JP6327751B2 - 自動血液分離装置 - Google Patents

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。

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。

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。

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。

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。

特開２００７−１３０２８３号公報

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

本発明の自動血液分離装置の正面内部を示す模式図である。 本発明の自動血液分離装置の側面内部を示す模式図である。 本発明の自動血液分離装置の上面を示す模式図である。 本発明の自動血液分離装置の遠心分離機の内部（停止中）を示す模式図である。 本発明の自動血液分離装置の遠心分離機の内部（回転中）を示す模式図である。 本発明の自動血液分離装置の遠心分離機の内部（撮像中）を示す模式図である。 本発明の自動血液分離装置の制御部を示す制御ブロック図である。 本発明の自動血液分離装置の動作手順を示すフローチャートである。 本発明の自動血液分離装置の動作手順を示すフローチャートである。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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、

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。

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

Claims (6)

1. 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、自動血液分離装置。
2. 前記遠心分離機がスウィングローター式遠心分離機である、請求項１に記載の自動血液分離装置。
3. 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、請求項１又は２に記載の自動血液分離装置。
4. 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、請求項１〜３のいずれか１項に記載の自動血液分離装置。
5. 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、請求項４に記載の自動血液分離装置。
6. 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、請求項１〜５のいずれか１項に記載の自動血液分離装置。

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