JP7469755B2 - 加圧装置 - Google Patents

Description

本発明は、標的粒子を含む液体中から該標的粒子を分離する粒子分離装置に適用される加圧装置に関する。

がんの原発腫瘍組織または転移腫瘍組織から、腫瘍細胞が血中へ遊離して、血液と共に体内を循環することが知られている。このような腫瘍細胞は、血中循環腫瘍細胞（ＣＴＣ：Ｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇ Ｔｕｍｏｒ Ｃｅｌｌｓ）と呼ばれ、末梢血中の血中循環腫瘍細胞の数を測定することにより、がんの進行状態や治療効果の把握、あるいは再発・転移の早期発見等のための情報が得られるものと期待されている。

末梢血中の血中循環腫瘍細胞の数を測定する方法としては、例えば下記の特許文献１に記載されるような、細胞試料液中の細胞を蛍光標識抗体で染色したうえで、細胞試料液をセルソーターチップの流路に流し、画像処理型セルソーターを用いて回収すべき血中循環腫瘍細胞とそれ以外の細胞とを分離して、その分離された血中循環腫瘍細胞をカウントする手法が知られている。しかしながら、画像処理型セルソーターは、セルソーターチップ内の流れを観察するためのカメラ、カメラで撮影された画像中の細胞の種類を区別して認識するための画像認識システム、および区別された細胞を分別して異なる流路に移すために細胞に電圧等による外力を与える装置等を必須の構成要素とするものであるため、高価で大型な装置であり、簡便に使用できるものではないという問題があった。

血中循環腫瘍細胞の数を測定するためにより簡便に使用できる方法としては、血中循環腫瘍細胞が血球細胞よりもサイズが大きい傾向があることを利用した、水力学的層流分離の一つである決定論的横置換（ＤＬＤ：Ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｓｔｉｃ Ｌａｔｅｒａｌ Ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ）法を用いた方法が知られている（例えば下記の特許文献２、下記の非特許文献１参照）。この分離技術を利用した粒子分離装置として、下記の非特許文献２の図２には、ＤＬＤ法の基本的な構造に基づいて設計されたマイクロ流路チップにサンプル液を注入するシリンジおよびチューブを有するサンプル液注入系と、バッファ液を注入するシリンジおよびチューブを有するバッファ液注入系とを備えたものが実験系として図示されている。

また、特許文献３には、ＤＬＤ法による分離技術を利用した粒子分離装置が記載されている。以下、図９を参照しながら、特許文献３に記載されている粒子分離装置の構成について説明する。

図９に示すように、特許文献３に記載されている粒子分離装置３００であるＣＴＣ分離装置は、圧力発生部としてのシリンジ３０２、分岐管を含む圧力分配部３０３、サンプル液収容部３０４、バッファ液収容部３０５、ＤＬＤマイクロ流路チップを含む分離部３０６、サンプル液回収部３０７、およびバッファ液回収部３０８を備えて構成されている。この粒子分離装置３００では、シリンジ３０２において発生した気圧が圧力分配部３０３で二股に分岐されて、サンプル液収容部３０４内のサンプル液、およびバッファ液収容部３０５内のバッファ液を分離部３０６に排出するように作用し、サンプル液およびバッファ液が分離部３０６内を流れることで、サンプル液回収部３０７にはＣＴＣが分離されたサンプル液が回収され、バッファ液回収部３０８にはＣＴＣを含むバッファ液が回収されるようになっている。

国際公開第２０１１／１０５５０７号 米国特許第７，７３５，６５２号明細書 国際公開第２０１９／１７２４２８号

Ｈｕａｎｇ ｅｔ ａｌ．，"Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｐａｒｔｉｃｌｅ Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ Ｔｈｒｏｕｇｈ Ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｓｔｉｃ Ｌａｔｅｒａｌ Ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ"，Ｓｃｉｅｎｃｅ ３０４，ｐ．９８７－９９０，２００４ 岡野弘聖、外６名、「血中循環腫瘍細胞捕捉のための寸法によるファーストスクリーニング－細胞の硬さの影響－」、２０１４年度精密工学会春季大会学術講演会講演論文集、精密工学会、ｐ．４５３－４５４

非特許文献２に記載の粒子分離装置では、サンプル液注入系のサンプル液およびバッファ液注入系のバッファ液がそれぞれシリンジ内に収容され、各シリンジに嵌入されているピストンを押し込むことでサンプル液およびバッファ液がチューブを通じてマイクロ流路からなる分離部に導入され、分離部から回収されるサンプル液およびバッファ液がそれぞれチューブを通じて排出される構成となっている。

非特許文献２に記載の粒子分離装置では、サンプル液注入系とバッファ注入系とは互いに独立しており、各シリンジに嵌入されているピストンを同時に同量だけ押し込む必要があり、操作を一人で行う場合には両手により操作する必要がある等、操作が煩雑であるとともに、押し込む量を同量に揃えることが困難であるため、サンプル液とバッファ液の流量が相違してしまい、適切な分離を行うことができないおそれがあるという問題があった。

一方、図９に示すように、特許文献３に記載の粒子分離装置では、シリンジがサンプル液収容部およびバッファ液収容部の両方に接続されており、シリンジに嵌入されているピストンを押し込んでシリンジ内の空気を押し出すことによりサンプル液収容部内のサンプル液およびバッファ液収容部内のバッファ液がそれぞれチューブを通じてＤＬＤマイクロ流路チップを含む分離部に導入され、分離部から回収されるサンプル液およびバッファ液がそれぞれチューブを通じてサンプル液回収部およびバッファ液回収部へ排出される構成となっている。

特許文献３に係る粒子分離装置によれば、ピストンを片手で押し込むことで、ＤＬＤマイクロ流路内に均等な量のサンプル液およびバッファ液を同一タイミングで導入することができるため、簡易な操作が実現されている。しかしながら、特許文献３に係る粒子分離装置においては、ＤＬＤマイクロ流路内に一定量のサンプル液およびバッファ液を導入し続ける必要があることから、操作者は、ＤＬＤマイクロ流路内に導入されるサンプル液およびバッファ液の量を確認しながら、ピストンの押し込み操作を適切なタイミングで断続的に行う必要があり、粒子分離を行っている間はサンプル液およびバッファ液の導入量を常に確認しなければならず、粒子分離装置のそばから離れることができないという問題があった。

また、特許文献３には、図９に示した粒子分離装置のシリンジに代えて、電動ロータリーポンプ等のポンプを用いた粒子分離装置も記載されている。この電動ロータリーポンプを用いた粒子分離装置では、操作者が操作しなくともＤＬＤマイクロ流路内にサンプル液およびバッファ液を導入することが可能であるものの、ＤＬＤマイクロ流路内に一定量のサンプル液およびバッファ液を導入し続けるためには、依然として粒子分離を行っている間はサンプル液およびバッファ液の導入量を常に確認しなければならず、やはり粒子分離装置のそばから離れることができないという問題があった。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、簡便に利用できるとともに操作の負担を大幅に軽減し、かつ適切に粒子を分離し得る粒子分離装置を実現することを可能とする、粒子分離装置に適用される加圧装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る加圧装置は、標的粒子を含むサンプル液から前記標的粒子を分離するためのＤＬＤマイクロ流路チップを備えた粒子分離装置に適用される加圧装置であって、
圧縮空気を生成して圧縮空気排出口から圧縮空気を排出する空気圧縮部と、
上流側接続口および下流側接続口を有し、前記上流側接続口が前記圧縮空気排出口に連通するように取り付けられたチューブと、
前記空気圧縮部から排出される前記圧縮空気の空気圧を計測する圧力計測部、および前記空気圧が所定の圧力範囲となるよう前記空気圧縮部の動作を制御する圧縮動作制御部を有する圧力スイッチと、
前記下流側接続口に連通するように取り付けられた第１管路、前記第１管路から二股に分岐した一方であって前記ＤＬＤマイクロ流路チップに導入される前記サンプル液を収容するサンプル液収容部に気密に連通される第２管路、および前記第１管路から二股に分岐した他方であって前記ＤＬＤマイクロ流路チップに導入されるバッファ液を収容するバッファ液収容部に気密に連通される第３管路を備える分岐管と、を有することを特徴とする。

この構成により、簡便に利用できるとともに操作の負担を大幅に軽減し、かつ適切に粒子を分離し得る粒子分離装置を実現することを可能とする、粒子分離装置に適用される加圧装置を提供することが可能となる。本発明に係る加圧装置をサンプル液収容部およびバッファ液収容部に接続するだけで、粒子分離装置を簡単に組み立てることが可能となる。

また、操作者が空気圧縮部による圧縮空気の排出を開始させる簡単な操作を行うだけで、空気圧縮部から排出された圧縮空気の空気圧を、分岐管を経てサンプル液収容部およびバッファ液収容部の両方に同時かつ同圧に作用させることができるようになり、適量のサンプル液および適量のバッファ液をＤＬＤマイクロ流路チップに導入して適切に粒子を分離することができるようになる。

さらに、圧力スイッチがサンプル液収容部およびバッファ液収容部の両方に作用させる空気圧を所定の圧力範囲に維持するよう制御するため、空気圧縮部から排出された圧縮空気の空気圧が常に所定の圧力範囲内に自動的に維持されるようになり、サンプル液収容部に収容されたサンプル液およびバッファ液収容部に収容されたバッファ液の両方に対して、所定の圧力範囲内に維持された同一の空気圧を常に作用させ続けることができる。したがって、操作者は、サンプル液およびバッファ液をＤＬＤマイクロ流路チップに導入するための操作や監視等を行う必要がなく、粒子分離装置のそばに居続けなければならないという制約から解放される。

本発明に係る加圧装置は、前記所定の圧力範囲を規定する上限圧力値および下限圧力値を記憶する圧力設定値記憶部を更に有し、
前記圧縮動作制御部は、前記圧力計測部で計測された前記空気圧の圧力値が前記下限圧力値を下回ったときに前記空気圧縮部から前記圧縮空気を排出させ、前記圧力計測部で計測された前記空気圧の圧力値が前記上限圧力値を上回ったときに前記空気圧縮部による前記圧縮空気の排出を停止させてもよい。この構成により、空気圧縮部から排出された圧縮空気の空気圧が常に所定の圧力範囲内、すなわち下限圧力値以上であって上限圧力値以下の範囲に自動的かつ確実に維持されるようになり、サンプル液収容部に収容されたサンプル液およびバッファ液収容部に収容されたバッファ液の両方に対して、所定の圧力範囲内に維持された同一の空気圧を常に作用させ続けることができる。

本発明に係る加圧装置は、外部通信機器と無線通信を行う無線通信部と、
当該加圧装置の動作条件を前記無線通信を介して前記外部通信機器から取得する条件取得部と、
前記条件取得部で取得した当該加圧装置の動作条件を記憶する条件記憶部と、を更に有してもよい。この構成により、例えばスマートフォン等の外部通信機器を用いて加圧装置の動作条件を設定することができるようになり、加圧装置本体に動作条件を設定するための操作ボタンや表示パネル等を設置する必要がなく、加圧装置の部品点数を減らしてコンパクトな加圧装置を実現することができるとともに、加圧装置のコストを大幅に低減することができる。

本発明に係る加圧装置は、当該加圧装置の動作時間を計測するタイマと、
当該加圧装置の動作時間が前記条件記憶部に前記動作条件として記憶されている当該加圧装置の稼働停止時間を超えた場合、当該加圧装置の動作を停止させる動作制御部と、を更に有してもよい。この構成により、加圧装置の動作時間が、例えばスマートフォン等の外部通信機器を用いて設定した加圧装置の稼働停止時間を超えた場合には、加圧装置の動作を停止させて粒子分離に係る動作を自動的に終了させることができ、粒子分離が完了してもなお加圧装置が動作し続けることを防止し、操作者は安心して粒子分離装置のそばを離れることができるようになる。

本発明に係る加圧装置は、前記空気圧縮部および前記圧力スイッチが筺体内に収容されており、前記チューブが前記筺体に設けられた貫通孔に内挿されて前記筺体の外部へ延出していてもよい。この構成により、部品点数が少なくかつコストが大幅に低減された、圧縮空気の排出に特化した簡素でコンパクトな加圧装置を実現することができる。

本発明に係る加圧装置は、当該加圧装置の動作開始を指示するスイッチボタンが前記筐体の外表面に設けられていてもよい。この構成により、部品点数が少なくかつコストが大幅に低減された、圧縮空気の排出に特化した簡素でコンパクトな加圧装置を実現することができる。

本発明に係る加圧装置は、前記筺体が略直方体形状であり、制振部材が前記筺体の外底面に設けられていてもよい。この構成により、空気圧縮部等の振動源から発生する振動や音を大幅に低減することができる静音かつ低振動の加圧装置を実現することができる。

本発明に係る加圧装置は、前記ＤＬＤマイクロ流路チップが、前記サンプル液収容部に収容された前記サンプル液が導入されるように前記サンプル液収容部の排出口に接続されるサンプル液導入口、前記バッファ液収容部に収容された前記バッファ液が導入されるように前記バッファ液収容部の排出口に接続されるバッファ液導入口、前記圧縮空気が前記サンプル液収容部の内部および前記バッファ液収容部の内部を昇圧することにより、前記サンプル液導入口を介して導入された前記サンプル液と前記バッファ液導入口を介して導入された前記バッファ液とが接しながら並行して流れる複数の微細なピラーが配設されたＤＬＤマイクロ流路構造を備えるＤＬＤ流路部、前記ＤＬＤ流路部で前記サンプル液から前記バッファ液に移動した標的粒子を含むバッファ液を排出するバッファ液排出口、および前記ＤＬＤ流路部で標的粒子が前記バッファ液に移動した後のサンプル液を排出するサンプル液排出口、を備えていてもよい。この構成により、空気圧縮部から排出された圧縮空気の空気圧がサンプル液収容部に収容されたサンプル液およびバッファ液収容部に収容されたバッファ液の両方に同時かつ同圧に作用し、適量のサンプル液および適量のバッファ液をＤＬＤマイクロ流路チップ内に導入することができる。さらに、圧縮空気の空気圧は常に所定の圧力範囲内に維持されるので、常に適量のサンプル液および適量のバッファ液をＤＬＤマイクロ流路チップ内に導入し続けることができ、適切に粒子を分離することができるようになる。

図１は、本発明の実施の形態における加圧装置を含む粒子分離装置の一例を示す斜視図である。 図２は、本発明の実施の形態に係るＤＬＤマイクロ流路チップの構成を示す図である。 図３は、図２に示すＤＬＤマイクロ流路チップの粒子分離の原理を示す模式図である。 図４は、本発明の実施の形態における加圧装置の構成の一例を示す図である。 図５は、本発明の実施の形態において、外部通信機器のタッチパネル式ユーザインタフェースにおける表示画面上に表示されたウェブページの一例を示す図である。 図６は、本発明の実施の形態における加圧装置の動作の一例を示すフローチャートである。 図７は、本発明の実施の形態における加圧装置の動作を停止する割込処理を含む動作の一例を示すフローチャートである。 図８は、本発明の実施の形態における加圧装置を含む粒子分離装置の別の一例を示す斜視図である。 図９は、特許文献３に開示されている粒子分離装置の構成の一例を示す図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。

本発明の実施の形態における加圧装置は粒子分離装置に適用されるものであり、粒子分離装置は、標的粒子および該標的粒子と異なるサイズの非標的粒子が分散したサンプル液から該標的粒子を分離するための装置である。本明細書では、本発明の実施の形態における加圧装置が、非標的粒子である血球および標的粒子である血中循環腫瘍細胞（ＣＴＣ）を含む血液由来の液をサンプル液とし、該サンプル液から血中循環腫瘍細胞を分離するＣＴＣ分離装置に適用された場合について説明する。

ただし、本発明に係る加圧装置が適用される粒子分離装置は、血中循環腫瘍細胞を分離するＣＴＣ分離装置に限定されず、血中循環腫瘍細胞以外の細胞または粒子を標的粒子として含み、標的粒子とサイズの異なる細胞または粒子を非標的粒子として含む液体から標的粒子を分離する粒子分離装置であってもよい。

図１は、本発明の実施の形態における加圧装置を含む粒子分離装置の一例を示す斜視図である。図１に示すように、本発明の実施の形態における加圧装置１００が適用される粒子分離装置１は、サンプル液収容部４およびバッファ液収容部５に対して圧縮空気を排出する加圧装置１００、サンプル液収容部４、バッファ液収容部５、ＤＬＤマイクロ流路チップ６０を含む分離部６、サンプル液回収部７、ならびにバッファ液回収部８を備えて構成されている。

加圧装置１００は、圧縮空気を生成および排出するよう構成されている。加圧装置１００から排出された圧縮空気は、圧縮空気流通管１２０、分岐管１２１、チューブ１４１およびチューブ１４２を通じてサンプル液収容部４およびバッファ液収容部５に送られるようになっている。なお、本明細書では、圧縮空気の排出方向に基づいて加圧装置１００側を上流側とし、サンプル液収容部４側およびバッファ液収容部５側を下流側として説明する。

加圧装置１００は、例えば略直方体形状の筺体を有している。筺体内に収容される構成要素の寸法にもよるが、筺体の寸法は概ね数十ｃｍ程度（例えば、２０～３０ｃｍ程度）である。また、加圧装置の重量は、筺体内に収容される構成要素の重量も合わせて例えば約１．４ｋｇであり、軽量化かつコンパクトに設計されている。加圧装置１００の筺体の材質は特に限定されず、例えば、ステンレス鋼、スチール、アルミ等の金属であってもよく、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂等の合成樹脂であってもよい。

筺体の外底面には、例えばテーブル等の載置面と筺体との間に介在するように制振部材（不図示）が設けられている。制振部材は、加圧装置１００が圧縮空気を生成および排出する際に駆動する空気圧縮部１１０の振動がテーブル等の載置面に伝わりにくくなるよう振動や駆動音を緩衝するための部材であり、テーブル等の載置面を傷つけることなく筺体を載置できるようにする台座としての役割も有している。制振部材の材質は、例えば伸縮性や弾力に富んだゴム等であることが好ましいが、特に限定されない。また、筺体内に収容される振動源となる空気圧縮部１１０（図４参照）等の周囲に同様の制振部材を配置して、振動源から発生する振動や駆動音が外部に伝わりにくくなるようにしてもよい。

加圧装置１００の筺体の外表面、例えば筺体上面には、加圧装置１００による圧縮空気の排出動作の開始および停止を指示するスイッチボタン１０１が設けられている。スイッチボタン１０１は、例えば空気圧縮部１１０（図４参照）等の加圧装置１００の構成要素に係る電気スイッチであり、スイッチボタン１０１が押下されたときには圧縮空気の排出動作を開始し、スイッチボタン１０１が長押しされたときには圧縮空気の排出動作を停止するようになっている。なお、スイッチボタン１０１が長押しされるとは、スイッチボタン１０１が所定の時間以上、例えば２秒間以上押下され続けることを意味する。

加圧装置１００の筺体の外表面、例えば筺体側面には、筺体の内外を貫通する貫通孔が設けられており、貫通孔には中空の管状構造を有する圧縮空気流通管（チューブ）１２０が内挿されている。後述するように、圧縮空気流通管１２０の上流側接続口は、加圧装置１００の筺体内部に設けられている空気圧縮部１１０の圧縮空気排出口１１１に連通するように取り付けられている（図４参照）。圧縮空気流通管１２０の下流側接続口は、筺体の外部へ延出して分岐管１２１に連通するように取り付けられている。

分岐管１２１は、圧縮空気流通管１２０を二股に分岐し、二股に分岐する一方にはチューブ１４１が接続されており、二股に分岐する他方にはチューブ１４２が接続されている。

図１に示す例では、チューブ１４１には、流路変更用レバーを備える三方活栓１４３が介装されている。三方活栓１４３は外部に開放された開放口を備えており、流路変更用レバーを回動させることで、三方活栓１４３より上流側のチューブ１４１内の空間を外部に開放した状態、三方活栓１４３より下流側のチューブ１４１内の空間を外部に開放した状態、外部に開放せずに三方活栓１４３の上流側および下流側のチューブ１４１内の空間を連通させた状態とすることができる。また、チューブ１４２にも、同様の機能を有する三方活栓１４４が介装されている。

チューブ１４１の下流側端部には、アダプタ１２８が取り付けられている。アダプタ１２８は、サンプル液収容部４のバレル４１の注入口４１ａに着脱可能に装着される。チューブ１４２の下流側端部には、アダプタ１２９が取り付けられている。アダプタ１２９は、バッファ液収容部５のバレル５１の注入口５１ａに着脱可能に装着される。

サンプル液収容部４は、注入口４１ａおよび排出口４１ｂを有する筒状のバレル４１を備えている。バレル４１には、標的粒子および標的粒子と異なるサイズの非標的粒子を含むサンプル液が収容される。サンプル液は、例えば血液を濃度４ｍＭのＥＤＴＡ（エチレンジアミン四酢酸）を含有するＰＢＳ（リン酸緩衝生理食塩水）で２倍希釈したものであり、標的粒子として血中循環腫瘍細胞を含み、非標的粒子として血球を含む。

バレル４１は、注入口４１ａが上方に、排出口４１ｂが下方に位置するように、その長手方向が略鉛直に設定された状態で、不図示のスタンド等に支持されている。サンプル液は、バレル４１の注入口４１ａからアダプタ１２８を取り外した状態で注入され、注入後にバレル４１の注入口４１ａにアダプタ１２８が気密に装着される。

バッファ液収容部５は、注入口５１ａおよび排出口５１ｂを有する筒状のバレル５１を備えている。バレル５１にはバッファ液が収容される。バッファ液としては、等張液を一種または複数種混合したものを用いることができ、例えばＰＢＳまたはグリセリン含有ＰＢＳ等を用いることができる。

バレル５１は、バレル４１と同様に、注入口５１ａが上方に、排出口５１ｂが下方に位置するように、その長手方向が略鉛直に設定された状態で、不図示のスタンド等に支持されている。バッファ液は、バレル５１の注入口５１ａからアダプタ１２９を取り外した状態で、例えばサンプル液と同量だけ注入され、注入後にバレル５１の注入口５１ａにアダプタ１２９が気密に装着される。

チューブ１４１のアダプタ１２８がバレル４１に気密に装着され、チューブ１４２のアダプタ１２９がバレル５１に気密に装着されると、圧縮空気流通管１２０の一方向弁１２５（図４参照）から分岐管１２１を介してバレル４１およびバレル５１まで連通する内部空間は等圧かつ気密な状態となる。加圧装置１００から圧縮空気が排出されると上記の気密な状態となっている内部空間内の空気圧が一様に高くなる。これにより、チューブ１４１を介してサンプル液収容部４のバレル４１内に収容されたサンプル液に空気圧が作用し、サンプル液収容部４のバレル４１内に収容されたサンプル液が排出口４１ｂから排出される。同様に、チューブ１４２を介してバッファ液収容部５のバレル５１内に収容されたバッファ液に空気圧が作用し、バッファ液収容部５のバレル５１内に収容されたバッファ液が排出口５１ｂから排出される。

分離部６は、ＤＬＤマイクロ流路チップ６０および漏れ防止用のチップホルダを備えて構成されている。ＤＬＤマイクロ流路チップ６０は、図２に示すように、サンプル液導入口６１ａ、バッファ液導入口６１ｂ、サンプル液排出口６１ｃ、バッファ液排出口６１ｄ、ＤＬＤ流路部６２を備えて構成されている。

サンプル液導入口６１ａ、バッファ液導入口６１ｂ、サンプル液排出口６１ｃ、バッファ液排出口６１ｄはそれぞれＤＬＤ流路部６２に連通されている。サンプル液導入口６１ａは、サンプル液をＤＬＤ流路部６２に流入させるための導入口である。バッファ液導入口６１ｂは、バッファ液をＤＬＤ流路部６２に流入させるための導入口である。サンプル液排出口６１ｃは、ＤＬＤ流路部６２内を流れて移動したサンプル液をＤＬＤ流路部６２から流出させるための排出口である。バッファ液排出口６１ｄは、ＤＬＤ流路部６２内を流れて移動したバッファ液をＤＬＤ流路部６２から流出させるための排出口である。

サンプル液導入口６１ａには、チューブ４１ｃを介して、サンプル液収容部４のバレル４１の排出口４１ｂが接続される。バッファ液導入口６１ｂには、チューブ５１ｃを介して、バッファ液収容部５のバレル５１の排出口５１ｂが接続される。ＤＬＤ流路部６２は、複数の微細なピラーが配設されたＤＬＤマイクロ流路構造を備えている。なお、ＤＬＤ流路部６２と、サンプル液収容部４のバレル４１の排出口４１ｂから、チューブ４１ｃ、サンプル液導入口６１ａ、ＤＬＤ流路部６２までの流路と、バッファ液収容部５のバレル５１の排出口５１ｂから、チューブ５１ｃ、バッファ液導入口６１ｂ、ＤＬＤ流路部６２までの流路とは、予めバッファ液で満たしておくことが望ましい。

加圧装置１００による圧縮空気の排出により昇圧された空気圧が作用して、サンプル液収容部４のバレル４１内のサンプル液が、排出口４１ｂ、チューブ４１ｃおよびサンプル液導入口６１ａを介してＤＬＤ流路部６２に導入されるとともに、バッファ液収容部５のバレル５１内のバッファ液が、排出口５１ｂ、チューブ５１ｃおよびバッファ液導入口６１ｂを介してＤＬＤ流路部６２に導入される。

ＤＬＤ流路部６２は、例えば、非特許文献１に記載されているようなＤＬＤ法の原理に基づいて配設された複数の微細なピラー（マイクロピラー）を有している。サンプル液導入口６１ａから導入されたサンプル液と、バッファ液導入口６１ｂから導入されたバッファ液とは、互いに接しながらそれぞれ層流として並行してＤＬＤ流路部６２内を流れ、サンプル液排出口６１ｃおよびバッファ液排出口６１ｄの方向に移動する。このとき、ＤＬＤ流路部６２に配設された複数の微細なピラーにより、サンプル液中に含まれる標的粒子をサンプル液から分離することができる。

ＤＬＤ法によれば、図３に示すように、所定の規則に従って配設された複数のピラーＰからなるピラー群に粒子の分散液を流した場合には、小さい粒子は流れの方向に沿って進み、大きい粒子はピラーＰの存在によって流れの方向に沿う進行を妨げられる結果として、流れの方向に対して斜めに進む。ピラーＰの間隔Ｇとシフト量ｄとで決まるしきい値を適宜設定することにより、しきい値未満の径の粒子としきい値以上の径の粒子とを分離することができる。

ＤＬＤ流路部６２内において、サンプル液に含まれる比較的大きい径のＣＴＣ（例えば１２～１５μｍ程度）は、サンプル液の流れ方向に対して斜めに進み、サンプル液に接しながら層流として並行して流れるバッファ液に移動する。その結果、サンプル液からバッファ液に移動したＣＴＣを含むバッファ液が、バッファ液排出口６１ｄから排出される。一方、ＤＬＤ流路部６２内において、サンプル液に含まれる比較的小さい径の血球（例えば８μｍ程度）は、サンプル液の流れ方向に沿って進み、ＣＴＣが移動および分離された後のサンプル液とともに、サンプル液排出口６１ｃから排出される。すなわち、サンプル液に比較的大きい径のＣＴＣが含まれている場合には、ＤＬＤ流路部６２内を通過した際にＣＴＣはサンプル液から分離されて、バッファ液とともに排出される。

なお、ＤＬＤ流路部６２内において、サンプル液とバッファ液とは、互いに接しながら層流として並行して流れる際に互いに僅かに混入し合うため、サンプル液排出口６１ｃから排出されるサンプル液にはバッファ液の一部が含まれ、バッファ液排出口６１ｄから排出されるバッファ液にはサンプル液の一部が含まれる場合がある。

ＤＬＤマイクロ流路チップ６０は、例えば、流路加工チップにサンプル液導入口６１ａ、バッファ液導入口６１ｂ、サンプル液排出口６１ｃ、バッファ液排出口６１ｄ、ＤＬＤ流路部６２を形成し、サンプル液導入口６１ａ、バッファ液導入口６１ｂ、サンプル液排出口６１ｃ、バッファ液排出口６１ｄのそれぞれに対応する位置に液体が流通するための穴が設けられた平面チップを流路加工チップの上に貼り合わせた層状の構造を有している。すなわち、ＤＬＤマイクロ流路チップ６０は、ＤＬＤマイクロ流路チップ６０の一方の面に設けられた穴を介して、サンプル液導入口６１ａ、バッファ液導入口６１ｂ、サンプル液排出口６１ｃ、バッファ液排出口６１ｄのそれぞれにおいて、サンプル液またはバッファ液が流通可能なようになっている。なお、ＤＬＤマイクロ流路チップ６０は既知のものであり、ＤＬＤマイクロ流路チップ６０単体として市販されている製品を用いてもよい。

サンプル液排出口６１ｃには、サンプル液回収部７のチューブ７１を介してサンプル液回収容器７２が接続されており、ＣＴＣが分離された後のサンプル液がサンプル液回収容器７２に回収される。バッファ液排出口６１ｄには、バッファ液回収部８のチューブ８１を介してバッファ液回収容器８２が接続されており、サンプル液から移動して分離されたＣＴＣを含むバッファ液がバッファ液回収容器８２に回収される。

次に、本発明の実施の形態における加圧装置１００の構成について説明する。図４は、本発明の実施の形態における加圧装置１００の構成の一例を示す図である。図４に示す加圧装置１００は、電気的な構成要素として、空気圧縮部１１０、圧力スイッチ１３０、制御回路１５０を有している。

空気圧縮部１１０は、圧縮空気を生成して、圧縮空気排出口１１１から圧縮空気流通管１２０内へ圧縮空気を排出する空気圧縮機である。空気圧縮部１１０には任意の方式の空気圧縮機を用いることができ、例えばモータおよびシリンダを備えた往復運動式の空気圧縮機であってもよく、回転式、遠心式、軸流式等の空気圧縮機であってもよい。

空気圧縮部１１０は、加圧装置１００の筺体に設けられたスイッチボタン１０１が押下されたとき、または圧縮動作制御部１３５から圧縮空気の排出開始を指示する制御信号を受信したとき、圧縮空気の排出動作を開始するようになっている。また、空気圧縮部１１０は、圧縮空気の排出動作を開始すると圧縮空気を排出し続け、スイッチボタン１０１が長押しされたとき、または圧縮動作制御部１３５から圧縮空気の排出停止を指示する制御信号を受信したとき、圧縮空気の排出動作を停止するようになっている。

圧縮空気流通管１２０は中空のチューブであり、一例として、圧縮空気流通管１２０の途中に介装された一方向弁１２５およびＴ型チューブコネクタ１２６とを備えて構成されている。一方向弁１２５およびＴ型チューブコネクタ１２６は、加圧装置１００の筺体内部に収容されており、Ｔ型チューブコネクタ１２６の下流側のチューブが筐体外部へ延出している。圧縮空気流通管１２０は、上流側の端部である上流側接続口が空気圧縮部１１０の圧縮空気排出口１１１に連通するように取り付けられており、下流側の端部である下流側接続口が分岐管１２１に連通するように取り付けられている。

圧縮空気流通管１２０の途中に介装されている一方向弁１２５は、圧縮空気排出口１１１側が分岐管１２１側に対して、すなわち上流側が下流側に対して陽圧時に開放し、陰圧時に閉塞するように設けられた逆流防止用の弁である。一方向弁１２５は必須の構成要素ではないが、一方向弁１２５を設けることにより、空気圧縮部１１０から排出された圧縮空気が圧縮空気排出口１１１へ逆流することを防止できるようになっている。一方向弁１２５としては、ダイヤフラム式チェックバルブを用いることができる。

圧縮空気流通管１２０の途中であって一方向弁１２５より下流側に介装されているＴ型チューブコネクタ１２６は、圧縮空気流通管１２０を分岐する部材である。Ｔ型チューブコネクタ１２６により圧縮空気流通管１２０から分岐された管路は、圧力スイッチ１３０に接続されている。

分岐管１２１は圧縮空気流通管１２０を分岐するために設けられており、第１管路、第２管路、第３管路の３つの管路が連通した部材である。分岐管１２１の第１管路は、圧縮空気流通管１２０の下流側接続口に連通するように取り付けられている。分岐管１２１の第２管路は、チューブ１４１に接続されており、分岐管１２１の第３管路は、チューブ１４２に連通するように接続されている。

図１に示すように、分岐管１２１の第２管路に接続されているチューブ１４１の下流側端部は、アダプタ１２８を介してサンプル液収容部４の注入口４１ａに接続される。また、分岐管１２１の第３管路に接続されているチューブ１４２の下流側端部は、アダプタ１２９を介してバッファ液収容部５の注入口５１ａに接続される。チューブ１４１の下流側端部がサンプル液収容部４の注入口４１ａに接続され、チューブ１４２の下流側端部がバッファ液収容部５の注入口５１ａに接続されると、一方向弁１２５からバレル４１およびバレル５１まで連通する内部空間は等圧かつ気密な状態となる。

圧力スイッチ１３０は、圧力計測部１３１、圧力設定値記憶部１３２、表示部１３３、操作部１３４、圧縮動作制御部１３５を含んで構成されている。

圧力計測部１３１は、空気圧縮部１１０から排出される圧縮空気の空気圧を計測する機能を有している。本発明の実施の形態では、圧力計測部１３１は、Ｔ型チューブコネクタ１２６により圧縮空気流通管１２０から分岐された管路が圧力スイッチ１３０に接続されており、圧力計測部１３１は、圧縮空気流通管１２０内の圧縮空気の圧力、すなわち圧縮空気流通管１２０内の空気圧を計測することができるようになっている。なお、本発明の実施の形態では、Ｔ型チューブコネクタ１２６により分岐された管路が圧力計測部１３１に接続されているが、圧力計測部１３１は、例えば空気圧縮部１１０内やチューブ１４２の別の箇所等、空気圧縮部１１０から排出される圧縮空気の空気圧を計測することが可能な任意の箇所に設けられてもよい。

圧力設定値記憶部１３２は、圧縮動作制御部１３５が加圧装置１００の動作制御を行うために参照する設定値を記憶する機能を有している。本発明の実施の形態では、圧力設定値記憶部１３２には、所定の圧力範囲を規定する数値が設定値として記憶される。所定の圧力範囲を規定する数値は、例えば上限圧力値および下限圧力値であり、上限圧力値と下限圧力値との間の範囲が所定の圧力範囲となる。上限圧力値は、例えば２．２～２．４気圧に設定され、下限圧力値は上限圧力値より低い値であって、例えば、２．０～２．２気圧に設定される。なお、所定の圧力範囲は、上限圧力値または下限圧力値と、範囲幅を示す応差とによって規定されてもよい。

表示部１３３は、操作者が圧力スイッチ１３０を設定する際に情報を表示する機能、および設定値や圧力計測部１３１による計測値等を表示する機能を有しており、例えば圧力スイッチ１３０に設けられた表示パネルである。操作部１３４は、操作者が圧力スイッチ１３０を操作または設定可能とする機能を有しており、例えば圧力スイッチ１３０に設けられた操作ボタンである。操作者は、表示部１３３に表示された情報を見ながら、操作部１３４を用いて所定の圧力範囲を規定する数値を入力し、圧力設定値記憶部１３２に設定値として記憶させることができるようになっている。

圧縮動作制御部１３５は、圧力計測部１３１により計測された圧縮空気流通管１２０内の空気圧と、圧力設定値記憶部１３２に記憶された設定値とに基づいて空気圧縮部１１０へ制御信号を出力し、空気圧縮部１１０による圧縮空気の排出動作を制御する機能を有している。圧縮動作制御部１３５から出力される制御信号は、圧縮空気の排出開始を指示する制御信号および圧縮空気の排出停止を指示する制御信号であり、例えば空気圧縮部１１０の動作状態／停止状態（オン／オフ）を制御する接点信号である。

圧縮動作制御部１３５は、圧縮空気流通管１２０内の空気圧が所定の圧力範囲となるように空気圧縮部１１０の動作を制御できるようになっている。具体的には、圧縮動作制御部１３５は、圧縮空気流通管１２０内の空気圧が下限圧力値を下回ったときに空気圧縮部１１０による圧縮空気の排出を開始するよう制御し、圧縮空気流通管１２０内の空気圧が上限圧力値を上回ったときに空気圧縮部１１０による圧縮空気の排出を停止するよう制御できるようになっている。

なお、上限圧力値を超えるまで昇圧された圧縮空気流通管１２０内の空気圧は、例えばサンプル液収容部４およびバッファ液収容部５に収容されているサンプル液およびバッファ液をＤＬＤマイクロ流路チップ６０へ排出する作用によって徐々に低下する。より詳細には、サンプル液収容部４およびバッファ液収容部５に収容されているサンプル液およびバッファ液がＤＬＤマイクロ流路チップ６０へ排出されると、バレル４１、５１内のサンプル液およびバッファ液の液面が下がり、バレル４１、５１内部の空気容量が大きくなることで、空気圧が徐々に低下する。

圧縮空気流通管１２０内の空気圧が下限圧力値を下回った場合には、圧縮動作制御部１３５は再び空気圧縮部１１０から圧縮空気を排出させて、圧縮空気流通管１２０内の空気圧を上限圧力値まで昇圧することで、圧縮空気流通管１２０内の空気圧は、上限圧力値および下限圧力値で規定される所定の圧力範囲内に維持される。

制御回路１５０は、無線通信部１５１、ＨＴＴＰ（Ｈｙｐｅｒｔｅｘｔ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）サーバ１５２、条件記憶部１５３、タイマ１５４、給電制御部１５５を含んで構成されている。

無線通信部１５１は、所定の無線通信方式で無線通信を行う機能を有している。本発明の実施の形態では、無線通信部１５１は、外部通信機器２００との間で無線通信を行う親機として機能する。無線通信方式は特に限定されないが、例えばＩＥＥＥ８０２．１１規格に準拠した無線ＬＡＮを用いることができる。

ＨＴＴＰサーバ１５２は、無線通信を介して接続した外部通信機器２００とＨＴＴＰを用いてデータのやり取りを行う機能を有しており、データのやり取りを行うためのプログラムやウェブページ等があらかじめ設定される。なお、ＨＴＴＰサーバ１５２は、加圧装置１００の動作条件を外部通信機器２００から取得する条件取得部の一例にすぎず、任意の情報取得方法や通信プロトコルを用いることができる。外部通信機器２００から取得する加圧装置１００の動作条件は特に限定されないが、例えば加圧装置１００の稼働停止時間とすることができる。加圧装置１００の稼働停止時間とは、加圧装置１００が稼働を開始した時点や外部通信機器２００から設定が行われた時点から、加圧装置１００の稼働を停止させるまでの時間を意味する。無線通信部１５１およびＨＴＴＰサーバ１５２は、例えば、市販の小型無線モジュールによって実現可能である。

条件記憶部１５３は、ＨＴＴＰサーバ１５２により外部通信機器２００から取得した加圧装置１００の動作条件を記憶する機能を有している。本発明の実施の形態では、加圧装置１００の動作条件の一例として、外部通信機器２００から取得した加圧装置１００の稼働停止時間が条件記憶部１５３に記憶されるようになっている。

タイマ１５４は、加圧装置１００の動作時間を計時する機能を有している。加圧装置１００の動作時間とは、加圧装置１００が稼働した時点や外部通信機器２００から設定が行われた時点から経過した時間を意味する。加圧装置１００の動作時間は、加圧装置１００の筺体に設けられたスイッチボタン１０１が押下されて空気圧縮部１１０が圧縮空気の排出動作を開始した時点から計時されてもよく、外部通信機器２００により加圧装置１００の稼働停止時間が設定された時点から計時されてもよい。

給電制御部１５５は、加圧装置１００の動作時間が条件記憶部１５３に記憶されている加圧装置１００の稼働停止時間を超えた場合には、圧力スイッチ１３０に対する給電を停止することで圧力スイッチ１３０の動作を停止するよう制御する機能を有している。圧力スイッチ１３０の電源がオフになった場合、圧縮空気流通管１２０内の空気圧が下限圧力値を下回っても、圧縮動作制御部１３５から空気圧縮部１１０へ制御信号が出力されず、その結果、空気圧縮部１１０による圧縮空気の排出動作は行われなくなる。

なお、ここでは、給電制御部１５５が、圧力スイッチ１３０に対する給電を停止して圧力スイッチ１３０の動作を停止することで、空気圧縮部１１０による圧縮空気の排出動作を停止させる動作制御部としての機能を果たすようになっているが、空気圧縮部１１０を直接制御して、空気圧縮部１１０による圧縮空気の排出動作を停止してもよい。

図４に示す外部通信機器２００は、無線通信部２０１、表示部２０２、操作部２０３を有している。外部通信機器２００は、加圧装置１００の稼働停止時間等の動作条件を設定するための端末であり、例えば操作者のスマートフォンを用いることができる。

無線通信部２０１は、加圧装置１００の無線通信部１５１と同一の無線通信方式で無線通信を行う機能を有している。本発明の実施の形態では、無線通信部２０１は、加圧装置１００との間で無線通信を行う子機として機能する。

表示部２０２および操作部２０３は、操作者が情報を確認しながら、例えば加圧装置１００の稼働停止時間等の動作条件を適切に入力するための機能を有している。外部通信機器２００がスマートフォンの場合には、表示部２０２および操作部２０３は、タッチパネル式ユーザインタフェースおよびＨＴＴＰユーザエージェント機能を含むウェブブラウザ等を表している。表示部２０２および操作部２０３を用いて入力された加圧装置１００の稼働停止時間等の動作条件は、無線通信部２０１を通じて加圧装置１００へ送信されて加圧装置１００の条件記憶部１５３に記憶される。

ここで、外部通信機器２００を用いて加圧装置１００の動作条件を設定する方法について説明する。

例えば、加圧装置１００と外部通信機器２００とを無線ＬＡＮで通信できるようにするため、加圧装置１００を無線ＬＡＮ親機として動作させる。具体的には、加圧装置１００の無線通信部１５１に所定のＳＳＩＤ（Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｓｅｔ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）およびパスワードを設定して、ＳＳＩＤをブロードキャストさせる。さらに、加圧装置１００のＨＴＴＰサーバ１５２に所定のローカルＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）アドレスを割り当てる。

一方、例えばスマートフォン等の外部通信機器２００を無線ＬＡＮ子機として動作させて、外部通信機器２００から加圧装置１００のＨＴＴＰサーバ１５２にアクセスできるようにする。外部通信機器２００において加圧装置１００のＳＳＩＤを検出してパスワードを入力することで、外部通信機器２００と加圧装置１００との間の無線接続を簡単に確立させることができる。さらに、外部通信機器２００でブラウザを起動して、ＨＴＴＰサーバ１５２のローカルＩＰアドレスを入力することで、ＨＴＴＰサーバ１５２に用意されたウェブページが外部通信機器２００に送信され、外部通信機器２００の表示画面に表示される。

図５は、本発明の実施の形態において、外部通信機器２００のタッチパネル式ユーザインタフェースにおける表示画面上に表示されたウェブページの一例を示す図である。図５に示すウェブページは、加圧装置１００の稼働停止時間を入力するためのものであり、例えば、稼働停止時間の単位を入力するための単位入力部２５１、稼働停止時間の数値を入力するための数値入力部２５２、ＨＴＴＰサーバ１５２への送信指示を行うための送信指示ボタン２５３を含んでいる。

単位入力部２５１は、例えばドロップダウンメニューで構成されており、秒、分等の単位を選択できるようになっている。数値入力部２５２は、例えばテキストボックスで構成されており、操作者が所望の数値を入力できるようになっている。送信指示ボタン２５３は、例えばデータ送信プログラムの起動にリンクされたボタンであり、操作者がこのボタンを選択することで、単位入力部２５１に入力された単位および数値入力部２５２に入力された数値がＨＴＴＰサーバ１５２へ送信されるようになっている。ＨＴＴＰサーバ１５２は、外部通信機器２００から送信された加圧装置の稼働停止時間の「単位」および「数値」を取得して条件記憶部１５３に記憶させる。

図５に示す例では、単位入力部２５１および数値入力部２５２で「分」および「２０」が入力されており、操作者が送信指示ボタン２５３を選択することで、加圧装置１００の稼働停止時間を「２０分」に設定することができる。

以下、図４に示す加圧装置１００の動作について説明する。図６は、本発明の実施の形態における加圧装置１００の動作の一例を示すフローチャートである。なお、サンプル液を収容したサンプル液収容部４にチューブ１４１が接続され、バッファ液を収容したバッファ液収容部５にチューブ１４２が接続され、圧縮空気流通管１２０の一方向弁１２５からバレル４１およびバレル５１まで連通する内部空間が気密な状態となっているものとする。

加圧装置１００のコンセントが接続されて加圧装置１００の筺体に設けられたスイッチボタン１０１が押下されると、加圧装置１００の空気圧縮部１１０は、圧縮空気の排出動作を開始して圧縮空気の排出を行う（ステップＳ５０１）。サンプル液収容部４にチューブ１４１を接続し、バッファ液収容部５にチューブ１４２を接続した直後の初期状態では、上述した気密な状態となっている内部空間は外気圧と略等圧である。空気圧縮部１１０の排気能力に依存するが、空気圧縮部１１０からの圧縮空気の排出により、当該内部空間内の空気圧を速やかに（例えば１秒程度で）上限圧力値に到達させることが可能である。

圧力スイッチ１３０は圧縮空気流通管１２０内の空気圧を計測し（ステップＳ５０２）、圧縮空気流通管１２０内の空気圧が上限圧力値を上回ったかどうかを監視する（ステップＳ５０３）。圧縮空気流通管１２０内の空気圧が上限圧力値を上回っていない場合（ステップＳ５０３でＮＯ）、すなわち圧縮空気流通管１２０内の空気圧が上限圧力値以下である場合には、圧縮空気流通管１２０内の空気圧が上限圧力値を上回るまで、上記のステップＳ５０１～Ｓ５０３の処理が実行され、圧縮空気の排出が継続して行われる。

圧縮空気流通管１２０内の空気圧が上限圧力値を上回った場合（ステップＳ５０３でＹＥＳ）、圧力スイッチ１３０は圧縮空気の排出停止を指示する制御信号を空気圧縮部１１０に出力し、空気圧縮部１１０は圧縮空気の排出を停止する（ステップＳ５０４）。

空気圧縮部１１０から圧縮空気の排出が停止されると、圧力スイッチ１３０は圧縮空気流通管１２０内の空気圧を引き続き計測し（ステップＳ５０５）、圧縮空気流通管１２０内の空気圧が下限圧力値を下回ったかどうかを監視する（ステップＳ５０６）。圧縮空気流通管１２０内の空気圧が下限圧力値を下回っていない場合（ステップＳ５０６でＮＯ）、すなわち圧縮空気流通管１２０内の空気圧が下限圧力値以上である場合には、圧縮空気流通管１２０内の空気圧が下限圧力値を下回るまで、上記のステップＳ５０５およびＳ５０６の処理が実行される。

圧縮空気流通管１２０内の空気圧が下限圧力値を下回った場合（ステップＳ５０６でＹＥＳ）には上記のステップＳ５０１に戻り、圧力スイッチ１３０は圧縮空気の排出開始を指示する制御信号を空気圧縮部１１０に出力し、空気圧縮部１１０は圧縮空気の排出動作を再び開始して圧縮空気の排出を行う（ステップＳ５０１）。このように、空気圧縮部１１０による圧縮空気の排出および排出停止が繰り返し行われることにより、圧縮空気流通管１２０内の空気圧が下限圧力値を下回った場合には上限圧力値を上回るまで昇圧され、圧縮空気流通管１２０内の空気圧が上限圧力値および下限圧力値で規定される所定の圧力範囲内に維持される。

図６に示す加圧装置１００の動作は、図７に示す動作に含まれる割込処理によって停止される。図７は、本発明の実施の形態における加圧装置１００の動作を停止する割込処理を含む動作の一例を示すフローチャートである。なお、ここでは、動作条件として加圧装置１００の稼働停止時間が条件記憶部１５３に既に記憶されており、加圧装置１００の動作時間の計時が行われているものとする。

図７には、図６に示す加圧装置１００の動作中に、スイッチボタン１０１が押下されるイベント、または動作時間が稼働停止時間を超えるイベントが発生した場合に、加圧装置１００の動作を停止する割込処理が実行されることが示されている。

例えば加圧装置１００の給電制御部１５５は、スイッチボタン１０１が押下されたかどうかを監視するとともに（ステップＳ６０１）、タイマ１５４で計時された加圧装置１００の動作時間が、動作条件として設定されている稼働停止時間を超えたかどうかを監視する（ステップＳ６０２）。スイッチボタン１０１が押下されておらず（ステップＳ６０１でＮＯ）、かつ、加圧装置１００の動作時間が稼働停止時間を超えていない場合（ステップＳ６０２でＮＯ）には、上記のステップＳ６０１およびＳ６０２に係るイベントの監視が引き続き実行される。

一方、スイッチボタン１０１が押下された場合（ステップＳ６０１でＹＥＳ）、または加圧装置１００の動作時間が稼働停止時間を超えた場合（ステップＳ６０２でＹＥＳ）には、給電制御部１５５は、圧力スイッチ１３０に対する給電を停止して圧力スイッチ１３０の動作を停止し、その結果、加圧装置１００の動作が停止される（ステップＳ６０３）。ステップＳ６０３における加圧装置１００の動作の停止は、空気圧縮部１１０による圧縮空気の排出動作を停止することに加えて、空気圧縮部１１０による圧縮空気の排出が再開されないことを含む。

次に、図１に示す粒子分離装置１を用いた粒子分離に係る動作について説明する。

図１に示す粒子分離装置１を用いることで簡単かつ適切に粒子を分離することができる。粒子分離を行う場合、まずサンプル液収容部４のアダプタ１２８を外し、バレル４１に適量のサンプル液を注入して、再びアダプタ１２８をバレル４１に装着する。また同様に、バッファ液収容部５のアダプタ１２９を外し、バレル５１に適量のバッファ液を注入して、再びアダプタ１２９をバレル５１に装着する。これにより、圧縮空気流通管１２０の一方向弁１２５から分岐管１２１を経て、チューブ１４１およびサンプル液収容部４のバレル４１ならびにチューブ１４２およびバッファ液収容部５のバレル５１まで連通する内部空間は等圧かつ気密な状態となる。

この状態において、操作者は、加圧装置１００の圧力スイッチ１３０にて所定の圧力範囲を設定し、また必要に応じて外部通信機器２００から加圧装置１００の稼働停止時間を設定して、スイッチボタン１０１を押下すればよい。スイッチボタン１０１の押下により加圧装置１００が稼働して空気圧縮部１１０から圧縮空気が排出されると、サンプル液収容部４のバレル４１およびバッファ液収容部５のバレル５１の内部の空気圧が昇圧し、その後、図６のフローチャートに示す加圧装置１００の動作によって所定の圧力範囲内に維持されるので、適量のサンプル液およびバッファ液を分離部６内に導入し続けることが可能となる。

図１に示す粒子分離装置１を用いた粒子分離に係る動作によれば、加圧装置１００から排出された圧縮空気によりバレル４１、５１の内圧が高められて、その内圧の作用によりサンプル液およびバッファ液を分離部６内に導入することが可能となる。また、バレル４１、５１の内圧は所定の圧力範囲内に維持されるので、適量のサンプル液およびバッファ液を分離部６内に導入し続けることが可能となる。操作者はサンプル液およびバッファ液を分離部６に導入するための断続的な操作、例えばピストンの押し込み操作等を行う必要はなく、また、圧力値を監視する必要もないので、粒子分離装置１０のそばに居続ける必要はない。

また、例えば操作者が離席中に、バレル４１、５１に収容されているサンプル液やバッファ液がすべて分離部６内に導入されてバレル４１、５１が空になった場合には、バレル４１、５１内の空気が分離部６、サンプル液回収部７またはバッファ液回収部８から漏れてしまい、所定の圧力範囲内に維持するために空気圧縮部１１０が圧縮空気を排出し続ける、いわゆる空回しの状態になる可能性がある。これに対し、図１に示す粒子分離装置１によれば、適切な稼働停止時間を外部通信機器２００から設定することが可能であり、空気圧縮部１１０による空回しが行われる前に粒子分離に係る動作を自動的に停止させることが可能である。

以下、本発明に係る加圧装置を粒子分離装置に適用した場合の作用について説明する。

本発明によれば、簡便に利用できるとともに操作の負担を大幅に軽減し、かつ適切に粒子を分離し得る粒子分離装置を実現することを可能とする、粒子分離装置に適用される加圧装置が提供される。

本発明に係る加圧装置１００は、サンプル液収容部４およびバッファ液収容部５にチューブ１４１、１４２を接続するだけで簡単に粒子分離装置１を組み立てることが可能となる。

本発明に係る加圧装置１００は、空気圧縮部１１０による圧縮空気の排出動作が開始されると、空気圧縮部１１０から排出された圧縮空気の空気圧が、一方向弁１２５から分岐管１２１を経てサンプル液収容部４およびバッファ液収容部５の両方に同時かつ同圧に作用し、適量のサンプル液および適量のバッファ液をＤＬＤマイクロ流路チップに導入して適切に粒子を分離することができるようになる。したがって、操作者は、スイッチボタン１０１を押下して、空気圧縮部１１０による圧縮空気の排出動作を開始させるだけでよく、操作者による操作の負担を大幅に軽減することが可能となる。

本発明に係る加圧装置１００は、圧力スイッチ１３０がサンプル液収容部４およびバッファ液収容部５の両方に作用させる空気圧を所定の圧力範囲に維持するようになっている。これにより、空気圧縮部１１０から排出された圧縮空気の空気圧が常に所定の圧力範囲内に自動的に維持されるようになり、サンプル液収容部４に収容されたサンプル液およびバッファ液収容部５に収容されたバッファ液の両方に対して、所定の圧力範囲内に維持された同一の空気圧を常に作用させ続け、常に適量のサンプル液および適量のバッファ液をＤＬＤマイクロ流路チップ内に導入し続けることができる。したがって、操作者は、サンプル液およびバッファ液をＤＬＤマイクロ流路チップ６０に導入するための操作や監視等を行うことなく、適切に粒子を分離することが可能となり、粒子分離装置１のそばに居続けなければならないという制約から解放される。

本発明に係る加圧装置１００では、所定の圧力範囲が例えば上限圧力値および下限圧力値によって規定され、空気圧縮部から排出された圧縮空気の空気圧を、常に所定の圧力範囲内、すなわち下限圧力値以上であって上限圧力値以下の範囲に自動的かつ確実に維持できるようになっている。これにより、サンプル液収容部４に収容されたサンプル液およびバッファ液収容部５に収容されたバッファ液の両方に対して、所定の圧力範囲内に維持された同一の空気圧を常に作用させ続けることが可能となる。

本発明に係る加圧装置１００は、外部通信機器２００と無線通信を行って、加圧装置１００の動作条件を無線通信を介して外部通信機器２００から設定できるようになっている。これにより、例えば加圧装置１００本体に動作条件を設定するための操作ボタンや表示パネル等を設置する必要がなくなり、加圧装置１００の部品点数を減らすことおよびコンパクトな加圧装置１００を実現することが可能となり、加圧装置１００のコストを大幅に低減することが可能となる。

本発明に係る加圧装置１００は、加圧装置１００の動作条件として加圧装置１００の稼働停止時間を設定し、加圧装置１００の動作時間が稼働停止時間を超えた場合には加圧装置１００の動作を停止させるようになっている。これにより、加圧装置１００の動作時間が、例えばスマートフォン等の外部通信機器２００を用いて設定した加圧装置１００の稼働停止時間を超えた場合には、加圧装置１００の動作を停止させて粒子分離に係る動作を自動的に終了させることができ、粒子分離が完了してもなお加圧装置が動作し続ける、いわゆる空回しを防止し、操作者は安心して粒子分離装置１のそばを離れることが可能となる。

本発明に係る加圧装置１００は、空気圧縮部１１０、一方向弁１２５および圧力スイッチ１３０が筺体内に収容されており、空気圧縮部１１０から排出された圧縮空気を流通させる圧縮空気流通管（チューブ）１２０が、筺体の貫通孔を通じて筺体の外部へ延びた構成となっている。このような構成により、部品点数が少なくかつコストが大幅に低減された、圧縮空気の排出に特化した簡素でコンパクトな加圧装置１００が実現されている。

本発明に係る加圧装置１００は、加圧装置１００の動作開始を指示するスイッチボタン１０１が筐体の外表面に設けられた構成となっている。このような構成により、部品点数が少なくかつコストが大幅に低減された、圧縮空気の排出に特化した簡素でコンパクトな加圧装置１００が実現されている。

本発明に係る加圧装置１００は筺体が略直方体形状であり、制振部材が筺体の外底面に設けられた構成となっている。このような構成により、空気圧縮部等の振動源から発生する振動や音を大幅に低減することができる静音かつ低振動の加圧装置を実現することが可能である。また、振動源となる空気圧縮部１１０等の周囲に同様の制振部材を配置することで、振動源から発生する振動や駆動音を更に低減することも可能である。

なお、本発明の実施の形態では、外部通信機器２００から無線通信を介して設定する加圧装置１００の動作条件として、加圧装置１００の動作を停止させる稼働停止時間を一例として挙げているが、設定可能な動作条件は加圧装置１００の稼働停止時間に限定されるものではない。例えば、圧力スイッチ１３０の設定値として圧力設定値記憶部１３２に記憶される所定の圧力範囲を規定する数値、すなわち、上限圧力値、下限圧力値または応差等の数値を外部通信機器２００から無線通信を介して設定できるようにしてもよい。

また、本発明の実施の形態では、加圧装置１００が図１に示す粒子分離装置１に適用された場合を一例として挙げているが、加圧装置１００が適用される粒子分離装置１の構成は特に限定されるものではなく、例えば図８に示す構成とすることも可能である。

図８は、本発明の実施の形態における加圧装置を含む粒子分離装置の別の一例を示す斜視図である。図１に示す粒子分離装置１と図８に示す粒子分離装置１０とを比較した場合、加圧装置１００から圧縮空気流通管１２０が延出して分岐管１２１においてチューブ１４１およびチューブ１４２に分岐されている点は共通しているが、図８に示す粒子分離装置１０は、チューブ１４１およびチューブ１４２が粒子分離回収カートリッジ９００に接続されている点で異なっている。

図８に示す粒子分離回収カートリッジ９００は、図１に示すサンプル液収容部４、バッファ液収容部５、分離部６、サンプル液回収部７およびバッファ液回収部８と同一の機能を有している。具体的には、図８に示す粒子分離回収カートリッジ９００は、サンプル液収容部４、バッファ液収容部５、サンプル液回収部７およびバッファ液回収部８にそれぞれ対応する４つのタンク、すなわち、サンプル液収容タンク９０１、バッファ液収容タンク９０２、サンプル液回収タンク９０３およびバッファ液回収タンク９０４を備えている。また、図８には不図示であるが、粒子分離回収カートリッジ９００の底面側にＤＬＤマイクロ流路チップ６０が取り付けられており、サンプル液収容タンク９０１とサンプル液導入口６１ａ、バッファ液収容タンク９０２とバッファ液導入口６１ｂ、サンプル液回収タンク９０３とサンプル液排出口６１ｃ、バッファ液回収タンク９０４とバッファ液排出口６１ｄとが連通した構成となっている。

図１に示す粒子分離装置１は、チューブやバレル等の煩雑な組み立て作業が必要であるのに対し、図８に示す粒子分離回収カートリッジ９００は、これらの機能が一体化された部材であり、組み立て作業が不要で利便性に優れた使い捨て製品として提供される。また、粒子分離回収カートリッジ９００は、サンプル液やバッファ液が液漏れしないように、ＤＬＤマイクロ流路チップ６０および各部材間で液体が流通する連通部等が封止されており、感染症等のリスクを低減する衛生面に優れた構成となっている。

図８に示す粒子分離装置１０を用いた粒子分離も、図１に示す粒子分離装置１を用いた粒子分離と同様に簡単な動作で行うことができる。まず、サンプル液収容タンク９０１の上面に貫通孔を有する加圧装置接続部９１１にチューブ１４１を接続し、バッファ液収容タンク９０２の上面に貫通孔を有する加圧装置接続部９１２にチューブ１４２を接続する。この状態が図８に図示されている。なお、加圧装置接続部９１１、９１２は、図１においてチューブ１４１、１４２とバレル４１、５１とを接続するアダプタ１２８、１２９としての役割を有している。

次いで、キャップ９２１～９２４をすべて外し、サンプル液収容タンク９０１に適量のサンプル液を注入し、バッファ液収容タンク９０２に適量のバッファ液を注入して、サンプル液収容タンク９０１およびバッファ液収容タンク９０２のキャップ９２１、９２２を再び装着する。これにより、サンプル液収容タンク９０１は加圧装置接続部９１１の貫通孔のみ開口した状態となり、バッファ液収容タンク９０２は加圧装置接続部９１２の貫通孔のみ開口した状態となって、圧縮空気流通管１２０の一方向弁１２５から分岐管１２１を経て、チューブ１４１およびサンプル液収容タンク９０１ならびにチューブ１４２およびバッファ液収容タンク９０２まで連通する内部空間は等圧かつ気密な状態となる。

この状態において、操作者は、加圧装置１００の圧力スイッチ１３０にて所定の圧力範囲を設定し、また必要に応じて外部通信機器２００から加圧装置１００の稼働停止時間を設定して、スイッチボタン１０１を押下すればよい。スイッチボタン１０１の押下により加圧装置１００が稼働して空気圧縮部１１０から圧縮空気が排出されると、サンプル液収容タンク９０１およびバッファ液収容タンク９０２の内部の空気圧が昇圧し、その後、図６のフローチャートに示す加圧装置１００の動作によって所定の圧力範囲内に維持されるので、適量のサンプル液およびバッファ液をＤＬＤ流路部６２内に導入し続けることが可能となる。上述した図１に示す粒子分離装置１を用いた粒子分離に係る動作と同様に、操作者は、粒子分離装置１０のそばに居続ける必要はなく、さらに、適切な稼働停止時間を設定することで空回しが行われる前に粒子分離に係る動作を停止させることが可能である。

以上説明した実施の形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上述した実施の形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属するすべての設計変更や均等物をも含む趣旨である。

１、１０、３００ 粒子分離装置
４、３０４ サンプル液収容部
５、３０５ バッファ液収容部
６、３０６ 分離部
７、３０７ サンプル液回収部
８、３０８ バッファ液回収部
４１、５１ バレル
４１ａ、５１ａ 注入口
４１ｂ、５１ｂ 排出口
４１ｃ、５１ｃ、７１、８１、１４１、１４２ チューブ
６０ ＤＬＤマイクロ流路チップ
６１ａ サンプル液導入口
６１ｂ バッファ液導入口
６１ｃ サンプル液排出口
６１ｄ バッファ液排出口
６２ ＤＬＤ流路部
７２ サンプル液回収容器
８２ バッファ液回収容器
１００ 加圧装置
１０１ スイッチボタン
１１０ 空気圧縮部
１１１ 圧縮空気排出口
１２０ 圧縮空気流通管（チューブ）
１２１ 分岐管
１２５ 一方向弁
１２６ Ｔ型チューブコネクタ
１２８、１２９ アダプタ
１３０ 圧力スイッチ
１３１ 圧力計測部
１３２ 圧力設定値記憶部
１３３、２０２ 表示部
１３４、２０３ 操作部
１３５ 圧縮動作制御部
１４３、１４４ 三方活栓
１５０ 制御回路
１５１、２０１ 無線通信部
１５２ ＨＴＴＰサーバ
１５３ 条件記憶部
１５４ タイマ
１５５ 給電制御部（動作制御部）
２００ 外部通信機器
２５１ 単位入力部
２５２ 数値入力部
２５３ 送信指示ボタン
３０２ シリンジ
３０３ 圧力分配部
９００ 粒子分離回収カートリッジ
９０１ サンプル液収容タンク
９０２ バッファ液収容タンク
９０３ サンプル液回収タンク
９０４ バッファ液回収タンク
９１１、９１２ 加圧装置接続部
９２１～９２４ キャップ

Claims (8)

1. 標的粒子を含むサンプル液から前記標的粒子を分離するためのＤＬＤマイクロ流路チップを備えた粒子分離装置に適用される加圧装置であって、
   圧縮空気を生成して圧縮空気排出口から圧縮空気を排出する空気圧縮部と、
   上流側接続口および下流側接続口を有し、前記上流側接続口が前記圧縮空気排出口に連通するように取り付けられたチューブと、
   前記空気圧縮部から排出される前記圧縮空気の空気圧を計測する圧力計測部、および前記空気圧が所定の圧力範囲となるよう前記空気圧縮部の動作を制御する圧縮動作制御部を有する圧力スイッチと、
   前記下流側接続口に連通するように取り付けられた第１管路、前記第１管路から二股に分岐した一方であって前記ＤＬＤマイクロ流路チップに導入される前記サンプル液を収容するサンプル液収容部に気密に連通される第２管路、および前記第１管路から二股に分岐した他方であって前記ＤＬＤマイクロ流路チップに導入されるバッファ液を収容するバッファ液収容部に気密に連通される第３管路を備える分岐管と、を有することを特徴とする加圧装置。
2. 前記所定の圧力範囲を規定する上限圧力値および下限圧力値を記憶する圧力設定値記憶部を更に有し、
   前記圧縮動作制御部は、前記圧力計測部で計測された前記空気圧の圧力値が前記下限圧力値を下回ったときに前記空気圧縮部から前記圧縮空気を排出させ、前記圧力計測部で計測された前記空気圧の圧力値が前記上限圧力値を上回ったときに前記空気圧縮部による前記圧縮空気の排出を停止させることを特徴とする請求項１に記載の加圧装置。
3. 外部通信機器と無線通信を行う無線通信部と、
   当該加圧装置の動作条件を前記無線通信を介して前記外部通信機器から取得する条件取得部と、
   前記条件取得部で取得した当該加圧装置の動作条件を記憶する条件記憶部と、を更に有することを特徴とする請求項１または２に記載の加圧装置。
4. 当該加圧装置の動作時間を計測するタイマと、
   当該加圧装置の動作時間が前記条件記憶部に前記動作条件として記憶されている当該加圧装置の稼働停止時間を超えた場合、当該加圧装置の動作を停止させる動作制御部と、を更に有することを特徴とする請求項３に記載の加圧装置。
5. 前記空気圧縮部および前記圧力スイッチが筺体内に収容されており、前記チューブが前記筺体に設けられた貫通孔に内挿されて前記筺体の外部へ延出していることを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の加圧装置。
6. 当該加圧装置の動作開始を指示するスイッチボタンが前記筐体の外表面に設けられていることを特徴とする請求項５に記載の加圧装置。
7. 前記筺体が略直方体形状であり、制振部材が前記筺体の外底面に設けられていることを特徴とする請求項５または６に記載の加圧装置。
8. 前記ＤＬＤマイクロ流路チップが、前記サンプル液収容部に収容された前記サンプル液が導入されるように前記サンプル液収容部の排出口に接続されるサンプル液導入口、前記バッファ液収容部に収容された前記バッファ液が導入されるように前記バッファ液収容部の排出口に接続されるバッファ液導入口、前記圧縮空気が前記サンプル液収容部の内部および前記バッファ液収容部の内部を昇圧することにより、前記サンプル液導入口を介して導入された前記サンプル液と前記バッファ液導入口を介して導入された前記バッファ液とが接しながら並行して流れる複数の微細なピラーが配設されたＤＬＤマイクロ流路構造を備えるＤＬＤ流路部、前記ＤＬＤ流路部で前記サンプル液から前記バッファ液に移動した標的粒子を含むバッファ液を排出するバッファ液排出口、および前記ＤＬＤ流路部で標的粒子が前記バッファ液に移動した後のサンプル液を排出するサンプル液排出口、を備えることを特徴とする請求項１から７のいずれか１つに記載の加圧装置。

Images