同ＭＰＭＳシステムを、非生物学的サンプルの処理にも使用することができる。
ＭＰＭＳシステムは、組織を異なる緩衝剤溶液と混合して、混合物を撹拌し、続いて、水性の下層から脂肪質の上層の相分離を行う、間質血管細胞群（ＳＶＦ）処理装置（５００）に使用することができる。

図５Ａは、本開示のＭＰＭＳシステム（５０１）と関連する、間質血管細胞群（ＳＶＦ）処理装置５００を示す。ＳＶＦ処理装置（５００）は、適当な設計のチャンバ（５１７）またはカバーを備え、チャンバ（５１７）は、透明または不透明とすることができる。チャンバ（５１７）には、ＬＣＤディスプレイ（５０５）と、サンプルを処理するために必要な、パラメータを入力するための入力ボタンとを有する、ユーザインターフェイスが設けられている。インターフェイス（５０５）は、非常にユーザフレンドリであって、装置の設定を調節するためにプログラムされている。

ＳＶＦ処理装置（５００）は、緩衝剤および酵素の容器／ユニット（５０６）、ＭＰＭＳシステム（１００）および細胞濃縮ユニット（５０３）を含む。チャンバ／ユニットの幾何学形状は、それに限定はされないが、目的に対して使用することのできる、立方体、正方形、長方形、円筒形およびその他の知られている幾何学形状に変化させることができる。ＭＰＭＳシステム（１００）は、組織処理ユニットとも呼ばれ、回転／撹拌機構／ＭＰＭＳアセンブリに取り付けられている。この装置にはまた、処理するために患者から収集された吸引脂肪組織サンプル（lipoaspirated tissue sample）をＭＰＭＳシステム（１００）中に送入するとともに、相分離の後に液体を排出するために、１つまたは２つの蠕動ポンプ（peristaltic pump）（５１２）が設けられている。このチャンバ／ユニット（５１７）は、剛性または半剛性で非反応性のプラスチック、または、限定はされないが、ポリビニル、ポリカーボネートのような、物理化学的組成において類似する材料で製作されている。

手術から得られた組織サンプルは、ＭＰＭＳシステム（１００）／組織処理ユニット中に転送され、様々な市販の脂肪吸引器具を使用する外科医に最大のフレキシビリティを提供するために、組織処理ユニット中への入口配管は、そのような外科手術に現在使用されている様々な脂肪吸引容器を受けつけるように設計される。この入口配管は、配管およびアダプタを経由して装置に接続されており、次いで、サンプルは、洗浄と消化のために、蠕動ポンプ（５０４）を使用して、ＭＰＭＳシステム（１００）中に圧送される。滅菌された、使い捨て容器（５０６）が、洗浄緩衝剤、および消化酵素を含有する緩衝剤を収納するのに使用される。これらの容器（５０６）には、予備設計された出口が設けられており、通常動作の間、適当な配管を使用してピンチバルブ（５１１）に接続されている。各容器（５０６）は、約０．５リットルから約１０リットルの範囲の、所定の量の液体を保持するように構成されている。この順序における次の動作は、所定の体積の緩衝剤を、緩衝剤容器（５０６）の１つから、蠕動ポンプ（５１２）を使用するが、ピンチバルブコントローラ内の第２のバルブを起動することによって、圧送することである。所定の体積は、処理されている脂肪組織の量に等しい量である。この体積は、管径と時間に基づいて計算され、データ入力キーボードを使用して、ユーザインターフェイス（５１１）電子回路に入力される。所望の体積が達成されると、圧送は停止される。

ＭＰＭＳ容器（１１２）は、次いで、ＭＰＭＳシステム（１００）のモータアームに通電することによって、２〜１５分の間、撹拌される。モータに接続された、モータ付きアームは、サンプルの完全な混合を可能にするように、均一なピッチと振幅を発生するように設計される。混合の後に、ＭＰＭＳ容器（１１２）は、垂直位置へと傾斜させられて、２〜１５分の間、休止させられて、２相が分離し始める（脂肪富化された上部相と下部水性相が明確に識別できる）。下部水性相の所定の体積は、通常、緩衝剤の初期入力体積の９５％であり、出口ポートとバルブを起動させることによって排出され、洗浄溶液は、廃棄物貯留槽に収集される。フィルタ（１００〜２００ミクロンのメッシュ）を通して排液することによって、脂肪富化層が、このステップにおいて排出されないことが確実になる。この洗浄ステップは、組織から血液細胞を完全に除去するために、３〜４回、繰り返される。

この工程の消化フェーズは、コラゲナーゼ、またはコラゲナーゼ、ペプシン、トリピン（trypin）、パパイン（papain）、またはある限度まで予備加温された類似のタンパク質分解酵素の組合せを含有する、同体積の緩衝剤を追加することから始まる。２つの容器の１つからの酵素／緩衝剤溶液は、蠕動ポンプを使用して、第３のバルブを介して、ピンチバルブ内に圧送される。

ＭＰＭＳ容器（１１２）を定位置に保持するクランプ固定具には、通電されるとＭＰＭＳ容器（１１２）の内容物を加温する、熱パッドが備えられている。この熱制御機構は、液体の内部を３７℃に完全かつ均等に加熱するように較正されている。（温度コントローラ）に結合されたセンサは、消化工程を通して一定温度を維持する。消化の効率性と均一性を向上させるために、モータ付きアームが起動されて、この工程の全般を通して、酵素と脂肪組織との緩やかであるが、完全な混合をもたらす。使用される組織体積および酵素濃度に基づいて、連続混合を伴う最小で３０〜６０分の消化が実施される。消化工程の終了時に、酵素を不活性化するために、酵素／緩衝剤混合物を配送するのに使用されたのと同じ液体取扱い回路を使用して、予め計算された体積の血清が圧送される。別の実施態様においては、ＥＧＴＡまたは類似の化学的に定義された阻害剤に限らない、酵素阻害剤が、酵素を不活性化するために添加される。

さらに別の実施態様においては、消化された細胞を大規模に洗浄すると、酵素を完全に除去するのに十分であるので、酵素の不活性化は行われない。最後に、モータ付きアームが休止され、続いて熱パッドが遮断されて、モジュールは、２〜１０分間、休止させられる。次いで、ＭＰＭＳ容器（１１２）は、脂質画分と水性画分の間の相分離が発生するように、ベースフレームに対して最大９０°まで傾斜させられる。相分離工程の後に、洗浄溶液は、（内部から外部への）一方向流を有するバルブによって制御される、事前組立式出口（prefabricated outlet）を使用して、廃棄物容器（５１４）中に排出される。ＭＰＭＳシステム（１００）からの細胞スラリが、さらなる処理のために、出口を介して、細胞濃縮ユニット／アセンブリ（５０３）中に送給される。

細胞濃縮ユニット／アセンブリ（５０３）は、それには限定されないが、単純フィルタリング、圧力支援フィルタリング、および真空支援フィルタリングまたはそれらの組合せを含む群から選択される。細胞濃縮ユニット／アセンブリ（５０７）は、任意選択で、チャンバの制御された回転を可能にする駆動機構とともに収容される。駆動機構は、磁気式、機械式、電気機械式またはそれらの組合せのいずれかである。チャンバの設計および構築には、フィルタを目詰まりさせる細胞およびデブリを取り除く、振動機構も組み入れられる。それ自体または組合せのいずれかで、これらの機構は、流量を向上させて、フィルタ材料の目詰まりを防止し、細胞濃縮を可能にする。
上述の実施例は、例証の目的だけのものであるが、ＭＰＭＳシステムは、それには限定されないが、任意の液体、液体および固体などを含む、非生物学的サンプルを混合するのに使用することもできる。

均等物
本明細書における実質的に任意の複数および／または単数の用語の使用に対して、当業者は、内容および／または用途に対して適切であれば、複数から単数へ、および／または単数から複数へ、適当に変換することができる。様々な単数／複数の順列は、本明細書において、分かりやすくするために特別に記載されることがある。

当業者によれば、一般的に、本明細書において、特に添付の特許請求の範囲（例えば、添付の特許請求の範囲の本文）において使用される用語は、全般的に「オープン」な用語として意図されていることが理解されるであろう（例えば、「〜を含んでいる（including）」という用語は、「〜を含んでいるが、それには限定されない」と解釈すべきであり、「〜を有する（having）」という用語は、「少なくとも〜を有する」）と解釈すべきであり、「含む（includes）」という用語は、「〜を含むが、それには限定されない」と解釈すべきである、など）。当業者であれば、さらに、導入されたクレーム記述の特定の数が意図される場合には、そのような意図は、クレームに明示的に記述されるものであり、そのような記述がない場合には、そのような意図は存在しないことを理解するであろう。例えば、理解の助けとして、以下の添付の特許請求の範囲には、クレーム記述を導入するのに、「少なくとも１つの」および「１つまたは２つ以上の」という導入句の使用を含めてもよい。

しかしながら、そのような句の使用は、同一のクレームが、導入句「１つまたは２つ以上」または「少なくとも１つの」および「ａ」または「ａｎ」のような不定冠詞を含むときでも、不定冠詞「ａ」または「ａｎ」によるクレーム記述の導入が、そのような導入されたクレーム記述を包含する特定のクレームを、そのような記述を１つだけ包含する発明に限定することを示唆するとは解釈すべきではない（例えば、「ａ」および／または「ａｎ」は、通常、「少なくとも１つ」または「１つまたは２つ以上」を意味すると解釈すべきである）。同じことが、クレーム記述を導入するのに使用される、定冠詞の使用についても当てはまる。さらに、導入されたクレーム記述の特定の数が明示的に記述されている場合であっても、そのような記述は、通常、少なくとも記述された数を意味すると解釈すべきであることを、当業者は認識するであろう（例えば、その他の修飾語のない”２つの記述”という飾りのない記述は、通常、少なくとも２つの記述、または２つ以上の記述を意味する）。さらに、「Ａ、Ｂ、およびＣなどの少なくとも１つ」に類似する慣用表現が使用されるような場合には、一般に、そのような構文は、当業者がその慣用表現を理解するであろう意味において意図されている（例えば、「Ａ、Ｂ、およびＣの少なくとも１つを有するシステム」は、それに限定はされないが、Ａだけ、Ｂだけ、Ｃだけ、ＡおよびＢを合わせて、ＡおよびＣを合わせて、ＢおよびＣを合わせて、および／またはＡ、Ｂ、およびＣを合わせて有するシステムを含むなど）。

「Ａ、Ｂ、またはＣなどの少なくとも１つ」と類似の慣用表現が使用されるような場合には、一般に、そのような構文は、当業者がその慣用表現を理解するであろう意味において意図されている（例えば、「Ａ、Ｂ、またはＣの内の少なくとも１つを有するシステム」は、それに限定はされないが、Ａだけ、Ｂだけ、Ｃだけ、ＡおよびＢを合わせて、ＡおよびＣを合わせて、ＢおよびＣを合わせて、および／またはＡ、Ｂ、およびＣを合わせて有するシステムを含むなど）。当業者であれは、さらに、２つ以上の代替的項目を提示する、実質的に任意の離接的な語および／または句は、明細書、特許請求の範囲、図面のいずれにおいてでも、その項目の１つ、その項目のいずれか、または両方の項目を含む可能性を考慮するものと理解すべきである。例えば、「ＡまたはＢ」の句は、「Ａ」または「Ｂ」または「ＡおよびＢ」の可能性を含むと理解されることになる。

本明細書において、様々な観点および実施態様を開示したが、その他の観点および実施態様が、当業者には明白であろう。本明細書において開示された様々な観点および実施態様は、例証を目的とするものであり、限定を意図するものではなく、真の範囲と趣旨は、添付の特許請求の範囲によって示されている。

Claims (20)

1. ＭＰＭＳシステム（１００）のベースを形成するように構成された、所定の形状のベースフレーム（１０１）、
   前記ＭＰＭＳシステム（１００）を回転させるための、前記ベースフレーム（１０１）に装着されたモータ（１０２）、
   ボールジョイント機構（１０３）であって、その一端が、リンク（１０４）を使用して前記モータ（１０２）に固定され、その他端がフォーク（１０５）に結合されている、前記ボールジョイント機構（１０３）、
   バー（１１１）を使用して前記フォーク（１０５）に接続された容器保持フレーム（１１０）であって、前記ベースフレーム（１０１）に対して最大１２０°まで傾斜させることのできる、前記容器保持フレーム（１１０）、および
   異なる濃度の液体を混合するための、容器保持フレーム（１１０）上に脱着可能に装着された、所定の形状のＭＰＭＳ容器（１１２）
   を含む、マルチプレーナミキサー・セパレータ（ＭＰＭＳ）システム（１００）。
2. フォーク（１０５）がＹ形フォークであって、クロスベアリングカップ（１０８）が前記フォーク（１０５）の上端に固定されている、請求項１に記載のシステム。
3. 一対のバー（１０７）が、ベースフレーム（１０１）上に装着されるとともに、少なくとも１つのクロスベアリングカップ（１０８）が、クロスリンク（１０７ａ）を使用して各バー（１０７）の上端に固定されている、請求項１に記載のシステム。
4. クロスベアリング（１０６）が、クロスベアリングカップ（１０８）内に包囲されて、ユニバーサルジョイントを形成している、請求項２または３に記載のシステム。
5. ボールジョイント機構（１０３）上に設けられて、前記ボールジョイント機構（１０３）の位置を特定する、少なくとも１つの位置センサ（２２１）を含み、前記位置センサ（２２１）は、コントローラ（２１８）とインターフェイスされている、請求項１に記載のシステム。
6. ブッシュベアリング（１１４）を備えるリニアモーションベアリング（１１３）であって、リンクアセンブリ（１１５）を使用して容器保持フレーム（１１０）に結合されて、前記容器保持フレーム（１１０）をベースフレーム（１０１）に対して１２０°まで傾ける、前記リニアモーションベアリング（１１３）を含む、請求項１に記載のシステム。
7. リンクアセンブリ（１１５）が、回転対偶を形成する、一対の第１のリンクと第２のリンクとを含む、請求項６に記載のシステム。
8. リニアモーションベアリング（１１３）に結合されて、ＭＰＭＳ容器フレーム（１１２）を選択的に昇降させるモータ（１１６）であって、コントローラ（２１８）とインターフェイスされている、前記モータ（１１６）を含む、請求項６に記載のシステム。
9. ＭＰＭＳ容器（１１２）の上昇角を制御するために、容器保持フレーム（１１０）上に設けられた、少なくとも１つの位置センサ（２２１）であって、コントローラ（２１８）とインターフェイスされている前記位置センサ（２２１）を含む、請求項１に記載のシステム。
10. モータ（１０２）がコントローラ（２１８）とインターフェイスされており、前記モータ（１０２）の回転の速度および方向が、要件に基づいて前記コントローラ（２１８）によって制御される、請求項１に記載のシステム。
11. ＭＰＭＳ容器（１１２）が、湾曲頂面（１１２ａ）と平坦底面（１１２ｂ）とを含む、請求項１に記載のシステム。
12. ＭＰＭＳ容器（１１２）の平坦底面（１１２ｂ）が、前記ＭＰＭＳ容器（１１２）内で乱流およびせん断応力なしで流体の均一な混合を促進する、所定のパターンに配列された所定のプロフィールの複数の突起（１１７）を含む、請求項１１に記載のシステム。
13. 突起（１１７）の形状が、三角形、正方形、長方形、円形、楕円形およびバッフルの内の少なくとも１種である、請求項１２に記載のシステム。
14. ＭＰＭＳ容器（１１２）が、半円形入口（１１２ｃ）および漏斗形出口（１１２ｄ）を含む、請求項１に記載のシステム。
15. ＭＰＭＳ容器（１１２）が、無菌状態にされる、請求項１に記載のシステム。
16. コントローラ（２１８）とインターフェイスされて、ＭＰＭＳ容器（１１２）中への液体の流れを制御する、少なくとも１つのバルブを含む、請求項１４に記載のシステム。
17. ＭＰＭＳシステム（１００）が、チャンバ（２１９）内に封入されている、請求項１に記載のシステム。
18. チャンバ（２１９）内に設けられて、前記チャンバ（２１９）内の温度を測定する少なくとも１つの温度センサ（２２０）を含み、該温度センサ（２２０）は、前記チャンバ（２１９）の温度を所定の限度内に維持するためのコントローラ（２１８）にインターフェイスされている、請求項１７に記載のシステム。
19. 容器保持フレーム（１１０）が、モータとボールジョイント機構（１０３）の支援によって、時計回りと、反時計回りの両方に回転する、請求項１に記載のシステム。
20. 液体が、生物学的組織、細胞またはその他任意の生物学的成分を含む生物学的サンプル、および非生物学的サンプルである、請求項１に記載のシステム。