JP7481144B2 - 遠心分離機および試料調製装置 - Google Patents
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Description
まず、図1を参照して、一実施形態による遠心分離機10の概要について説明する。
次に、図1を参照して、一実施形態による試料調製装置100の概要について説明する。
次に、図2~図30を参照して、試料調製装置100の具体的な構成例について詳細に説明する。図2~図30の例では、試料調製装置100の検体が血液の全血であり、被検物質が血中の特定の細胞である。試料調製装置100は、検体中の被検物質を標識抗体により染色し、測定用試料を調製する。測定用試料は、たとえばフローサイトメトリーによる光学的測定用の試料として調製される。
図2に示すように、試料調製装置100は、遠心分離部110と、分注部120と、試薬設置部(130、140)と、を備える。試料調製装置100は、制御部200を備える。試料調製装置100は、遠心分離部110と、分注部120と、試薬設置部と、を少なくとも収容した筐体101を備える。制御部200は、筐体101の内部または外部に設置されうる。
図4~図6は、それぞれ分注部120の構成例を示す。
図7の例では、ノズル121は、移動機構128に設けられている。移動機構128は、試料調製装置100に固定して配置され、遠心分離部110と試薬設置部130との間でノズル121を移動させる。
図9に示すように、遠心分離部110は、複数のホルダ部111が設けられたロータ部112を収容する箱体115内に設けられている。箱体115は、ロータ部112の周囲を取り囲む周壁部115aと、箱体115の底面を構成するベース部115bとを有する有底円筒状に形成されている。また、箱体115は、箱体115の上部を覆う天面部115cを有する。天面部115cには、少なくとも吐出位置PN2(図3、図7-8参照)におけるホルダ部111の上方を開閉可能に覆う蓋部115dが設けられている。蓋部115dは電動モータなどの駆動源により、箱体115の上部を開放および閉鎖可能に構成されている。箱体115および蓋部115dは断熱材料により構成されている。
図9に戻り、遠心分離部110は、ロータ部112の回転時にホルダ部111と当接することにより反応容器300の傾斜角度を規制する規制部材116を含む。図9のうち、図中左側のホルダ部111は、ロータ部112の非回転時の状態を示しており、図中右側のホルダ部111は、ロータ部112の回転時の状態を示している。規制部材116は、ロータ部112の取付部112e(図10参照)の下面側に取り付けられている。規制部材116は、ロータ部112に一体形成されていてもよい。
図9に示した例では、遠心分離部110は、温度調整部117を備える。温度調整部117は、ホルダ部111の表面と隣り合うとともに対向するように設けられた伝熱面117aを含む。
ホルダ部111が保持する反応容器300は、図19に示すように、第1容器301と、第2容器302とを含む。本実施形態では、ロータ部112は、複数のホルダ部111において、第1容器301および第2容器302として、同種類の容器を保持するように構成されている。
図19の例では、制御部200(図2参照)は、遠心分離部110において、ホルダ部111に保持された第1容器301に試薬を分注し、ホルダ部111に保持された第2容器302に収容された洗浄液を用いてノズル121を洗浄するように遠心分離部110および分注部120を制御するように構成されている。具体的には、制御部200は、複数のホルダ部111に保持された容器のうち、検体を収容した第1容器301に試薬を分注し、検体を収容していない第2容器302に収容された洗浄液を用いてノズル121を洗浄するように遠心分離部110および分注部120を制御する。
図21の例では、制御部200(図2参照)は、ロータ部112を回転させることにより、第1容器301をノズル121の位置に移動させ、第1容器301に試薬を分注するように遠心分離部110および分注部120を制御する。また、制御部200は、ロータ部112を回転させることにより、第2容器302をノズル121の位置に移動させ、ノズル121を洗浄するように遠心分離部110および分注部120を制御する。
また、制御部200(図2参照)は、第1容器301の内容物を遠心分離するように遠心分離部110を制御し、ロータ部112を回転させて第1容器301内の上清を吸引除去し、ノズル121を洗浄するように遠心分離部110および分注部120を制御する。
次に、図23を参照して、本実施形態による試料調製装置100による試料調製方法における、試薬の分注処理、上清の除去処理、および、ノズル121の洗浄処理の一連の流れについて説明する。
図24に示す例では、試料調製装置100は、第1試薬設置部130に設置された第1試薬容器310(図3参照)から、挿入口132を介して分注部120(図3参照)によって試薬を吸引できる。第1試薬設置部130は、挿入口132を開閉可能に構成されている。
第1試薬設置部130の挿入口132は、蓋部133の第1挿入孔133aと、シャッター部材134の第2挿入孔134aと、によって構成される。開放位置OPでは、第1挿入孔133aに第2挿入孔134aが重なることによって、第1試薬設置部130の内部と外部とを連通させる挿入口132が開放される(つまり、第1挿入孔133aが開放される)。閉鎖位置CLでは、第1挿入孔133aに第2挿入孔134aが重ならずに遮蔽部134bが重なることによって、第1試薬設置部130の挿入口132が閉鎖される(つまり、第1挿入孔133aが閉鎖される)。
図27に示すように、設置部本体131は、底部131aおよび側部131bで囲まれた内部空間を有する。内部空間に、複数の容器保持部131cが設けられている。内部空間の上部が蓋部133により区画されている。容器保持部131cは、試薬容器が挿入される凹部である。
図28(A)、(B)の例では、設置部本体131が、水平面内で直交する2軸方向に沿って行列状に試薬容器を設置可能である例を示している。シャッター部材134は、12個の第1挿入孔133aを開放する開放位置OPと閉鎖位置CLとに移動可能である。分注部120が1軸の移動軸128aに沿って移動する場合、第1試薬設置部130には、水平面内でX方向に延びる移動軸128aと直交するY方向へ第1試薬設置部130を移動させる機構が設けられ得る。
次に、図29を参照して、分注部120による試薬吸引、吐出、および上清の吸引を行うための流体回路を説明する。
図30に示すように、制御部200は、プロセッサ201および記憶部202を備えたコンピュータである。制御部200は、通信部203、表示部204および入力部205を備える。図30では、試料調製装置100の装置本体100aと、制御部200とが別体で設けられ、通信可能に接続される例を示している。装置本体100aには、遠心分離部110、分注部120、試薬設置部などに制御信号を出力するコントローラ210と、通信部211とが設けられている。制御部200は、装置本体100aに組み込まれていてもよい。
次に、図31~図33を参照して、制御部200(図30参照)が、複数のホルダ部111のうち、容器を配置すべきホルダ部111を表示部204に表示させる構成について説明する。
制御部200(図30参照)は、入力部205(図30参照)を介した検体に関する情報の入力操作に応じて第1容器301の数を取得し、取得した第1容器301の数に基づいて、第1容器301を配置すべきホルダ部111を表示するように表示部204(図30参照)を制御する。制御部200は、記憶部202に記憶された配置パターン500の中から、洗浄を行うタイミングと、検体数とに応じたパターンを取得する。制御部200は、取得したパターンを表示することにより、各容器を配置すべきホルダ部111を表示部204に表示する制御を行う。
図34を参照して、試料調製装置100の動作制御を説明する。
ホルダ部111の容器を吐出位置への移動および分注部120による分注処理
遠心分離部110による攪拌処理
検体と試薬との反応処理
反応容器300内の上清の除去処理
ノズル121の洗浄処理
第1試薬設置部130の温度制御処理
次に、図35を参照して、反応容器300を設置する際に、制御部200が表示部204に配置パターン500を表示させる処理について説明する。
分注処理において、制御部200は、以下の(a)~(e)を行うように遠心分離部110および分注部120を制御する。
(a)試薬の吸引位置PN1でノズル121に第1の量の試薬を吸引させる。
(b)ノズル121を吸引位置PN1から吐出位置PN2に移動させる。
(c)ノズル121から吐出位置PN2の反応容器300に第1の量よりも小さい第2の量の試薬を吐出させる。
(d)ホルダ部111を回転移動させて別の反応容器300を吐出位置PN2に移動させる。
(e)分注すべき複数の反応容器300に試薬が吐出されるまで、(c)および(d)を繰り返す。
次に、図37を参照して、分注処理おけるシャッター部材134の開閉制御を説明する。シャッター部材134の開閉制御は、図36のステップS112~S115の処理時に行われる制御である。
制御部200は、以下の(f)および(g)の制御を行うように構成されている。
(f)検体と試薬とを反応容器300内で所定時間反応させる。
(g)ホルダ部111を回転させて反応容器300内の内容物を遠心分離する。
図38を参照して、遠心分離部110における反応処理における制御を説明する。ステップS141において、制御部200は、ロータ部112の回転を停止させた状態で、所定時間が経過したか否かを判断する。制御部200は、所定時間が経過するまで、回転停止状態を継続する。所定時間が経過した場合、反応処理が終了する。
図39を参照して、遠心分離部110による遠心分離処理における制御を説明する。ステップS151において、制御部200は、ロータ部112が所定の角速度で回転することにより、反応容器300の内容物を沈降させるように遠心分離部110を制御する。制御部200は、所定時間の間、所定の角速度での等角速度回転を継続するように、遠心分離部110を制御する。これにより、反応容器300の内容物が沈降される。
次に、図40を参照して、遠心分離部110による攪拌処理における制御を説明する。
ステップS161において、制御部200は、ロータ部112の角加速度を変化させることにより、反応容器300の内容物を攪拌するように遠心分離部110を制御する。制御部200は、角加速度の変化を所定回数繰り返すように、遠心分離部110を制御する。これにより、反応容器300の内容物が攪拌される。
制御部200は、以下の(h)~(j)の制御を行うように構成されている。
(h)吐出位置PN2において、遠心分離に供された後の反応容器300内の上清を、ノズル121により吸引する。
(i)ホルダ部111を回転移動させて別の反応容器300を吐出位置PN2に移動させる。
(j)吸引すべき複数の反応容器300から上清が吸引されるまで、(h)および(i)を繰り返す。
次に、図42を参照して、分注部120によるノズル121の洗浄処理における制御を説明する。
次に、試料調製処理の例を説明する。最初に、図43~図45を参照して、典型的な処理の流れを示す。便宜的に、4つの検体に対して、第1試薬および第2試薬の分注処理、撹拌処理、反応処理および温度制御処理、遠心分離処理、上清の除去処理、を行う例を示す。ノズルの洗浄処理は、ノズル121による吸引や吐出を行う直前、または直後のタイミングで実施されるが、ここでは説明を省略する。
ステップS200において、各反応容器300に第2試薬容器320内の溶血剤が分注される。
ステップS201において、攪拌が行われる。
ステップS202において、所定時間、所定温度で反応が行われる。所定時間はたとえば10分間、反応温度は約4℃である。
ステップS203において、各反応容器300に第2試薬容器320内の緩衝液が分注される。緩衝液により、溶血反応の進行が停止される。
ステップS204において、攪拌が行われる。
ステップS205において、遠心分離が行われる。
ステップS206において、各反応容器300から上清が除去される。
ステップS207において、第2試薬容器320内の固定前検体用の洗浄液が分注される。
ステップS208において、攪拌が行われる。
ステップS209において、遠心分離が行われる。
ステップS210において、各反応容器300から上清が除去される。以上により、検体内の赤血球が反応容器300から除去される。
ステップS211において、各反応容器300に、CD25標識抗体、CD4標識抗体、CD62標識抗体を含むカクテル試薬が第1試薬容器310から分注される。
ステップS212において、攪拌が行われる。
ステップS213において、所定時間、所定温度で反応が行われる。所定時間はたとえば30分間、反応温度は約4℃である。
ステップS214において、第2試薬容器320内の固定前検体用の洗浄液が分注される。
ステップS215において、攪拌が行われる。
ステップS216において、遠心分離が行われる。
ステップS217において、各反応容器300から上清が除去される。以上により、表面抗原CD25、CD4、CD62が、それぞれ対応する標識物質により染色される。
ステップS218において、各反応容器300に第2試薬容器320内の固定剤および透過剤が分注される。
ステップS219において、攪拌が行われる。
ステップS220において、所定時間、所定温度で反応が行われる。所定時間はたとえば30分間、反応温度は約4℃である。
ステップS221において、第2試薬容器320内の固定後検体用の洗浄液が分注される。
ステップS222において、攪拌が行われる。
ステップS223において、遠心分離が行われる。
ステップS224において、各反応容器300から上清が除去される。
ステップS225~S128において、洗浄液の分注、攪拌、遠心分離および上清の除去が行われる。つまり、検体の洗浄処理が繰り返される。検体の洗浄処理は、1回(S121~S124のみ実施)、2回(S121~S128まで実施)、3回以上でもよい。以上により、反応容器300中の細胞に対する固定化処理および透過処理が行われる。
ステップS229において、各反応容器300に、Foxp3標識抗体を含む試薬が第1試薬容器310から分注される。
ステップS230において、攪拌が行われる。
ステップS231において、所定時間、所定温度で反応が行われる。所定時間はたとえば30分間、反応温度は約4℃である。
ステップS232において、第2試薬容器320内の固定後検体用の洗浄液が分注される。
ステップS233において、攪拌が行われる。
ステップS234において、遠心分離が行われる。
ステップS235において、各反応容器300から上清が除去される。
ステップS236~S139において、洗浄液の分注、攪拌、遠心分離および上清の除去を含む検体の洗浄処理が繰り返される。検体の洗浄処理は、1回(S132~S135のみ実施)、2回(S132~S139まで実施)、3回以上でもよい。以上により、反応容器300中のFoxp3が、対応する標識物質により染色される。
ステップS240において、第2試薬容器320内の緩衝液が分注される。分注により、測定装置への供給に適した所定の液量、所定のphになるように反応容器300内の試料が調整される。
ステップS241において、攪拌が行われる。
調製された試料は、フローサイトメータを備えた測定装置による光学的な測定に供される。測定装置は、標識物質に対応する信号を検出することにより、試料中のTreg細胞およびTeff細胞を区別して計数する。すなわち、CD4標識抗体の蛍光、CD25標識抗体の蛍光およびFoxp3標識抗体の蛍光を発生する細胞がTreg細胞として検出される。CD4標識抗体の蛍光およびCD62L標識抗体の蛍光を発生する細胞がTeff細胞として検出される。
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
Claims (11)
- 反応容器を保持するホルダ部を含み、前記ホルダ部を揺動自在に支持するロータ部と、
前記ロータ部に連結された回転軸部と、
前記回転軸部を回転させるロータ駆動部と、
前記ロータ部の端部下面から下方に突出して配置され、前記ロータ部の回転時に前記ホルダ部と当接することにより前記反応容器の傾斜角度を規制する規制部材とを含み、
前記規制部材は、前記ロータ部に着脱可能に設けられている、遠心分離機。 - 前記規制部材は、前記ロータ部の回転時に、前記ホルダ部の側面と当接するように配置されている、請求項1に記載の遠心分離機。
- 前記ロータ部の角加速度を変化させることにより、前記反応容器の内容物を攪拌するように前記ロータ駆動部を制御する制御部をさらに備え、
前記制御部は、前記攪拌時に、前記ホルダ部と前記規制部材とが当接する当接状態と、前記ホルダ部から前記規制部材が離れた非当接状態とが生じるように前記ロータ駆動部を制御する、請求項1または2に記載の遠心分離機。 - 前記制御部は、前記攪拌時に、前記ロータ部の角加速度を繰り返し変化させるように前記ロータ駆動部を制御し、
前記制御部は、前記攪拌時に、前記当接状態と前記非当接状態とが繰り返し生じるように前記ロータ駆動部を制御する、請求項3に記載の遠心分離機。 - 前記制御部は、前記ロータ部の角加速度を変化させて断続回転または反転回転するように前記ロータ駆動部を制御する、請求項3または4に記載の遠心分離機。
- 前記規制部材は、前記ロータ部の回転時における前記反応容器の長手方向と、前記反応容器の内容物にかかる遠心力方向との間の角度が20度以上70度以下の範囲内の角度となるように、前記反応容器の傾斜角度を規制するように構成されている、請求項1~5のいずれか1項に記載の遠心分離機。
- 前記規制部材は、前記ホルダ部と当接するとともに前記反応容器の傾斜角度に対応した傾斜面を有する、請求項1~6のいずれか1項に記載の遠心分離機。
- 前記規制部材は、少なくとも前記ホルダ部と当接する部分が耐衝撃材料から形成されている、請求項1~7のいずれか1項に記載の遠心分離機。
- 前記規制部材は、少なくとも前記ホルダ部と当接する部分が弾性材料から形成されている、請求項1~8のいずれか1項に記載の遠心分離機。
- 検体に試薬を反応させて試料を調製する装置であって、
請求項1~9のいずれか1項に記載の遠心分離機と、
試薬を前記反応容器に分注する分注部と、を備えた、試料調製装置。 - 前記検体が、血液であり、
前記試薬が、溶血剤、固定化剤、透過剤、抗体試薬および洗浄液からなる群から選択される少なくともひとつである、請求項10に記載の試料調製装置。
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