JP7458573B2 - 検体処理装置 - Google Patents

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Description

本発明は、検体の処理ステージに落差を付与することにより検体を処理する検体処理装置に関する。
血液から所定の成分（生体関連物質）の分離は、遠心分離器によって行われ、血液や分離された成分の容器間の移動は加圧により実行されている。例えば、特許文献１の血液成分採取装置は、遠心分離器を用いて血液から成分を遠心分離し、血液から分離された成分は、送液ポンプによりチューブを介してバックに移動されていた（［００２９］、［００３０］）。
一方、本出願人は、特許文献２の培養システムや特許文献３の培養装置において、細胞培養を行う際に、溶液の落下を用いて、細胞培養及び培養細胞の分取を行うことを提案している。
特開２００６－１０９９７８号公報 国際公開２０１５／０３７４６８号 国際公開２０１５／００５２９９号
特許文献１の血液成分採取装置では、血液に含まれる成分の分離に遠心分離器を用いていたため、装置が大がかりになるだけでなく、遠心分離の際に血液にストレスが加わり、血液中に含まれるデリケートな生体関連物質に破壊等の影響が生じる可能性がある。特許文献２の培養システムや特許文献３の培養装置では、生体関連物質を含む溶液を落下するための回転軸が１つであるため、多段階の処理に対応しにくい恐れがあった。
そこで、本発明は、生体関連物質を含む検体をストレスが比較的少ない状態で、処理することができる、検体処理装置の提供を目的とする。または、本発明は、検体を処理する際に生体関連物質を含む溶液を落下移送しつつ、多段階の処理を実行できる、検体処理装置の提供を目的とする。
本発明の各態様は次の通りである。
（態様１）
検体を含む溶液を処理して前記検体から目的とする生体関連物質含む溶液を得るための検体処理装置であって、
前記検体含む溶液と複数の溶液を混合して前記検体の前記処理を実行する処理ステージと、
前記処理ステージを第１回転軸の回りで回転する第１回転装置と、
前記処理ステージを前記第１回転軸とは異なる第２回転軸の回りで回転する第２回転装置と、
前記第１回転装置及び前記第２回転装置による回転を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記処理を実行するために、前記第１回転装置及び前記第２回転装置を用いて前記処理ステージを複数の方向に傾斜させ、前記制御部は、前記複数の方向への傾斜を用いて、前記検体を含む溶液及び／又は前記生体関連物質を含む溶液を移送し、前記処理を実行する、検体処理装置。
（態様２）
態様１に記載の検体処理装置であって、
前記制御部は、前記検体を処理するために、前記処理ステージを前記第１回転軸の回りで回転する動作、及び前記処理ステージを前記第２回転軸の回りで回転する動作をそれぞれ実行する、検体処理装置。
（態様３）
態様１又は２に記載の検体処理装置であって、
前記処理ステージを回転可能に収容する枠体と、前記枠体を回転可能に支持する支持体とを備える、検体処理装置。
（態様４）
態様２に記載の検体処理装置であって、
前記枠体は、前記第１回転軸と一体となって回転可能である、検体処理装置。
（態様５）
態様３または４に記載の検体処理装置であって、
前記第１回転装置は、前記支持体に設けられる、検体処理装置。
（態様６）
態様１～５のいずれか一項に記載の検体処理装置であって、
前記処理ステージは、前記第２回転軸と一体となって回転可能である、検体処理装置。
（態様７）
態様６に記載の検体処理装置であって、
前記第２回転装置は、前記枠体に設けられる、検体処理装置。
（態様８）
態様１～７のいずれか一項に記載の検体処理装置であって、
前記検体を含む溶液及び前記複数の溶液を、前記処理ステージに落下移送する溶液供給部を備える、検体処理装置。
（態様９）
態様１～８のいずれか一項に記載の検体処理装置であって、
前記処理ステージは、磁性粒子を用いて前記検体から前記生体関連物質を分離する生体関連物質分離ユニットを備える、検体処理装置。
（態様１０）
態様９に記載の検体処理装置であって、
前記生体関連物質分離ユニット内の前記磁性粒子を吸着するための磁力板を備える、検体処理装置。
（態様１１）
態様１０に記載の検体処理装置であって、
前記磁力板の磁力を調節する磁力調節装置を備える、検体処理装置。
（態様１２）
態様１０又は１１に記載の検体処理装置であって、
前記磁力板の磁力によって、前記磁性粒子を付着した前記生体関連物質を前記生体関連物質分離ユニット内に吸着した状態で、前記制御部は、前記第１回転装置及び／又は前記第２回転装置を用いて前記処理ステージを傾斜させることにより、前記磁性粒子を付着した前記生体関連物質を前記検体から分離する、検体処理装置。
（態様１３）
態様１２に記載の検体処理装置であって、
前記磁性粒子を付着した前記生体関連物質を前記生体関連物質分離ユニット内に吸着した状態で、前記制御部は、前記生体関連物質分離ユニットに洗浄液を供給することにより、前記生体関連物質から前記磁性粒子を分離する、検体処理装置。
（態様１４）
態様１３に記載の検体処理装置であって、
前記処理ステージは、前記磁性粒子を分離した前記生体関連物質を含む溶液から前記生体関連物質をフィルタリングするフィルタユニットを備える、検体処理装置。
（態様１５）
態様１４に記載の検体処理装置であって、
前記フィルタリングを促進するために、前記フィルタユニットを通過する溶液を加圧する溶液加圧器を備える、検体処理装置。
（態様１６）
態様１５に記載の検体処理装置であって、
前記溶液加圧器は、ベローズ又はガス供給ユニットである、検体処理装置。
（態様１７）
態様１４～１６のいずれか一項に記載の検体処理装置であって、
前記制御部が、前記処理ステージを傾斜させることにより、前記生体関連物質分離ユニットから前記フィルタユニットに、前記生体関連物質を含む溶液が落下移送される、検体処理装置。
（態様１８）
態様１７に記載の検体処理装置であって、
前記フィルタユニットは、第１室と、前記第１室に接続されたフィルタ部と、前記フィルタ部に接続された第２室とを備え、前記第１室、前記フィルタ部、及び前記第２室が、前記第１回転軸に沿って配置されている、検体処理装置。
（態様１９）
態様１８に記載の検体処理装置であって、
前記制御部が、前記第２回転装置を用いて前記処理ステージを傾斜させることにより、前記生体関連物質を含む溶液が前記第１室に落下移送され、前記フィルタ部で前記溶液から前記生体関連物質がフィルタリングされ、前記溶液が前記第２室を通って廃棄される、検体処理装置。
（態様２０）
態様１９に記載の検体処理装置であって、
前記処理ステージが前記傾斜した状態で、前記制御部が、前記第１室に洗浄液を供給することにより、前記フィルタ部でフィルタリングされた前記生体関連物質を洗浄する、検体処理装置。
（態様２１）
態様１４～２０のいずれか一項に記載の検体処理装置において、
前記処理ステージは、前記フィルタユニットでフィルタリングされた前記生体関物質を調整する調整ユニットを備える、検体処理装置。
（態様２２）
態様２１に記載の検体処理装置において、
前記フィルタユニット及び前記調整ユニットは、前記第２軸回転軸に沿って配置されており、前記制御部が、前記処理ステージを前記第１回転装置によって傾斜させることにより、前記生体関物質を含む溶液が前記フィルタユニットから前記調整ユニットに落下移送される、検体処理装置。
（態様２３）
態様２２に記載の検体処理装置において、
前記生体関連物質は細胞であり、前記調整ユニットは、前記細胞を培養する培養ユニットであり、前記ステージは、前記培養ユニットの温度を調整する温度調整ユニットを備える、検体処理装置。
（態様２４）
態様２３に記載の検体処理装置において、
前記細胞の培養時に、前記制御部は、前記処理ステージを前記第１回転軸の回りで揺動する動作、及び／又は前記第１回転軸の回りで揺動する動作を実行することにより、前記細胞を培養する、検体処理装置。
（態様２５）
態様１～２４のいずれか一項に記載の検体処理装置において、
前記処理ステージの下方に、前記生体関連物質を含む溶液を収容する生体関連物質収容部を備える、検体処理装置。
（態様２６）
態様２５に記載の検体処理装置において、
前記生体関連物質収容部は、前記生体関連物質を含む溶液を冷却する冷却器を備える、検体処理装置。
（態様２７）
態様２５又は２６に記載の検体処理装置において、
前記生体関連物質収容部は、前記生体関連物質を測定する測定機構を備える、検体処理装置。
（態様２８）
態様１～２７のいずれか一項に記載の検体処理装置を用いた検体処理方法であって、
前記第１回転装置を用いて前記処理ステージを第１の方向に傾斜するステップと、
前記第２回転装置を用いて前記処理ステージを第２の方向に傾斜するステップと、
を備える、検体処理方法。
本発明の検体処理装置は、生体関連物質を含む検体をストレスが比較的少ない状態で、処理することができる。
本発明の実施形態に係る検体処理装置を示す斜視図である。 図１の検体処理装置から筐体を省略した状態の斜視図である。 図１の検体処理装置の側断面図である。 図３の検体処理装置のＡＡ線断面図である。 図３の検体処理装置のＢＢ線断面図である。 図２の処理部を回転した状態の斜視図である。 図２の処理ステージを回転した状態の斜視図である。
本発明の実施形態に係る検体処理装置を、図面を参照して説明する。本発明の実施形態における各用語は次の通り規定される。「検体」とは、生体から得られる任意の物質、例えば、全血（血液）、髄液、膿、穿刺液、尿、大便、または組織の一部等を含む。「処理」とは、混合、攪拌、抽出、分離、精製、ろ過、培養、または細胞分化等を含む。「生体関連物資」とは、検体に含まれる任意の物質、例えば、タンパク質、細胞、核酸（ＲＮＡ、ＤＮＡ）、脂質、またはエクソソーム等を含む。なお、各図において対応する部分は、同じ符号を付して説明は適宜省略する。
図１に、本発明の実施形態に係る検体処理装置１０００の斜視図を示す。検体処理装置１０００は、検体を処理する処理部１００と、処理部１００の動作を制御する制御部２００と、処理部１００の上方に設けられた溶液供給部３００とから少なくとも構成される。さらに、検体処理装置１０００は、好ましくは、処理部１００の下方に設けられた廃液槽４００と、処理部１００の下方に設けられた生体関連物質収容部５００と、処理部１００の下方に設けられたＣＯ２ガス供給ユニット（ＣＯ２ガスボンベ）６００と、少なくとも処理部１００を収容する筐体７００とのいずれか１つまたは任意の複数から構成される。
処理部１００は、後述するように、全体として平坦な処理ステージ１１０と、２つの回転軸８１０及び８２０とを備えている（図２）。図２には、平坦な処理ステージ１１０が、実質的に水平な状態で図示されている。処理部１００は、実質的に水平状態の処理ステージ上に載置及び固定された各ユニット（バッグまたは容器）に対して、２つの回転軸８１０及び８２０を用いて、複数の方向に傾斜を加えることにより、処理を実行する。処理部１００の各ユニットは、処理部１００の上方に配置された溶液供給部３００のバッグ等とチューブで接続されている。全てのチューブには、制御部２００で開閉が制御される弁が設けられている。好ましくは、弁としてはピンチバルブを用いることができ、ピンチバルブは、フレキシブルなチューブを外側から押し潰すことによりチューブを閉鎖することができる。チューブは好ましくはシリコーンチューブとすることができる。
筐体７００は、処理部１００に加えて、制御部（例えばパーソナルコンピュータ）２００、溶液供給部３００、廃液槽４００、生体関連物質保管部５００、及びＣＯ２ガス供給ユニット６００の、いずれか１つまたは任意の複数を収容することができる。筐体７００は、ガラスまたは透明樹脂から構成された窓部７１０を備え、窓部７１０を介して、処理部１００及び溶液供給部３００の状態を外部から観察可能となっている。
図２は、図１の検体処理装置１０００から筐体７００を省略した状態の上方斜視図である。溶液供給部３００は、好ましくは、全血収容バッグ（検体容器）３１０と、磁性ビーズ溶液バッグ（磁性ビーズ溶液容器）３２０と、分離剤溶液バッグ（試薬溶液容器）３３０と、第1洗浄液バッグ（第1洗浄液容器）３４０と、第２洗浄液バッグ（第２洗浄液容器）３５０と、培養試薬溶液バッグ（培養試薬溶液容器）３６０と、培養液バッグ（培養液容器）３７０とのいずれか１つまたは任意の複数を含む。なお、溶液供給部３００の各バッグ（フレキシブル・バッグ）から溶液を落下移送する際、好ましくは、エアー針（通気針）を各バッグに刺して、各バッグ内の溶液の落下を促進することができる。エアー針の通気口にはフィルタが設けられている。バッグに替えて、溶液供給部３００に変形しにくい容器を用いる場合、好ましくは、容器に蓋付き通気口を設けることができる。各容器から溶液を落下移送するする際、蓋を緩めて通気口で通気可能として、容器内の溶液の落下を促進することが好ましい。容器の通気口には、フィルタが設けられている。
図２には示されていないが、溶液供給部３００には、好ましくは、図１に示したベローズ（溶液加圧器）３８０を設けられている。ベローズ３８０は、好ましくは、不図示のアクチュエータによって圧縮される（押し潰される）ことによって、溶液移送用の圧力を、後述するフィルタユニット１３０に加えることができる。なお、ベローズに替えて、好ましくは、ＣＯ２ガス供給ユニット６００を溶液加圧器としてもよい。各バッグ３１０～３７０、及び／又はベローズ３８０は、好ましくはフレキシブルな樹脂から形成されており、上端に穴付きタブが設けられている。当該タブの穴を、筐体７００内に設けられたフック等に引っ掛けることにより、各バッグ３１０～３７０、及び／又はベローズ３８０が、筐体７００内で処理部１００よりも高い位置に保持される。図２～７において、溶液供給部３００の各バッグ及びベローズ３８０と処理部１００とを接続するチューブは、図示が省略されている。
生体関連物質保管部５００は、図３に示すように、好ましくは、保管バッグ（保管容器）５１０と、保管バッグ５１０を冷却する冷却器（例えばペルチェ素子）５２０との一方又は両方を備えている。また、生体関連物質保管部５００と処理部１００（後述する培養ユニット１４０）とをつなぐチューブには、好ましくは磁力ユニット９００が設けられている。処理部１００から生体関連物質保管部５００に落下移送される、生体関連物質を含む溶液には、微量の磁性粒子が残存している可能性がある。そこで、磁力ユニット９００は、処理部１００で処理された生体関連物質を含む溶液に対して、磁力を付与する。もしも、微量の磁性粒子が含まれていた場合は、この磁性粒子を磁力で吸着することができる。
図２及び４に示すように、処理部１００は、枠体１０４と、枠体１０４に対して回転可能に収容される処理ステージ１１０と、処理ステージ１１０に着脱自在に配置された細胞分離ユニット（生体関連物質分離ユニット）１２０と、処理ステージ１１０に着脱自在に配置されたフィルタユニット（濾過部）１３０と、処理ステージ１１０に着脱自在に配置された培養ユニット（調整ユニット）１４０とから構成される。細胞分離ユニット１２０には、好ましくは、全血収容バッグ３１０と、磁性ビーズ溶液バッグ３２０と、分離剤溶液バッグ３３０と、第1洗浄液バッグ３４０とがチューブを介して接続されているため、各バッグ中の溶液が細胞分離ユニット１２０に流入可能となっている。処理ステージ１１９は、全体として平坦な板状部材である。図２～４には、処理ステージ１１０の平坦面が実質的に水平な待機状態で示されている。
図４に示すように、フィルタユニット１３０は、好ましくはｘ方向で細胞分離ユニット１２０と隣接している。フィルタユニット１３０は、ｘ方向で細胞分離ユニット１２０とチューブを介して接続された第１室１３２と、第１室１３２とｘ方向で接続されるフィルタ部１３４と、フィルタ部１３４とｘ方向で接続される第２室１３６とから構成される。第１室１３２、フィルタ室１３４、第２室１３６は、ｘ方向（第１回転軸８１０）に沿って配置されている。第１室１３２には、第２洗浄液バッグ３５０がチューブを介して接続されている。第２室１３６には、培養試薬溶液バッグ３６０と、培養液バッグ３７０と、ベローズ２８０とがチューブを介して接続されている。フィルタ部１３４には、生体関連物質をフィルタリングするためのフィルタまたは透析膜が設けられている。
培養ユニット１４０は、フィルタユニット１３０の第１室１３２とｙ方向で隣接しており、チューブを介して第１室１３２と接続されている。培養ユニット１４０には、各ユニットからの廃液を溜める廃液槽４００と、処理によって得られた生体関連物質を保管する生体関連物質保管部５００と、ＣＯ２ガス供給ユニット６００とがチューブを介して接続されている。
図２及び３に示すように、検体処理装置１０００は、好ましくは、処理部１００を筐体７００の底部枠７１５に支持するための１対の支持体７２０、７３０を備えている。検体処理装置１０００は、ｘ方向に延びる第１回転軸８１０と、第１回転軸８１０を回転させる第１モータ（第１駆動装置）８１２と、第１モータ８１２の回転を第１回転軸８１０に伝達する駆動ベルト８１４とを備える。第１回転軸８１０の両端は、１対の支持体７２０、７３０によって、それぞれ回転自在に支持されている。第１モータ８１２は、支持体７２０に固定される。処理部１００は第１回転軸８１０に固定されている。これによって、処理部１００は第１回転軸８１０と一体となって回転する。なお、図３において、処理ステージ１１０の上下面に設けられた各ユニット及び各部の図示は省略されている。
図２及び３に示すように、検体処理装置１０００は、ｙ方向に延びる第２回転軸８２０と、第２回転軸８２０を回転させる第２モータ（第２駆動装置）８２２と、第２モータ８２２の回転を第２回転軸８２０に伝達する駆動ベルト８２４を備えている。第２回転軸８２０の両端は、枠体１０４によって回転自在に支持されている。第２モータ８２２は、枠体１０４に固定される。処理ステージ１１０は第２回転軸８２０に固定されている。これによって、処理ステージ１１０は第２回転軸８２０と一体となって回転する。なお、第１回転軸８１０の軸線方向は、好ましくは第２回転軸８２０の軸線方向とは異なる方向または交差する方向に配置される。第１回転軸８１０の軸線方向は、より好ましくは第２回転軸８２０の軸線方向に対して約９０度の角度をなす方向に配置される。
図５に示すように、処理部１００の下面には、好ましくは、細胞分離ユニット１２０内部に磁力を付与する磁力付与ユニット１５０と、培養ユニット１４０内部の温度を培養等の処理に適した温度に調整する温度調整ユニット１６０と、それぞれのチューブを開閉する弁を駆動する弁駆動部（ソレノイド）１７０とのいずれか１つまたは任意の複数が設けられている。磁力付与ユニット１５０は、より好ましくは、処理部１００の下面から下方（ｚ方向）に延びる複数の昇降軸１５４と、細胞分離ユニット１２０の下面に対向した状態で、当該下面に対して近づいたり離れたりする（ｚ方向に移動する）磁力板（永久磁石）１５５と、磁力板１５５の内面に設けられた磁石配置領域１５６（図４）と、磁力板１５５を駆動する第３モータ（第３駆動装置）１５２とを備えている。第３モータ（第３駆動装置）１５２の動作は、制御部２００によって制御される。磁力板１５５及び第３モータ１５２から磁力調節機構が構成される。代替的に、磁力付与ユニット１５０を電磁石から構成することもできる。この場合、電磁石の磁力は、制御部２００によって制御される。
図４に示すように、磁石配置領域１５６には、複数の永久磁石１５８が等間隔で配置されている。好ましくは、隣り合う永久磁石は、極性が異なるように配置することができる。これによって、細胞分離ユニット１２０内で、磁性ビーズを付着した細胞等の生体関連物質が、複数の永久磁石１５８の位置に集中するように移動する。なお、磁性ビーズには、検体に含まれる特定の生体関連物質に対する抗体が結合されている。特定の生体関連物質としては、例えば、タンパク質、細胞、核酸（ＲＮＡまたはＤＮＡ）、またはエクソソーム等とすることができる。
本発明の実施形態に係る検体処理装置において、好ましくは、溶液供給部３００の各バッグ、処理ステージ１００上の各ユニット、及びチューブは、予め滅菌されており、検体の処理が完了した後、これらを交換及び廃棄することができる。本発明の実施形態に係る検体処理装置において、処理部１００の処理ステージ１１０上面に配置された各ユニットを密閉構造として、検体を処理する各ステップを自動化するができる。これによって、人手を介さずに処理を実行することができるため、コンタミネーションの可能性を低下することができる。
本発明の実施形態に係る検体処理装置を用いることにより、大量（数百ｍｌ）の全血等の検体から、がん細胞等を含む任意の細胞（例えば、赤血球、白血病細胞、または抹消循環腫瘍細胞（ＣＴＣ））、ヒト白血球型抗原（ＨＬＡ）、エクソソーム、またはマイクロＲＮＡ等の核酸、を自動的に取り出すことができる。
本発明の実施形態に係る検体処理装置において、好ましくは、培養ユニット１４０を、生体関連物質を検出する試薬（標識抗体）と混合または調整する混合または調整ユニットとし、生体関連物質保管部５００に、標識抗体と結合した生体関連物質を測定する測定機構を設けることができる。この場合、生体関連物質保管部５００の測定機構で、生体関連物質の検出、定量等が可能となる。この測定機構は、例えば、光源からの励起光を保管バッグ５１０に照射する照射用光ファイバーと、照射光によって標識抗体が発する蛍光を受光する受光用光ファイバーと、受光用光ファイバーからの蛍光を検出する検出素子とから構成することができる。
本発明の実施形態に係る検体処理装置において、検体から目的とする生体関連物質を得るまでの処理時間は、デリケートな生体関連物質にストレスを加えないために、比較的ゆっくりと、例えば、好ましくは１２時間から３６時間程度、より好ましくは２０時間から２８時間、さらに好ましくは２４時間程度とすることができる。
本発明の実施形態に係る検体処理装置において、ＣＯ２ガス供給ユニット６００を溶液加圧器として用いる場合、任意のユニットにＣＯ２ガス供給ユニット６００を接続して比較的低圧で加圧することにより、傾斜した任意のユニット中の溶液の移送を促進することができる。任意のユニットとしては、例えば、細胞分離ユニット１２０、フィルタユニット１３０、または培養ユニット１４０とすることができる。
なお、本発明の実施形態に係る検体処理装置において、第１回転軸８１０による処理部１００（枠体１０４）の傾斜角度、及び／又は、第２回転軸８２０による処理ステージ１１０の傾斜角度は、好ましくは０から１８０度の範囲で、より好ましくは０から９０度の範囲で、具体的な処理に応じて任意に変更可能である。
実施形態の検体処理装置１０００を用いて、ヒト全血（検体）から免疫細胞等の所定の細胞（生体関連物質）を分離（単離）し、分離した所定の細胞からより活性が高い免疫細胞等の高活性の所定の細胞を培養等によって得る処理動作を説明する。
最初に、細胞分離ユニット１２０への溶液供給ステップを実行する。なお、溶液の落下移送時に、各チューブに設けられた弁は、制御部２００の指令にしたがって開放される。全血収容バッグ３１０中の全血（例えば２００ｍｌまたは４００ｍｌ）を、チューブを介して細胞分離ユニット１２０に落下移送する。磁性ビーズ溶液バッグ３２０中の磁性ビーズ溶液（例えば５０ｍｌ）を、チューブを介して細胞分離ユニット１２０に落下移送する。分離剤溶液バッグ３３０内の分離剤溶液（例えば２００ｍｌ）を、チューブを介して細胞分離ユニット１２０に落下移送する。
制御部２００は、細胞分離ユニット１２０に供給された各溶液を混合するために混合ステップを実行する。混合ステップにおいて、制御部２００が、所定時間の間、第１モータ８１２を駆動して第１回転軸８１０を所定角度範囲で時計方向及び反時計方向に交互に回転させることにより、処理部１００を揺動することができる。所定角度範囲としては、例えば、水平状態に対して、±１５から±３０度の範囲とすることができる。
処理部１００の揺動によって、処理部１００に設けられた細胞分離ユニット１２０内の溶液が振盪または攪拌される。第１モータ８１２に換えて、制御部２００が、所定時間の間、第２モータ８２２を駆動して第２回転軸８２０を所定角度範囲で時計方向及び反時計方向に交互に回転させて、処理ステージ１１０を揺動してもよい。さらに、第１モータ８１２及び第２モータ８２２を同時に駆動することにより、複雑な振盪動作を実行することもできる。
混合ステップが完了した後、制御部２００は、細胞吸着ステップを実行する。処理部１００の枠体１０４及び処理ステージ１１０が水平となる水平状態で、第１モータ８１２及び第２モータ８２２を停止した後、制御部２００が、磁力板１５５を細胞分離ユニット１２０の下面に近接又は当接する吸着位置まで上昇させる。吸着位置では、磁石配置領域１５６の複数の永久磁石１５８の磁力が、細胞分離ユニット１２０内の磁性ビーズに作用する。細胞分離ユニット１２０内の溶液中の所定の細胞は、所定の細胞に対する抗体が結合された磁性ビーズを付着しているため、磁石板１５５が吸着位置に移動すると、溶液中に含まれる所定の細胞は、図４の複数の磁石１５８の位置に移動して、複数の磁石１５８によって吸着される。
細胞吸着ステップの後、制御部２００は、廃液ステップを実行する。所定の細胞が複数の磁石によって吸着された状態で、制御部２００が、図６に示すように処理部１００を所定角度傾ける。所定角度としては、例えば、水平状態から６０～９０度とすることができる。処理部１００を傾けた状態で、細胞分離ユニット１２０と廃液槽４００をつなぐチューブに設けられた弁を、所定時間、解放すると、磁性ビーズが付着した細胞以外の不要な溶液は、チューブを介して廃液槽４００に落下移送される。所定時間経過後、制御部２００は、細胞分離ユニット１２０と廃液槽４００をつなぐチューブに設けられた弁を閉鎖し、処理部１００を水平位置に移動することにより、廃液ステップを終了する。
廃液ステップの終了後、制御部２００は、洗浄液供給ステップを実行する。洗浄液供給ステップでは、制御部２００が、洗浄液バッグ３４０と細胞分離ユニット１２０とをつなぐチューブの弁を解放し、洗浄液バッグ３４０内の洗浄液を細胞分離ユニット１２０内に落下移送する。
洗浄液供給ステップの完了後、制御部２００は、洗浄ステップを実行する。洗浄ステップでは、制御部２００が、磁力板１５５を下降させて磁力が細胞分離ユニット１２０に伝わらない状態で、細胞分離ユニット１２０を混合ステップと同様の動作で揺動させて、細胞分離ユニット１２０内の磁性ビーズを付着した所定の細胞と洗浄液とを、所定時間混合する。所定の細胞と洗浄液とが十分に混合すると、所定の細胞から磁性ビーズが分離して、洗浄ステップが完了する。
洗浄ステップの後、制御部２００は、磁性ビーズ分離ステップを実行する。磁性ビーズ分離ステップでは、制御部２００が、処理部１００の水平状態とした後、磁力板１５５を細胞分離ユニット１２０の下面に近接する吸着位置まで上昇させる。吸着位置では、磁性ビーズが、図４の複数の磁石１５８の位置に移動して磁石によって吸着されるものの、磁性ビーズと分離している所定の細胞は、溶液中に分散している。磁性ビーズが磁力板１５５に吸着された状態で、図７に示すように処理ステージ１１０を所定角度傾ける。所定角度としては、例えば、水平状態に対して４５～９０度の角度とすることができる。
処理ステージ１１０を傾けた状態で、細胞分離ユニット１２０とフィルタユニット１３０とをつなぐチューブに設けられた弁を、所定時間、解放すると、磁性ビーズ以外の所定の細胞を含む溶液は、チューブを介してフィルタユニット１３０に落下移送される。細胞分離ユニット１２０とフィルタユニット１３０とをつなぐチューブに設けられた弁を閉鎖した後、処理ステージ１１０を水平状態（図２）に移動して磁性ビーズ分離ステップを完了する。
磁性ビーズ分離ステップの後、制御部２００は、抽出された所定の細胞を洗浄する洗浄ステップを実行する。洗浄ステップでは、制御部２００が、第２洗浄液バッグ３５０と第１室１３２とをつなぐチューブの弁を解放し、第２洗浄液バッグ３５０内の洗浄液を、チューブを介して第１室１３２に落下移送する。第１室１３２への洗浄液の落下移送する際、制御部２００は、第２室１３６と廃液槽４００とをつなぐチューブの弁も解放する。これによって、第２洗浄液バッグ３５０内の洗浄液は、第１室１３２、フィルタ室１３４、及び第２室１３６の順に流れて、廃液槽４００まで落下移送される。洗浄液がフィルタ部１３４を流れる際、フィルタ部１３４内で保持されている所定の細胞が洗浄され、所定の細胞から不要な物質が除去される。
洗浄ステップの完了後、制御部２００は、第２室１３６と廃液槽４００とをつなぐチューブの弁を閉鎖し、第１室１３２と培養ユニット１４０とをつなぐチューブの弁を解放した後、培養準備ステップに移行する。
培養準備ステップでは、制御部２００は、培養試薬溶液バッグ３６０と第２室１３６とをつなぐチューブの弁を解放するとともに、培養液バッグ３７０と第２室１３６とをつなぐチューブの弁を解放する。これによって、培養試薬溶液バッグ３６０内の培養試薬溶液と、培養液バッグ３７０内の培養液が第２室１３６に落下移送される。
培養試薬溶液バッグ３６０から落下した培養試薬溶液及び培養液バッグ３７０から落下した培養液は、第２室１３６、フィルタ部１３４、第１室１３２、第１室１３２と培養ユニット１４０とをつなぐチューブを通って、培養ユニット１４０に移動する。培養試薬溶液及び培養液がフィルタ部１３４を通過する際、フィルタ部１３４にトラップされていた所定の細胞は、培養試薬溶液及び培養液とともに培養ユニット１４０に移動する。好ましくは、フィルタ部１３４から所定の細胞の分離を促進するために、ベローズ３８０を圧縮して第２室１３６を加圧して、強制的にフィルタ部１３４から所定の細胞を分離してもよい。または、好ましくは、培養準備ステップでは、図６に示すように処理部１００を傾斜させて、溶液の移動を促進してもよい。培養準備ステップの後、培養ユニット１４０とフィルタユニット１３０とをつなぐチューブの弁を閉鎖して、培養ステップに移行する。なお、ベローズ３８０の圧縮を用いた第２室１３６の加圧に換えて、ＣＯ２ガス供給ユニット６００から供給されるＣＯ２の圧力を用いて、第２室１３６の加圧してもよい。
培養ステップでは、制御部２００が、温度調整ユニット１６０を用いて培養ユニット１４０内を適切な温度に維持し、ＣＯ２ガス供給ユニット６００からＣＯ２を供給しつつ、培養試薬及び培養液と混合された所定の細胞の培養を実行する。さらに、培養実行時に、処理ステージ１００及びまたは処理部１００全体を混合ステップと同様の動作で揺動させることができる。
培養ステップの後、図６の状態に処理部１００を傾けて、培養ユニット１４０と廃液槽４００をつなぐチューブの弁を解放すると、培養された高活性の所定の細胞を含む溶液が生体関連物質収容部５００の保管バッグ５１０に落下移送される。保管バッグ５１０内に培養された高活性の所定の細胞を含む溶液が保管された状態で、保管バッグ５１０は冷却器５２０によって冷却される。
１０００ 検体処理装置
１００ 処理部
１０４ 枠体
１１０ 処理ステージ
１２０ 細胞分離ユニット
１３０ フィルタユニット
１４０ 培養ユニット
２００ 制御部
３００ 溶液供給部
４００ 廃液槽
５００ 生体関連物質収容部
６００ ＣＯ２ガス供給ユニット
７００ 筐体
７１０ 窓部
７２０ 支持体
７３０ 支持体
８１０ 第１回転軸
８２０ 第２回転軸
９００ 磁石ユニット

Claims (28)

  1. 検体を含む溶液を処理して前記検体から目的とする生体関連物質を含む溶液を得るための検体処理装置であって、
    前記検体を含む溶液と複数の溶液を混合して前記検体の前記処理を実行する処理ステージと、
    前記処理ステージを第１回転軸の回りで回転する第１回転装置と、
    前記処理ステージを前記第１回転軸とは異なる第２回転軸の回りで回転する第２回転装置と、
    前記第１回転装置及び前記第２回転装置による回転を制御する制御部とを備え、
    前記制御部は、前記処理を実行するために、前記第１回転装置及び前記第２回転装置を用いて前記処理ステージを複数の方向に傾斜させ、前記制御部は、前記複数の方向への傾斜を用いて、前記検体を含む溶液及び／又は前記生体関連物質を含む溶液を移送し、前記処理を実行する、検体処理装置。
  2. 請求項１に記載の検体処理装置であって、
    前記制御部は、前記検体を処理するために、前記処理ステージを前記第１回転軸の回りで回転する動作、及び前記処理ステージを前記第２回転軸の回りで回転する動作をそれぞれ実行する、検体処理装置。
  3. 請求項１又は２に記載の検体処理装置であって、
    前記処理ステージを回転可能に収容する枠体と、前記枠体を回転可能に支持する支持体とを備える、検体処理装置。
  4. 請求項３に記載の検体処理装置であって、
    前記枠体は、前記第１回転軸と一体となって回転可能である、検体処理装置。
  5. 請求項３または４に記載の検体処理装置であって、
    前記第１回転装置は、前記支持体に設けられる、検体処理装置。
  6. 請求項１～５のいずれか一項に記載の検体処理装置であって、
    前記処理ステージは、前記第２回転軸と一体となって回転可能である、検体処理装置。
  7. 請求項３又は４に記載の検体処理装置であって、
    前記処理ステージは、前記第２回転軸と一体となって回転可能であり、
    前記第２回転装置は、前記枠体に設けられる、検体処理装置。
  8. 請求項１～７のいずれか一項に記載の検体処理装置であって、
    前記検体を含む溶液及び前記複数の溶液を、前記処理ステージに落下移送する溶液供給部を備える、検体処理装置。
  9. 請求項１～８のいずれか一項に記載の検体処理装置であって、
    前記処理ステージは、磁性粒子を用いて前記検体から前記生体関連物質を分離する生体関連物質分離ユニットを備える、検体処理装置。
  10. 請求項９に記載の検体処理装置であって、
    前記生体関連物質分離ユニット内の前記磁性粒子を吸着するための磁力板を備える、検体処理装置。
  11. 請求項１０に記載の検体処理装置であって、
    前記磁力板の磁力を調節する磁力調節装置を備える、検体処理装置。
  12. 請求項１０又は１１に記載の検体処理装置であって、
    前記磁力板の磁力によって、前記磁性粒子を付着した前記生体関連物質を前記生体関連物質分離ユニット内に吸着した状態で、前記制御部は、前記第１回転装置及び／又は前記第２回転装置を用いて前記処理ステージを傾斜させることにより、前記磁性粒子を付着した前記生体関連物質を前記検体から分離する、検体処理装置。
  13. 請求項１２に記載の検体処理装置であって、
    前記磁性粒子を付着した前記生体関連物質を前記生体関連物質分離ユニット内に吸着した状態で、前記制御部は、前記生体関連物質分離ユニットに洗浄液を供給することにより、前記生体関連物質から前記磁性粒子を分離する、検体処理装置。
  14. 請求項１３に記載の検体処理装置であって、
    前記処理ステージは、前記磁性粒子を分離した前記生体関連物質を含む溶液から前記生体関連物質をフィルタリングするフィルタユニットを備える、検体処理装置。
  15. 請求項１４に記載の検体処理装置であって、
    前記フィルタリングを促進するために、前記フィルタユニットを通過する溶液を加圧する溶液加圧器を備える、検体処理装置。
  16. 請求項１５に記載の検体処理装置であって、
    前記溶液加圧器は、ベローズ又はガス供給ユニットである、検体処理装置。
  17. 請求項１４～１６のいずれか一項に記載の検体処理装置であって、
    前記制御部が、前記処理ステージを傾斜させることにより、前記生体関連物質分離ユニットから前記フィルタユニットに、前記生体関連物質を含む溶液が落下移送される、検体処理装置。
  18. 請求項１７に記載の検体処理装置であって、
    前記フィルタユニットは、第１室と、前記第１室に接続されたフィルタ部と、前記フィルタ部に接続された第２室とを備え、前記第１室、前記フィルタ部、及び前記第２室が、前記第１回転軸に沿って配置されている、検体処理装置。
  19. 請求項１８に記載の検体処理装置であって、
    前記制御部が、前記第２回転装置を用いて前記処理ステージを傾斜させることにより、前記生体関連物質を含む溶液が前記第１室に落下移送され、前記フィルタ部で前記溶液から前記生体関連物質がフィルタリングされ、前記溶液が前記第２室を通って廃棄される、検体処理装置。
  20. 請求項１９に記載の検体処理装置であって、
    前記処理ステージが前記傾斜した状態で、前記制御部が、前記第１室に洗浄液を供給することにより、前記フィルタ部でフィルタリングされた前記生体関連物質を洗浄する、検体処理装置。
  21. 請求項１４～２０のいずれか一項に記載の検体処理装置において、
    前記処理ステージは、前記フィルタユニットでフィルタリングされた前記生体関連物質を調整する調整ユニットを備える、検体処理装置。
  22. 請求項２１に記載の検体処理装置において、
    前記フィルタユニット及び前記調整ユニットは、前記第２回転軸に沿って配置されており、前記制御部が、前記処理ステージを前記第１回転装置によって傾斜させることにより、前記生体関連物質を含む溶液が前記フィルタユニットから前記調整ユニットに落下移送される、検体処理装置。
  23. 請求項２２に記載の検体処理装置において、
    前記生体関連物質は細胞であり、前記調整ユニットは、前記細胞を培養する培養ユニットであり、前記処理ステージは、前記培養ユニットの温度を調整する温度調整ユニットを備える、検体処理装置。
  24. 請求項２３に記載の検体処理装置において、
    前記細胞の培養時に、前記制御部は、前記処理ステージを前記第１回転軸の回りで揺動する動作、及び／又は前記第２回転軸の回りで揺動する動作を実行することにより、前記細胞を培養する、検体処理装置。
  25. 請求項１～２４のいずれか一項に記載の検体処理装置において、
    前記処理ステージの下方に、前記生体関連物質を含む溶液を収容する生体関連物質収容部を備える、検体処理装置。
  26. 請求項２５に記載の検体処理装置において、
    前記生体関連物質収容部は、前記生体関連物質を含む溶液を冷却する冷却器を備える、検体処理装置。
  27. 請求項２５又は２６に記載の検体処理装置において、
    前記生体関連物質収容部は、前記生体関連物質を測定する測定機構を備える、検体処理装置。
  28. 請求項１～２７のいずれか一項に記載の検体処理装置を用いた検体処理方法であって、
    前記第１回転装置を用いて前記処理ステージを第１の方向に傾斜するステップと、
    前記第２回転装置を用いて前記処理ステージを第２の方向に傾斜するステップと、
    を備える、検体処理方法。
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