JP2966057B2 - 自動細胞処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明に係る自動細胞処理装置は、細胞の大きさや
相対的DNA量の測定を行なう為のフローサイトメトリー
を実施する為の前処理等を、自動的に行なう為に利用す
る。

（従来の技術） 細胞生物学、細胞免疫学、癌の細胞診断学等の分野に
於いて、取り扱う細胞をその大きさや形態、細胞内物質
の含有量等の性格によって分類する為、フローサイトメ
トリーと呼ばれる測定方法を実施する場合がある。

フローサイトメトリーは、蛍光色素で染色した細胞
を、１個ずつ遊離した状態で細い管の内側を通過させつ
つ、この細胞にレーザ光線を当てて蛍光を発生させ、こ
の蛍光の強弱を測定する事で、細胞の大きさや相対的DN
A量を測定するものである。

この様なフローサイトメトリーによる測定作業を行な
う場合には、測定作業に先立って、測定すべき細胞を蛍
光色素で染色する等の、前処理作業を行なわなければな
らない。

この様な前処理作業は、例えば第７図に示す様な多く
の工程から成っており、この工程を決められた通りの順
番で行なわなければならない。

（発明が解決しようとする課題） 上述の様な複雑な行程を有する前処理作業を、従来は
人手により行なっていたが、作業完了迄に多くの時間を
要し、その間作業員が拘束されるだけでなく、作業員に
よって作業にバラツキが生じる為、省力化と処理の安定
化の為にも、自動化が望まれていた。

ところが、前処理作業の行程を総て自動化する事は難
しく、従来は実用的な自動処理装置が知られていなかっ
た。

本発明の自動細胞処理装置は、この様な事情に鑑みて
考えられたものである。

（課題を解決する為の手段） 本発明の自動細胞処理装置は、処理すべき細胞を含む
液状の検体を納めた検体管の上方に、この検体管に対す
る相対的な昇降を自在として設けられ、この検体管内へ
の液体の給排を自在とした出し入れノズルと、この出し
入れノズルに一端を連通自在とした出し入れ容器と、こ
の出し入れ容器と上記出し入れノズルとの間に直列に設
けられた、比較的目の粗い不適検体除去フィルタと、上
記出し入れ容器の他端に直列に接続された、比較的目の
細かい検体濾過フィルタと、一端を上記不適検体除去フ
ィルタと上記出し入れ容器との間に、他端を上記検体濾
過フィルタよりも上記出し入れ容器から離れた部分に、
それぞれ連通及び遮断自在に接続し、上記出し入れ容器
と検体濾過フィルタとを短絡自在なバイパスチューブ
と、上記検体濾過フィルタを介して上記出し入れ容器の
他端に連通自在な負圧ポンプと、この負圧ポンプにより
生じる負圧と大気圧との圧力差よりも大きな圧力差を大
気圧に対して生じさせ、上記負圧ポンプに代わって、上
記検体濾過フィルタを介して上記出し入れ容器の他端に
除去自在な加圧ポンプと、上記検体管内に試薬を滴下す
る為の滴下手段と、検体管内に存在する不要の液体を排
出する為の排液手段と、洗浄液を上記不適検体除去フィ
ルタと出し入れノズルとを通過させてから廃棄する事
で、不適検体除去フィルタに捕集された不適検体を除去
すると共に、上記不適検体除去フィルタと出し入れノズ
ルとを洗浄する洗浄手段とから構成されている。

（作用） 上述の様に構成される本発明の自動細胞処理装置によ
り、フローサイトメトリーの為の前処理等、細胞の処理
作業を行なう場合、先ず滴下手段により、処理すべき細
胞を含む液状の検体を納めた検体管内に、蛍光色素等の
所定の試薬を滴下する。

次いで検体管内に出し入れノズルを挿入し、負圧ポン
プと出し入れ容器の他端とを連通して、検体管内の液状
検体を出し入れノズルを通じ、出し入れ容器内に吸引す
る。

この状態で出し入れ容器の他端に、負圧ポンプと加圧
ポンプとを交互に連通させる事により、この検体管内の
検体を、上記出し入れノズルに接続された出し入れ容器
に吸引したり、或は出し入れ容器内に吸引された検体
を、再び出し入れノズルを通じて、検体管に戻したりす
る事で、上記検体と試薬とを攪拌し、検体と試薬とを反
応させる。

次いで、試薬と反応した検体を出し入れ容器内に吸引
し、この出し入れ容器内に保持した状態で、出し入れノ
ズルを検体管から抜き出し、バイパスチューブを通じて
不適検体除去フィルタの後背側に洗浄液を、加圧ポンプ
で加圧しつつ送り込んで、この不適検体除去フィルタに
捕集されていた不適検体を廃液トレイ等に排出すると共
に、出し入れノズル内を洗浄する。

その後、出し入れノズルを再び検体管に挿入した状態
で、加圧ポンプにより検体濾過フィルタの後背側を加圧
し、上記出し入れ容器内に保持されていた検体を、出し
入れノズルを介して検体管に戻す。

上述の様な前処理を施された検体を納めた検体管は、
自動細胞処理装置から取り出し、上記検体を、フローサ
イトメトリーを行なう装置に移し替える。

（実施例） 次に、図示の実施例を説明しつつ、本発明を更に詳し
く説明する。

第１〜６図は本発明の自動細胞処理装置の回路構成を
示しており、第１図は基本構成を示す回路図、第２〜６
図は細胞処理作業を行程順に示す回路図である。

１は試験管等の検体管で、この検体管１内には、処理
すべき細胞を含む液状の検体を納める。この検体管１の
上方には出し入れノズル２が、昇降及び水平方向の移動
自在に設けられている。但し、上記検体管１及び後述す
る廃液トレイ27（第４図）を移動自在とすれば、上記出
し入れノズル２を移動自在とする必要はない。

上記出し入れノズル２には、液状の検体を一時保持し
ておく為の出し入れ容器３の一端を連通自在としてい
る。又、この出し入れ容器３と上記出し入れノズル２と
の間には、上記出し入れノズル２の側から順に、比較的
目の粗い（例えば40μｍ以上の粒子を捕集する。）不適
検体除去フィルタと第一の三方弁５とを、互いに直列に
設けている。

上記出し入れ容器３の他端にその一端を接続した、給
排チューブ22の途中には、比較的目の細かい（例えば１
μｍ以上の粒子を捕集する。）検体濾過フィルタ６と第
二の三方弁７とを、上記出し入れ容器３の側から順に、
互いに直列に設けている。そして、上記給排チューブ22
の他端を、第三の三方弁14に接続している。

上記第一、第二の三方弁５、７の残りのポートには、
それぞれバイパスチューブ８の両端部を接続し、このバ
イパスチューブ８によって、上記出し入れ容器３と検体
濾過フィルタ６とを短絡自在としている。

９は、上記検体濾過フィルタ６を介して上記出し入れ
容器３の他端に連通自在な負圧ポンプ、10は、同じく上
記出し入れ容器３の他端に連通自在な加圧ポンプであ
る。この加圧ポンプ10が発生する加圧力は、例えば＋38
0mm/Hg程度と、上記負圧ポンプ９が発生する、例えば−
200mm/Hg程度の負圧力よりも、十分に大きな絶対値を持
っている。尚、負圧ポンプ９と加圧ポンプ10とは、単一
のコンプレッサの吸入口と吐出口とする事も出来る。但
し、この場合には、上記吸入口に負圧調整弁11を、吐出
口に加圧調整弁12を、それぞれ設けて、負圧力と加圧力
とが、上記した条件を満たす様にする。

上記負圧ポンプ９と加圧ポンプ10との内、負圧ポンプ
９の吸入口に設けた負圧調整弁11と、前記第三の三方弁
14とは、吸引チューブ13により連通している。

又、上記加圧ポンプ10の吐出口に設けた加圧調整弁12
と上記第三の三方弁14とは、加圧チューブ15によって連
通自在とし、この加圧チューブ15の途中に、第一の開閉
弁16を設けている。

又、上記加圧チューブ15の途中で、加圧調整弁12と第
一の開閉弁16との間位置からその一端を分岐した、分岐
加圧チューブ17の他端を、試薬ボトル18の上部空間に開
口させている。一方、この試薬ボトル18の底部にその一
端を開口させた、送り出しチューブ19の途中に、ロータ
リ式切換弁20、第二の開閉弁21を接続している。この内
のロータリ式切換弁20は、前記検体管１に複数種類の試
薬を滴下する必要がある場合に、これを選択する為に利
用するものである。そして、上記送り出しチューブ19の
他端は、前記加圧チューブ15の途中で、前記第一の開閉
弁16と第三の三方弁14との間位置に接続している。尚、
複数種類の試薬を貯溜する為の、複数の試薬ボトル18の
上部空間には、それぞれ分岐加圧チューブ17の他端を連
通させておく。

更に、前記給排チューブ22の途中で、前記第二、第三
の三方弁７、14の間位置にその一端を接続し、途中に第
三の開閉弁25を設けた廃液チューブ23の他端は、排液ボ
トル24内に開口させている。そして、この廃液ボトル24
の上部にその一端を開口した排気チューブ26の他端を、
前記負圧調整弁11を介して、前記負圧ポンプ９の吸入口
に通じている。

上述の様に構成される本発明の自動細胞処理装置によ
り、フローサイトメトリーの為の前処理等、細胞の処理
作業を行なう場合、先ず第２図に太い実線で示す系統を
通じて流体が流れる様に、各弁を切り換え、加圧ポンプ
10を運転する。この結果、試薬ボトル18内の試薬が加圧
され、この試薬が、送り出しチューブ19、ロータリ式切
換弁20、第二の開閉弁21、加圧チューブ15、給排チュー
ブ22、第二の三方弁７、検体濾過フィルタ６、出し入れ
容器３、第一の三方弁５、不適検体除去フィルタ４を通
じて出し入れノズル２に送られ、この出し入れノズル２
から、検体管１内に滴下される。滴下を中止する際に
は、それ迄開いていた第二の開閉弁21を閉じる。

上述の様にして、処理すべき細胞を含む液状の検体を
納めた検体管１内に、蛍光色素等の所定の試薬を滴下し
たならば、次いで出し入れノズル２を下降させる（又は
検体管１を上昇させる）事により、検体管１の底部に迄
出し入れノズル２を挿入する。そしてこの状態のまま、
第３図に太い実線で示す系統を通じて流体が流れる様
に、各弁を切り換え、負圧ポンプ９を運転する。この結
果、出し入れ容器３内の圧力が低下し、検体管１内の液
状の検体が、出し入れノズル２、不適検体除去フィルタ
４、第一の三方弁５を通じて、上記出し入れ容器３内に
吸引される。所定時間経過する事で、検体管１内の検体
の全部又は一部が、出し入れ容器３に移されたならば、
出し入れノズル２の下端を検体管１の底部に迄挿入した
状態のまま、第３図に太い波線で示す系統を通じて流体
が流れる様に、第三の三方弁14を切り換え、加圧ポンプ
10を運転する。この結果、出し入れ容器３内の圧力が上
昇し、出し入れ容器３内の液状の検体が、第一の三方弁
５、不適検体除去フィルタ４、出し入れノズル２を通じ
て、検体管１内に戻される。この様に、検体管１と出し
入れ容器３との間で、試薬を滴下された検体のやり取り
を行なう事により、上記試薬と検体とを攪拌混合し、検
体と試薬とを反応させる。この作業は、前記第７図に示
す様な作業を行なうべく、異なる試薬毎に必要に応じて
繰り返し行なう。尚、出し入れ容器３部分には、必要に
応じて加温、冷却機構を付設し、この出し入れ容器３内
に送り込まれた検体と試薬との反応が、一定条件で行な
われる様にする。

又、検体管１と出し入れ容器３との間で検体及び試薬
のやり取りを行なう事で、検体と試薬とが攪拌混合され
るだけでなく、上記検体中に含まれる細胞塊を分散させ
る事も出来る。即ち、上記検体中には、フローサイトメ
トリーの実施に適さない程大きな細胞塊が存在するが、
この細胞塊は、上記検体管１と出し入れ容器３との間に
設けた不適検体除去フィルタ４を通過する事でほぐさ
れ、個々の細胞に分散される。この様な細胞の分散をよ
り効率的に行なう為、検体管１又は不適検体除去フィル
タ４を超音波振動させる加振機構を設けたり、或は不適
検体除去フィルタ４を、目の大きさの異なる複数のフィ
ルタを互いに直列に配置することにより構成しても良
い。即ち、検体管１の側から順に、例えば1mm迄の塊を
通過させるフィルタと200μｍ迄の塊を通過させるフィ
ルタと40μｍ迄の塊を通過させるフィルタとを直列に配
置すれば、大きな塊を効率良くほぐし、不適検体除去フ
ィルタ４に過度の目詰りが生じない様に出来る。

又、上述の様にして出し入れ容器３内で検体と試薬と
を反応させる途中で、或は反応終了時に出し入れ容器３
内に検体を保持したまま、出し入れノズル２を検体管１
から抜き出して、この出し入れノズル２を廃液トレイ27
上に移動させてから、第４図に太い実線で示す系統を通
じて流体が流れる様に、各弁を切り換えると共に、ロー
タリ式切換弁20の切り換えによって上記系統中に、洗浄
液を貯溜した試薬ボトル18aを接続して、加圧ポンプを
運転する。

この結果、上記試薬ボトル18a内の洗浄液が、送り出
しチューブ19、ロータリ式切換弁20、第二の開閉弁21、
加圧チューブ15、第三の三方弁14、給排チューブ22、第
二の三方弁７、バイパスチューブ８、第一の三方弁５を
介して、不適検体除去フィルタ４の後背側に送り込まれ
る。

加圧ポンプ10から吐出される圧縮空気の圧力に基づ
き、不適検体除去フィルタ４の後背側に送り込まれる洗
浄液の圧力は、負圧ポンプ９の運転に基づいて得られ
る、上記不適検体除去フィルタ４の全面に不適検体を捕
集する為の圧力よりも十分に大きい為、上記洗浄液の送
り込みに伴なって不適検体除去フィルタ４の前面に捕集
されていた比較的大きな粒子（不適検体）が、洗浄液と
共に廃液トレイ27を通じ廃液ボトル24に排出されて、検
体中から不適検体が除去されると共に、不適検体除去フ
ィルタ４及び出し入れノズル２内が奇麗な状態となる。

上述の操作を行なって、検体と各試薬との反応が十分
に行なわれ、且つ不適検体の除去が行なわれたならば、
第５図に太い実線で示す様に流体が流れる様に各弁を切
り換え、出し入れ容器３内の検体を検体管１内に戻す。

この場合に於いて、前述した反応に伴なって凝集した
細胞が、不適検体除去フィルタ４を詰まらせ、出し入れ
容器３から検体管１に検体を戻せなくなる事が考えられ
る。そこで、この様な場合には、第５図に鎖線で示す様
に、途中に吐出弁28を有し、上記不適検体除去フィルタ
４をバイパスさせる吐出管29を介して、出し入れ容器３
から検体管１に検体を戻す様に構成する事も出来る。
尚、上記吐出管29の上流側端部は、第一の三方弁５より
も出し入れ容器３側に接続する事も出来る。

検体を検体管１内に戻した後、出し入れノズル２の下
端部を検体管１の底部に迄挿入した状態にして、第６図
に太い実線で示す様に、出し入れ容器３の他端を廃液ボ
トル24を介して、負圧ポンプ９の吸入口に通じさせる状
態に、各弁を切り換え、負圧ポンプ９を運転する。この
結果、廃液ボトル24並びに出し入れ容器３内の圧力が低
下し、検体管１内の検体が、同図に太い破線で示す経路
を通じて、出し入れ容器３内に吸引され、更にその内の
液状分が同図に太い実線で示す経路を通じて、廃液ボト
ル24に移され、この廃液ボトル24に溜められる。尚、こ
の作業は、検体を検体管１内に戻す事なく（第５図の状
態を省略し）、出し入れ容器３内に入れた状態から直ち
に行なっても良い。

この様に検体管１内の検体の液状分が出し入れ容器３
を通じて廃液ボトル24に移される過程で、検体中に含ま
れる比較的大きな粒子が未だ残っている場合は、この大
きな粒子は不適検体除去フィルタ４に捕集され、比較的
小さな粒子で、フローサイトメトリーに使用するもの
は、検体濾過フィルタ６に捕集される。

この様に、比較的小さな検体粒子を検体濾過フィルタ
６に捕集したならば、再び第２図に太い実線で示す系統
を通じて流体が流れる様に、各弁を切り換え、加圧ポン
プ10を運転する。但し、試薬ボトル18は、前述の場合と
別のものとなる様に、ロータリ式切換弁20を切り換えて
おく。この結果、試薬ボトル18内の試薬が加圧され、こ
の試薬が、送り出しチューブ19、ロータリ式切換弁20、
第二の開閉弁21、加圧チューブ15、給排チューブ22、第
二の三方弁７を通じて検体濾過フィルタ６の後背側（第
２図の上側）に送られ、この検体濾過フィルタ６に捕集
されていた検体粒子を押し流しつつ、出し入れ容器３、
第一の三方弁５、不適検体除去フィルタ４を通じて出し
入れノズル２に送られ、この出し入れノズル２から検体
ごと、検体管１内に滴下される。滴下を中止する際に
は、それ迄開いていた第二の開閉弁21を閉じる。

尚、この場合に於いても、前述した様に反応に伴なっ
て凝集した細胞が不適検体除去フィルタ４を詰まらせて
いた場合には、前記第５図に鎖線で示した吐出管29を介
して、試薬及び検体を滴下する。

上述の様にして、検体濾過フィルタ６に捕集されてい
た検体粒子と、蛍光色素等、次の反応に使用する試薬を
検体管１内に戻したならば、前述の作業を繰り返しつ
つ、前記第７図に示す様な処理作業を続ける。

最後の反応が終了したならば、出し入れノズル２を検
体管１内に挿入した状態で、再び第５図に太い実線で示
す系統を通じて流体が流れる様に、各弁を切り換えて、
加圧ポンプ10を運転する。

この結果、加圧チューブ15、給排チューブ22を介して
検体濾過フィルタ６の後背側に圧力が作用し、検体が出
し入れ容器３、不適検体除去フィルタ４、出し入れノズ
ル２を介して、検体管１に戻される。

以上に述べた行程を順番に行なう事によって、所定の
前処理を施された検体を納めた検体管１は、自動細胞処
理装置から取り出し、上記検体を、フローサイトメトリ
ーを行なう装置に移し替える。但し、本発明の自動細胞
処理装置を構成する検体管１内に処理すべき検体を注入
したり、或は処理された検体をフローサイトメトリーを
行なう装置に移し替えたりする作業を自動化する事も出
来る。

例えば、バイパスチューブ８に一端を接続した送りチ
ューブの他端をフローサイトメトリーを行なう装置に接
続し、この送りチューブを通じて、上述した一連の前処
理を完了した検体を、上記フローサイトメトリーを行な
う装置に送り込む様に構成すれば、検体の移し替え作業
が容易となる。

尚、自動細胞処理装置に複数本の検体管１をセット
し、この検体管１内への式薬の滴下作業や攪拌作業を、
１本の出し入れノズル２で行なった場合、検体管１によ
って滴下時期や攪拌時期がずれる事に伴ない、各検体管
１毎に反応時間の相違が生じるが、反応時間を厳密に規
制する必要がある場合には、検体管１の数に合わせて、
出し入れノズル２を複数個設ければ、上記複数の検体管
１への滴下作業等を同時に行なって、各検体管１毎に反
応時間がずれる事を防止出来る。又、反応温度を規制す
る為、恒温槽を設置する等の適宜手段により、検体管１
や出し入れノズル２、出し入れ容器３の温度制御を行な
う。

更に、各検体管１内に滴下する試薬の中には、４℃程
度と、比較的低温で貯溜する必要のあるものが存在する
が、この様に低温で貯蔵された試薬を、そのまま検体管
１内に滴下した場合、温度が低い事により、反応時間が
長くなり過ぎる場合がある。

そこで、この様な場合には、試薬を低温で貯蔵した貯
蔵容器（図示せず）と出し入れノズル２とを結ぶ配管の
途中に、次回の滴下に使用する程度の、少量の試薬を貯
溜自在な一時貯溜部（図示せず）を、上記配管と直列に
設ければ、貯蔵容器から取り出された試薬が、上記一時
貯溜部に存在する間に、反応温度にしてから上記出し入
れノズル２に送られる様になり、反応時間の長期化を防
止出来る。

（発明の効果） 本発明の自動細胞処理装置は、以上に述べた通り構成
され作用する為、複雑なフローサイトメトリーの前処理
作業等を自動的に行なう事が出来、省力化を図れると同
時に、常に安定した処理作業を行なう事が出来る為、前
処理後に行なうフローサイトメトリー等による病理診断
等の信頼性が向上する。

尚、本発明の自動細胞処理装置は、フィルタの粗さを
調節する事で、血液中の赤血球を除去する等、フローサ
イトメトリー以外の細胞処理にも利用出来る。

【図面の簡単な説明】

第１〜６図は本発明の自動細胞処理装置の回路構成を示
しており、第１図は基本構成を示す回路図、第２〜６図
は細胞処理作業を行程順に示す回路図、第７図は本発明
の自動細胞処理装置により行なわれる前処理作業の１例
を示すフローチャートである。 1:検体管、2:出し入れノズル、3:出し入れ容器、4:不適
検体除去フィルタ、5:第一の三方弁、6:検体濾過フィル
タ、7:第二の三方弁、8:バイパスチューブ、9:負圧ポン
プ、10:加圧ポンプ、11:負圧調整弁、12:加圧調整弁、1
3:吸引チューブ、14:第三の三方弁、15:加圧チューブ、
16:第一の開閉弁、17:分岐加圧チューブ、18、18a:試薬
ボトル、19:送り出しチューブ、20:ロータリ式切換弁、
21:第二の開閉弁、22:給排チューブ、23:排液チュー
ブ、24:廃液ボトル、25:第三の開閉弁、26:排気チュー
ブ、27:廃液トレイ、28:吐出弁、29:吐出管。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】処理すべき細胞を含む液状の検体を納めた
   検体管の上方に、この検体管に対する相対的な昇降を自
   在として設けられ、この検体管内への液体の給排を自在
   とした出し入れノズルと、この出し入れノズルに一端を
   連通自在とした出し入れ容器と、この出し入れ容器と上
   記出し入れノズルとの間に直列に設けられた、比較的目
   の粗い不適検体除去フィルタと、上記出し入れ容器の他
   端に直列に接続された、比較的目の細かい検体濾過フィ
   ルタと、一端を上記不適検体除去フィルタと上記出し入
   れ容器との間に、他端を上記検体濾過フィルタよりも上
   記出し入れ容器から離れた部分に、それぞれ連通及び遮
   断自在に接続して、上記出し入れ容器と検体濾過フィル
   タとを短絡自在なバイパスチューブと、上記検体濾過フ
   ィルタを介して上記出し入れ容器の他端に接続自在な負
   圧ポンプと、この負圧ポンプにより生じる負圧と大気圧
   との圧力差よりも大きな圧力差を大気圧に対して生じさ
   せ、上記負圧ポンプに代わって、上記検体濾過フィルタ
   を介して上記出し入れ容器の他端に接続自在な加圧ポン
   プと、上記検体管内に試薬を滴下する為の滴下手段と、
   検体管内に存在する不要の液体を排出する為の排液手段
   と、洗浄液を上記不適検体除去フィルタと出し入れノズ
   ルとを通過させてから廃棄する事で、不適検体除去フィ
   ルタに捕集された不適検体を除去すると共に、上記不適
   検体除去フィルタと出し入れノズルとを洗浄する洗浄手
   段とから成る自動細胞処理装置。
2. 【請求項２】検体管の数に合わせて、出し入れノズルと
   各出し入れノズルに対して直列に接続自在な出し入れ容
   器とを、それぞれ複数個設ける事により、複数の検体管
   への液体の出し入れ作業を同時に行なえる様にした、請
   求項１に記載の自動細胞処理装置。
3. 【請求項３】試薬を反応温度以外の温度で貯蔵した貯蔵
   容器とこの試薬を検体管に滴下する為のノズルとを結ぶ
   配管の途中に、少量の試薬を貯溜自在な一時貯溜部を、
   上記配管と直列に設ける事により、貯蔵容器から取り出
   された試薬が、反応温度に近付いてから上記ノズルに送
   られる様にした、請求項１〜２の何れかに記載の自動細
   胞処理装置。