(57)【要約】【課題】血液中の細胞を水力学的に分級するための流体デバイスを駆動する装置を提供すること【解決手段】流体デバイス（３０）は、微細回路（２０）と、血液の取入口（５０）と、血液を蓄えるシリンジＡ（３５ａ）と、押圧液を蓄えるためのシリンジＢ（３５ｂ）と、を備える。駆動装置（７０）は、往復機構（７１ａ）と、押圧機構（７１ｂ）と、撹拌機構（７１ｃ）と、制御ユニット（８０）と、を備える。往復機構（７１ａ）は、ピストンＡ（３２ａ）を引くことで、シリンジＡ（３５ａ）内に血液を取り込む。往復機構（７１ａ）は、さらにピストンＡ（３２ａ）を押すことで、微細回路（２０）に向かって血液を連続的に流し入れる。押圧機構（７１ｂ）は、ピストンＢ（３２ｂ）を押すことで、微細回路（２０）に向かって押圧液ＰＬを連続的に流し入れる。撹拌機構（７１ｃ）の磁石（７４）が撹拌子（７５）をシリンジＡ（３５ａ）の外側から動かす。【選択図】図１
2020162585.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体デバイスを駆動するための駆動装置であって、
前記流体デバイスは、
血液中の細胞を水力学的に分級するための微細回路と、
血液の取入口と、
血液を取り込むとともに蓄えるためのシリンジＡと、
前記微細回路、前記取入口及び前記シリンジＡからなる三方の間を連絡する分岐と、
押圧液を蓄えるためのシリンジＢであって前記微細回路に接続するものと、
を備え、
前記駆動装置は、
往復機構と、押圧機構と、撹拌機構と、これらの協調動作を制御する制御ユニットと、を備え
前記往復機構は、前記シリンジＡの有するピストンＡを引くことで、前記取入口から前記分岐を経由して前記シリンジＡ内に血液を取り込み、さらに前記ピストンＡを押すことで前記シリンジＡから前記分岐を経由して前記微細回路に向かって血液を連続的に流し入れ、
前記押圧機構は、前記往復機構が前記ピストンＡを押すのに合わせて、前記シリンジＢの有するピストンＢを押すことで前記シリンジＢから前記微細回路に向かって前記押圧液を連続的に流し入れ、
前記撹拌機構は磁石を有し、ここで前記シリンジＡ内に血液が蓄えられている間に、前記磁石が前記シリンジＡ内に配置された撹拌子を前記シリンジＡの外側から動かすことで前記シリンジＡ内の血液を撹拌する、
駆動装置。
【請求項２】
前記駆動装置は前記往復機構と、前記押圧機構とが配置された取り付け面をさらに備え、
前記流体デバイスは血液中の細胞を分級する時に前記取り付け面に装着され、さらに血液の分級を終えた後に前記取り付け面から取り外される、平板状のカートリッジからなり、
前記カートリッジ中に、前記微細回路と、前記取入口と、前記シリンジＡと、前記分岐と、前記シリンジＢとが配置されており、
装着の際、前記カートリッジの背面が前記流体デバイスの前記取り付け面に対向するように向けられ、
前記磁石は前記シリンジＡに対向するとともに、前記取り付け面上を移動するように配置されている、
請求項１に記載の駆動装置。
【請求項３】
前記往復機構は前記ピストンＡのピストンロッドを把持する連結部Ａと、前記連結部Ａを前記シリンジＡの長手方向に沿って往復運動させるアクチュエーターＡであって前記制御ユニットと接続するものと、前記ピストンＡのシリンダーを把持するホールド部とを有し、
前記磁石の後ろ側に前記アクチュエーターＡが配置されている、
請求項２に記載の駆動装置。
【請求項４】
前記磁石は前記シリンジＡの長手方向に沿って前記撹拌子を前記シリンジＡ内で往復運動させる永久磁石であり、
前記撹拌機構は前記磁石の往復運動方向に対する側方から前記磁石を保持するアームと、前記アームを前記シリンジＡの長手方向に沿って往復運動させるアクチュエーターＭであって前記制御ユニットに接続するものとをさらに備える、
請求項３に記載の駆動装置。
【請求項５】
前記流体デバイスが前記駆動装置に対して装着されているときに前記シリンジＡは吐出口を下に、前記ピストンＡを上にして立っており、
前記磁石の上方に前記往復機構の前記ホールド部が配置されており、
前記ホールド部の上方に前記往復機構の前記連結部Ａが配置されており、
前記撹拌機構は前記シリンジＡの前記シリンダーの下端まで前記往復運動する前記磁石を向かわせる、
請求項４に記載の駆動装置。
【請求項６】
前記制御ユニットは、血液を前記シリンジＡ内に取り込み始めた時に、前記撹拌機構に前記磁石で前記シリンジＡ内の血液を撹拌させ始める、
請求項１に記載の駆動装置。
【請求項７】
前記流体デバイスは、
前記取入口を有する側と前記分岐に接続する側とを有する第１導管と、
前記シリンジＡと前記分岐との間に位置する第２導管と、
前記分岐と前記微細回路との間に位置する第３導管と、
をさらに備え、
前記駆動装置は、
前記第１導管を閉鎖及び開放する取入バルブと、
前記第３導管を閉鎖及び開放する開始バルブと、
をさらに備え、
前記制御ユニットは、前記往復機構が前記ピストンＡを引く時に、前記取入バルブに前記第１導管を開放させるとともに、前記開始バルブに前記第３導管を閉鎖させ、
前記制御ユニットは、前記往復機構が前記ピストンＡを押す時に、前記取入バルブに前記第１導管を閉鎖させるとともに、前記開始バルブに前記第３導管を開放させる、
請求項１に記載の駆動装置。
【請求項８】
前記制御ユニットは前記協調動作のプログラムを記憶しており、前記プログラムから導き出されるタイムスケジュールに沿って、前記協調動作を自動実行する、
請求項１に記載の駆動装置。
【請求項９】
請求項１に記載の前記駆動装置を備え、
さらに前記流体デバイスを備える、
血液内の細胞の分離装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の分離装置で、血液内の細胞を分級する方法であって、
予め、
前記シリンジＡ内に希釈液と前記撹拌子とを配置し、
前記シリンジＢ内に押圧液を配置し、
前記取入口に血液を蓄えた採血管を取り付け、
前記微細回路の上面に前記分岐と前記シリンジＢとを接続し、
前記往復機構で、前記シリンジＡの有するピストンＡを引くことで、前記取入口から前記分岐を経由して前記シリンジＡ内に血液を取り込み、
前記撹拌機構で前記シリンジＡ内に配置された撹拌子を前記シリンジＡの外側から動かすことで前記シリンジＡ内の血液と希釈液とを混合撹拌し、
さらに前記ピストンＡを押すことで前記シリンジＡから前記分岐を経由して前記微細回路に向かって希釈された血液を連続的に流し入れ、
さらに前記往復機構が前記ピストンＡを押すのに合わせて、前記押圧機構で前記シリンジＢの有するピストンＢを押すことで前記シリンジＢから前記微細回路に向かって前記押圧液を連続的に流し入れ、
前記微細回路内で前記シリンジＡが作る血液の流れに対して、その側方より前記シリンジＢが作る押圧液の流れを接触させることで前記血液の流れを反対側に押し込み、
さらに前記押圧の流れとは接触していない側にて前記血液の流れの中の細胞を水力学的に分級し、ここで分級される細胞は血球又は血球ではない浮遊細胞である、
前記微細回路の下面の排出口から分級された細胞を取り出す、
方法。
【請求項１１】
前記駆動装置は繰り返し使用する一方で、前記流体デバイスを使い捨て交換することで、
血液のサンプルごとにクリーンな流体デバイスを用いて血液内の細胞を分級する、
請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
血液中の細胞を水力学的に分級するための微細回路と分級前の血液を蓄えるためのリザーバーとシリンジとの組み合わせを駆動するための駆動装置であって、
前記シリンジは少なくとも、血液を取り込むとともに蓄えるためのシリンジＡと、押圧液を蓄えるためのシリンジであって前記微細回路の他の入口に接続するシリンジＢと、を含み、
前記駆動装置は、
往復機構と、装着機構と、押圧機構と、撹拌機構と、これらの協調動作を制御する制御ユニットと、を備え
前記往復機構は、前記シリンジＡの有するピストンＡを引くことで、前記シリンジＡ内に向かって、前記リザーバーから血液を取り込み、
前記装着機構は、前記シリンジＡの吐出口を前記微細回路の入口に装着し、
前記往復機構は、前記ピストンＡを押すことで前記シリンジＡから前記吐出口及び前記入口を経由して前記微細回路に向かって血液を連続的に流し入れ、
前記押圧機構は、前記往復機構が前記ピストンＡを押すのに合わせて、前記シリンジＢの有するピストンＢを押すことで前記シリンジＢから前記微細回路に向かって前記押圧液を連続的に流し入れ、
前記撹拌機構は磁石を有し、ここで前記シリンジＡ内に血液が蓄えられている間に、前記磁石が前記シリンジＡ内に配置された撹拌子を前記シリンジＡの外側から動かすことで前記シリンジＡ内の血液を撹拌する、
駆動装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の駆動装置と前記微細回路と前記リザーバーと前記シリンジとで、前記リザーバーに蓄えられた血液内の細胞を分級する方法であって、
予め、
前記シリンジＡ内に希釈液と前記撹拌子を配置し、
前記シリンジＢ内に押圧液を配置し、
前記リザーバーに血液を蓄え、
前記微細回路の上面に前記シリンジＢを接続し、
前記往復機構で、前記シリンジＡの有するピストンＡを引くことで、前記リザーバーから前記シリンジＡ内に血液を取り込み、
前記装着機構で、前記シリンジＡの前記吐出口を前記微細回路の前記入口に装着し、
前記撹拌機構で前記シリンジＡ内に配置された撹拌子を前記シリンジＡの外側から動かすことで前記シリンジＡ内の血液と希釈液とを混合撹拌し、
さらに前記ピストンＡを押すことで前記シリンジＡから前記吐出口及び前記入口を経由して前記微細回路に向かって希釈された血液を連続的に流し入れ、
さらに前記往復機構が前記ピストンＡを押すのに合わせて、前記押圧機構で前記シリンジＢの有するピストンＢを押すことで前記シリンジＢから前記微細回路に向かって前記押圧液を連続的に流し入れ、
前記微細回路内で前記シリンジＡが作る血液の流れに対して、その側方より前記シリンジＢが作る押圧液の流れを接触させることで前記血液の流れを反対側に押し込み、
さらに前記押圧の流れとは接触していない側にて前記血液の流れの中の細胞を水力学的に分級し、ここで分級される細胞は血球又は血球ではない浮遊細胞である、
前記微細回路の下面の排出口から分級された細胞を取り出す、
方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は微細回路とシリンジとの組み合わせに対する駆動装置に関し、特に細胞を分級するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は生体成分の分画装置を開示している。この分画装置は分離膜を備えたカートリッジを備える。この分画装置はカートリッジ内の流路をチューブポンプで駆動する。特許文献２は細胞を水力学的に分級するための微細回路を開示している。
【０００３】
特許文献３はシリンジ、該シリンジ内に配置された磁性回転部材及び、該磁性回転部材をシリンジ外部から非接触で回転可能な磁性回転動力部を有することを特徴とするマイクロリアクター用注入装置を開示している。当該マイクロリアクター用注入装置で使用することができる微粒子は、樹脂微粒子、無機微粒子、金属微粒子、セラミック微粒子等が例示される（段落[0027]）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２４０３０４号公報
【特許文献２】特開２００７−１７５６８４号公報
【特許文献３】特開２００７−０００７１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は血液中の細胞を水力学的に分級するために微細回路とシリンジとの組み合わせを駆動する装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
＜１＞  流体デバイスを駆動するための駆動装置であって、
前記流体デバイスは、
血液中の細胞を水力学的に分級するための微細回路と、
血液の取入口と、
血液を取り込むとともに蓄えるためのシリンジＡと、
前記微細回路、前記取入口及び前記シリンジＡからなる三方の間を連絡する分岐と、
押圧液を蓄えるためのシリンジＢであって前記微細回路に接続するものと、
を備え、
前記駆動装置は、
往復機構と、押圧機構と、撹拌機構と、これらの協調動作を制御する制御ユニットと、を備え
前記往復機構は、前記シリンジＡの有するピストンＡを引くことで、前記取入口から前記分岐を経由して前記シリンジＡ内に血液を取り込み、さらに前記ピストンＡを押すことで前記シリンジＡから前記分岐を経由して前記微細回路に向かって血液を連続的に流し入れ、
前記押圧機構は、前記往復機構が前記ピストンＡを押すのに合わせて、前記シリンジＢの有するピストンＢを押すことで前記シリンジＢから前記微細回路に向かって前記押圧液を連続的に流し入れ、
前記撹拌機構は磁石を有し、ここで前記シリンジＡ内に血液が蓄えられている間に、前記磁石が前記シリンジＡ内に配置された撹拌子を前記シリンジＡの外側から動かすことで前記シリンジＡ内の血液を撹拌する、
駆動装置。
＜２＞  前記駆動装置は前記往復機構と、前記押圧機構とが配置された取り付け面をさらに備え、
前記流体デバイスは血液中の細胞を分級する時に前記取り付け面に装着され、さらに血液の分級を終えた後に前記取り付け面から取り外される、平板状のカートリッジからなり、
前記カートリッジ中に、前記微細回路と、前記取入口と、前記シリンジＡと、前記分岐と、前記シリンジＢとが配置されており、
装着の際、前記カートリッジの背面が前記流体デバイスの前記取り付け面に対向するように向けられ、
前記磁石は前記シリンジＡに対向するとともに、前記取り付け面上を移動するように配置されている、
＜１＞に記載の駆動装置。
＜３＞  前記往復機構は前記ピストンＡのピストンロッドを把持する連結部Ａと、前記連結部Ａを前記シリンジＡの長手方向に沿って往復運動させるアクチュエーターＡであって前記制御ユニットと接続するものと、前記ピストンＡのシリンダーを把持するホールド部とを有し、
前記磁石の後ろ側に前記アクチュエーターＡが配置されている、
＜２＞に記載の駆動装置。
＜４＞  前記磁石は前記シリンジＡの長手方向に沿って前記撹拌子を前記シリンジＡ内で往復運動させる永久磁石であり、
前記撹拌機構は前記磁石の往復運動方向に対する側方から前記磁石を保持するアームと、前記アームを前記シリンジＡの長手方向に沿って往復運動させるアクチュエーターＭであって前記制御ユニットに接続するものとをさらに備える、
＜３＞に記載の駆動装置。
＜５＞  前記流体デバイスが前記駆動装置に対して装着されているときに前記シリンジＡは吐出口を下に、前記ピストンＡを上にして立っており、
前記磁石の上方に前記往復機構の前記ホールド部が配置されており、
前記ホールド部の上方に前記往復機構の前記連結部Ａが配置されており、
前記撹拌機構は前記シリンジＡの前記シリンダーの下端まで前記往復運動する前記磁石を向かわせる、
＜４＞に記載の駆動装置。
＜６＞  前記制御ユニットは、血液を前記シリンジＡ内に取り込み始めた時に、前記撹拌機構に前記磁石で前記シリンジＡ内の血液を撹拌させ始める、
＜１＞に記載の駆動装置。
＜７＞  前記流体デバイスは、
前記取入口を有する側と前記分岐に接続する側とを有する第１導管と、
前記シリンジＡと前記分岐との間に位置する第２導管と、
前記分岐と前記微細回路との間に位置する第３導管と、
をさらに備え、
前記駆動装置は、
前記第１導管を閉鎖及び開放する取入バルブと、
前記第３導管を閉鎖及び開放する開始バルブと、
をさらに備え、
前記制御ユニットは、前記往復機構が前記ピストンＡを引く時に、前記取入バルブに前記第１導管を開放させるとともに、前記開始バルブに前記第３導管を閉鎖させ、
前記制御ユニットは、前記往復機構が前記ピストンＡを押す時に、前記取入バルブに前記第１導管を閉鎖させるとともに、前記開始バルブに前記第３導管を開放させる、
＜１＞に記載の駆動装置。
＜８＞  前記制御ユニットは前記協調動作のプログラムを記憶しており、前記プログラムから導き出されるタイムスケジュールに沿って、前記協調動作を自動実行する、
＜１＞に記載の駆動装置。
＜９＞  ＜１＞に記載の前記駆動装置を備え、
さらに前記流体デバイスを備える、
血液内の細胞の分離装置。
＜１０＞  ＜９＞に記載の分離装置で、血液内の細胞を分級する方法であって、
予め、
前記シリンジＡ内に希釈液と前記撹拌子とを配置し、
前記シリンジＢ内に押圧液を配置し、
前記取入口に血液を蓄えた採血管を取り付け、
前記微細回路の上面に前記分岐と前記シリンジＢとを接続し、
前記往復機構で、前記シリンジＡの有するピストンＡを引くことで、前記取入口から前記分岐を経由して前記シリンジＡ内に血液を取り込み、
前記撹拌機構で前記シリンジＡ内に配置された撹拌子を前記シリンジＡの外側から動かすことで前記シリンジＡ内の血液と希釈液とを混合撹拌し、
さらに前記ピストンＡを押すことで前記シリンジＡから前記分岐を経由して前記微細回路に向かって希釈された血液を連続的に流し入れ、
さらに前記往復機構が前記ピストンＡを押すのに合わせて、前記押圧機構で前記シリンジＢの有するピストンＢを押すことで前記シリンジＢから前記微細回路に向かって前記押圧液を連続的に流し入れ、
前記微細回路内で前記シリンジＡが作る血液の流れに対して、その側方より前記シリンジＢが作る押圧液の流れを接触させることで前記血液の流れを反対側に押し込み、
さらに前記押圧の流れとは接触していない側にて前記血液の流れの中の細胞を水力学的に分級し、ここで分級される細胞は血球又は血球ではない浮遊細胞である、
前記微細回路の下面の排出口から分級された細胞を取り出す、
方法。
＜１１＞  前記駆動装置は繰り返し使用する一方で、前記流体デバイスを使い捨て交換することで、
血液のサンプルごとにクリーンな流体デバイスを用いて血液内の細胞を分級する、
＜１０＞に記載の方法。
＜１２＞  血液中の細胞を水力学的に分級するための微細回路と分級前の血液を蓄えるためのリザーバーとシリンジとの組み合わせを駆動するための駆動装置であって、
前記シリンジは少なくとも、血液を取り込むとともに蓄えるためのシリンジＡと、押圧液を蓄えるためのシリンジであって前記微細回路の他の入口に接続するシリンジＢと、を含み、
前記駆動装置は、
往復機構と、装着機構と、押圧機構と、撹拌機構と、これらの協調動作を制御する制御ユニットと、を備え
前記往復機構は、前記シリンジＡの有するピストンＡを引くことで、前記シリンジＡ内に向かって、前記リザーバーから血液を取り込み、
前記装着機構は、前記シリンジＡの吐出口を前記微細回路の入口に装着し、
前記往復機構は、前記ピストンＡを押すことで前記シリンジＡから前記吐出口及び前記入口を経由して前記微細回路に向かって血液を連続的に流し入れ、
前記押圧機構は、前記往復機構が前記ピストンＡを押すのに合わせて、前記シリンジＢの有するピストンＢを押すことで前記シリンジＢから前記微細回路に向かって前記押圧液を連続的に流し入れ、
前記撹拌機構は磁石を有し、ここで前記シリンジＡ内に血液が蓄えられている間に、前記磁石が前記シリンジＡ内に配置された撹拌子を前記シリンジＡの外側から動かすことで前記シリンジＡ内の血液を撹拌する、
駆動装置。
＜１３＞  前記駆動装置と前記微細回路と前記リザーバーと前記シリンジとで、前記リザーバーに蓄えられた血液内の細胞を分級する方法であって、
予め、
前記シリンジＡ内に希釈液と前記撹拌子を配置し、
前記シリンジＢ内に押圧液を配置し、
前記リザーバーに血液を蓄え、
前記微細回路の上面に前記シリンジＢを接続し、
前記往復機構で、前記シリンジＡの有するピストンＡを引くことで、前記リザーバーから前記シリンジＡ内に血液を取り込み、
前記装着機構で、前記シリンジＡの前記吐出口を前記微細回路の前記入口に装着し、
前記撹拌機構で前記シリンジＡ内に配置された撹拌子を前記シリンジＡの外側から動かすことで前記シリンジＡ内の血液と希釈液とを混合撹拌し、
さらに前記ピストンＡを押すことで前記シリンジＡから前記吐出口及び前記入口を経由して前記微細回路に向かって希釈された血液を連続的に流し入れ、
さらに前記往復機構が前記ピストンＡを押すのに合わせて、前記押圧機構で前記シリンジＢの有するピストンＢを押すことで前記シリンジＢから前記微細回路に向かって前記押圧液を連続的に流し入れ、
前記微細回路内で前記シリンジＡが作る血液の流れに対して、その側方より前記シリンジＢが作る押圧液の流れを接触させることで前記血液の流れを反対側に押し込み、
さらに前記押圧の流れとは接触していない側にて前記血液の流れの中の細胞を水力学的に分級し、ここで分級される細胞は血球又は血球ではない浮遊細胞である、
前記微細回路の下面の排出口から分級された細胞を取り出す、
方法。
【発明の効果】
【０００７】
本発明により血液中の細胞を水力学的に分級するために微細回路とシリンジとの組み合わせを駆動する装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】駆動装置の正面図。
【図２】駆動装置と流体デバイスの使用図。
【図３】駆動装置と流体デバイスの使用図。
【図４】駆動装置と流体デバイスの使用図。
【図５】駆動装置と流体デバイスの斜視図。
【図６】磁石と往復機構の左側面図。
【図７】撹拌機構とシリンジＡの正面図。
【図８】微細回路の平面図。
【図９】微細回路の部分平面図。
【図１０】微細回路の詳細な部分斜視図。
【図１１】駆動装置の作動の流れ図。
【図１２】駆動装置と流体デバイスの使用図。
【図１３】制御ユニットの模式図。
【図１４】駆動装置の正面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１は流体デバイス３０を駆動するための駆動装置７０を示す。説明の便宜のため、図は流体デバイス３０が駆動装置７０から外れた状態を仮想的に表している。図の左側が駆動装置７０を主に表す。図の右側が流体デバイス３０を主に表す。駆動装置７０を説明する前に流体デバイス３０を説明する。
【００１０】
＜１．流体デバイス＞
【００１１】
図１の右側に示すように流体デバイス３０は微細回路２０を備える。微細回路は微細な流体回路を備えるチップである。以下、微細回路を符号Ｆ（fine hydraulic circuit）で識別することがある。微細回路２０は微細回路２０に流し込まれた血液中の細胞を水力学的に分級する。
【００１２】
図１に示すように流体デバイス３０は配管系１０を備える。配管系１０は取入口５０を備える。取入口５０には血液、例えば全血を蓄えた採血管５１が接続される。流体デバイス３０は取入口５０に接続された採血管５１から血液を取り入れる。
【００１３】
図１に示すように流体デバイス３０は血液を蓄えるシリンジＡを備える。以下、シリンジＡ及び関連する部材を符号Ａで識別することがある。シリンジＡの役割を果たすシリンジはシリンジ３５ａである。シリンジ３５ａは血液をシリンジ３５ａ内に取り込むとともに、血液をシリンジ３５ａ内に蓄える。図中ではシリンジ３５ａが希釈血ＤＢを蓄えている。
【００１４】
図１に示すようにシリンジ３５ａはピストンＡに当たるピストン３２ａを備える。シリンジ３５ａはさらにシリンダー３４ａを備える。ピストン３２ａはシリンダー３４ａ内を往復する。シリンダー３４ａは吐出口３１ａを有する。シリンダー３４ａはフランジ３６ａを有する。フランジ３６ａは吐出口３１ａの反対側に位置する。シリンダー３４ａ内には撹拌子７５が配置される。シリンジ３５ａはロッド３７ａを有する。ロッド３７ａはシリンジ３５ａのピストンロッドである。ロッド３７ａの一方の端はピストン３２ａに接続する。ロッド３７ａの、ピストン３２ａとは反対の側にフランジ３８ａがある。
【００１５】
図１に示すように流体デバイス３０は押圧液を蓄えるシリンジＢをさらに備える。以下、シリンジＢ及び関連する部材を符号Ｂで識別することがある。シリンジＢの役割を果たすシリンジはシリンジ３５ｂである。シリンジ３５ｂは押圧液ＰＬを蓄える。第２シリンジ３５ｂは第４導管１２を介して微細回路２０に接続する。
【００１６】
図１に示すようにシリンジ３５ｂはピストンＢに当たるピストン３２ｂを備える。シリンジ３５ｂはさらにシリンダー３４ｂを備える。ピストン３２ｂはシリンダー３４ｂ内を往復する。シリンダー３４ｂは吐出口３１ｂを有する。シリンダー３４ｂはフランジ３６ｂを有する。フランジ３６ｂは吐出口３１ｂの反対側に位置する。シリンジ３５ｂはロッド３７ｂを有する。ロッド３７ｂはシリンジ３５ｂのピストンロッドである。ロッド３７ｂの一方の端はピストン３２ｂに接続する。ロッド３７ｂの、ピストン３２ｂとは反対の側にフランジ３８ｂがある。
【００１７】
図１に示すように配管系１０は第１導管１１ａ、第２導管１１ｂ、第３導管１１ｃ、第４導管１２及び分岐１５を備える。分岐１５は微細回路２０、取入口５０及びシリンジ３５ａからなる三方の間を連絡する。
【００１８】
図１に示すように第１導管１１ａは取入口５０を有する側の末端と分岐１５に接続する側の末端とを有する。第２導管１１ｂはシリンジ３５ａと分岐１５との間に位置する。第３導管１１ｃは分岐１５と微細回路２０との間に位置する。
【００１９】
図１に示すように第２導管１１ｂはシリンジ３５ａと分岐１５との間に位置する。第２導管１１ｂの一方の端は吐出口３１ａと接続する。第２導管１１ｂのもう一方の端は分岐１５に接続する。
【００２０】
図１に示すように第３導管１１ｃは分岐１５と微細回路２０との間に位置する。第３導管１１ｃの一方の端は分岐１５に接続する。第３導管１１ｃのもう一方の端は微細回路２０に接続する。
【００２１】
図１に示すように第４導管１２はシリンジ３５ｂと微細回路２０との間に位置する。第４導管１２の一方の端は吐出口３１ｂに接続する。第４導管１２のもう一方の端は微細回路２０に接続する。
【００２２】
図１には示すように採血管５１はキャップ５２を有する。キャップ５２はゴム栓でもよい。通気針５３を採血管５１に取り付けてもよい。通気針５３はキャップ５２を貫通する。採血管５１の内腔に採血管５１の外部の空気を導く。採血管５１は採血管ホルダー５４内に収容される。取入口５０は採血管ホルダー５４を介して採血管５１と接続されてもよい。
【００２３】
図１に示すように駆動装置７０と流体デバイス３０とを組み合わせることで一体の分離装置とすることができる。駆動装置７０を備える分離装置は、標的とする細胞を血液内の他の細胞又は成分から分離する。
【００２４】
＜２．駆動装置＞
【００２５】
図１に示すように、駆動装置７０は、往復機構７１ａと、押圧機構７１ｂと、撹拌機構７１ｃとを備える。駆動装置７０はさらに、これらの協調動作を制御する制御ユニット８０を備える。
【００２６】
図１に示すように往復機構７１ａは連結部Ａに当たる把持部７２ａを備える。往復機構７１ａはさらにアクチュエーターＡに当たるアクチュエーター７３ａを備える。往復機構７１ａはシリンジＡに関連するので、以下、往復機構を符号Ａで識別することがある。
【００２７】
図１に示すように押圧機構７１ｂは把持部７２ｂを備える。押圧機構７１ｂはさらにアクチュエーター７３ｂを備える。押圧機構７１ｂはシリンジＢに関連するので、以下、押圧機構を符号Ｂで識別することがある。
【００２８】
図１に示すように撹拌機構７１ｃはアーム７２ｃと、アクチュエーターＭに当たるアクチュエーター７３ｃと、磁石７４とを備える。以下、撹拌機構７１ｃを符号Ｍ（mixing）で識別することがある。
【００２９】
図１に示すようにアーム７２ｃは磁石７４を保持する。アクチュエーター７３ｃはアーム７２ｃを介して磁石７４を動かす。撹拌機構７１ｃが磁石７４を動かす態様はこれに限定されない。磁石７４は永久磁石又は電磁石でもよい。
【００３０】
図１において撹拌機構７１ｃは撹拌子７５でシリンダー３４ａ内の希釈血ＤＢを撹拌する。撹拌子７５は強磁性体を有する。磁石７４の磁力が撹拌子７５に影響を及ぼす。シリンダー３４ａ内に希釈血ＤＢとして血液が蓄えられている間に、磁石７４が撹拌子７５を動かす。撹拌により希釈前の血液と希釈液とがよく混合される。さらに撹拌機構７１ｃが希釈血ＤＢを撹拌し続けることで希釈血ＤＢ中の血球又は血球ではない浮遊細胞の沈殿を抑制できる。
【００３１】
図１において制御ユニット８０はアクチュエーター７３ａ、アクチュエーター７３ｂ及びアクチュエーター７３ｃと接続する。制御ユニット８０はこれらのアクチュエーターを介して撹拌機構７１ｃを往復機構７１ａ及び押圧機構７１ｂと協調動作させる。
【００３２】
図１に示すように駆動装置７０は取入バルブ７６ａと開始バルブ７６ｂとを備える。制御ユニット８０はこれらのバルブと接続する。制御ユニット８０による制御の下、取入バルブ７６ａは第１導管１１ａを閉鎖及び開放することができる。制御ユニット８０による制御の下、開始バルブ７６ｂは第３導管１１ｃを閉鎖及び開放することができる。
【００３３】
＜３．組み合わせ＞
【００３４】
図２〜図４は、駆動装置７０を使用して流体デバイス３０を動作させる様子が示されている。まず図２を用いて駆動装置７０と流体デバイス３０とがどのように組み合わせられるのか説明する。
【００３５】
図２は血液ＢＬをシリンジ３５ａに取り込む様子を示している。まず往復機構７１ａとシリンジ３５ａとの関係を説明する。把持部７２ａはフランジ３８ａを把持する。往復機構７１ａとシリンジ３５ａとの連結の態様はこれに限定されない。把持部７２ａはアクチュエーター７３ａに接続する。把持部７２ａはアクチュエーター７３ａの力をフランジ３８ａに伝えることで、ロッド３７ａを介して、ピストン３２ａを図中の上下に移動させることができる。
【００３６】
さらに押圧機構７１ｂとシリンジ３５ｂとの関係を説明する。図２に示すように把持部７２ｂはフランジ３８ｂを把持する。押圧機構７１ｂとシリンジ３５ｂとの連結の態様はこれに限定されない。把持部７２ｂはアクチュエーター７３ｂに接続する。把持部７２ｂはアクチュエーター７３ｂの力をフランジ３８ｂに伝えることで、ロッド３７ｂを介して、ピストン３２ｂを下方に移動させることができる。把持部７２ｂはさらにピストン３２ｂを上方に移動させるものであってもよい。
【００３７】
図２に示すように微細回路２０は入口２１ａ及び入口２１ｂを備える。微細回路２０はさらに出口２２ａ、出口２２ｂ及び出口２２ｃを備える。微細回路２０の構造と機能の詳細は後述する。
【００３８】
＜４．駆動装置の動作＞
【００３９】
図２に示すように制御ユニット８０は、往復機構７１ａにロッド３７ａとフランジ３８ａとを介してピストン３２ａを引かせる。この時に、制御ユニット８０は、取入バルブ７６ａに第１導管１１ａを開放させる。制御ユニット８０は、この時さらに開始バルブ７６ｂに第３導管１１ｃを閉鎖させる。
【００４０】
図２において往復機構７１ａは取入口５０から分岐１５を経由してシリンジ３５ａの有するシリンダー３４ａ内に血液ＢＬを取り込む。取入口５０には採血管５１が取り付けられている。採血管５１は採取された血液ＢＬを予め蓄えている。採血管５１は真空採血管でもよい。血液ＢＬは未希釈の全血でもよい。採血管５１に予め試薬を添加しておき、事前に未希釈の全血とこれを混合しておいてもよい。
【００４１】
図２に示すようにシリンダー３４ａは予め希釈液ＤＬを蓄えている。血液ＢＬがシリンダー３４ａ内に取り込まれる際、希釈液ＤＬによって血液ＢＬがシリンダー３４ａ内で希釈される。シリンダー３４ａ内には撹拌子７５が予め配置されている。制御ユニット８０の制御の下、撹拌機構（Ｍ）の磁石７４が撹拌子７５を動かしてもよい。磁石７４が希釈液ＤＬと血液ＢＬとを混合してもよい。
【００４２】
図３は、血液ＢＬをシリンジ３５ａに取り込み終えた様子が示されている。制御ユニット８０は、往復機構７１ａに対して、ピストン３２ａを引く動作を止めさせる。制御ユニット８０の制御の下、撹拌機構（Ｍ）は磁石７４を介して撹拌子７５を動かす。この動きは図２から引き続き行ってもよい。撹拌子７５はシリンダー３４ａ内の液体をよく混合する。希釈液と血液ＢＬとの混合によりシリンダー３４ａ内に希釈血ＤＢが得られる。また撹拌が希釈血ＤＢ中の血球の沈降を抑制する。
【００４３】
図４は、希釈血ＤＢを微細回路２０に流し入れる様子が示されている。制御ユニット８０は、往復機構７１ａにロッド３７ａとフランジ３８ａとを介してピストン３２ａを押させる。この時に、制御ユニット８０は、取入バルブ７６ａに第１導管１１ａを閉鎖させる。制御ユニット８０は、この時さらに開始バルブ７６ｂに第３導管１１ｃを開放させる。
【００４４】
図４に示すように、制御ユニット８０は、さらに押圧機構７１ｂにピストン３２ｂを押させる。押圧機構７１ｂは往復機構７１ａがピストン３２ａを押すのに合わせてこれを行う。シリンジ３５ｂの有するシリンダー３４ｂは予め押圧液ＰＬを蓄えている。微細回路２０内での押圧液ＰＬの働きは後述する。
【００４５】
図４において、往復機構７１ａはシリンジ３５ａから分岐１５を経由して微細回路２０に向かって希釈血ＤＢを連続的に流し入れる。押圧機構７１ｂはシリンダー３４ｂから微細回路２０に向かって押圧液ＰＬを連続的に流し入れる。シリンダー３４ａから希釈血ＤＢが、さらにシリンダー３４ｂから押圧液ＰＬが、互いに並行して微細回路２０に流れ込む。
【００４６】
図４において制御ユニット８０の制御の下、撹拌機構（Ｍ）は磁石７４を介して撹拌子７５を動かす。この動きは図３から引き続き行ってもよい。撹拌子７５は希釈血ＤＢをよく撹拌する。撹拌が希釈血ＤＢ中の血球の沈降を抑制する。これにより希釈血ＤＢ中の単位体積当たりの血球数が均一化される。シリンジ３５ａはこのように均一化された希釈血ＤＢを微細回路２０に送り込むことができる。希釈血ＤＢを微細回路２０に送り込む間、時間帯によって単位体積当たりの血球数の変動することが抑制される。
【００４７】
さらにピストン３２ａとピストン３２ｂとは、制御ユニット８０による制御の下、協調的に動作する。これらが希釈血ＤＢと押圧液ＰＬとを微細回路２０に送り込む。制御ユニット８０による制御の下、ピストン３２ａと撹拌子７５とピストン３２ｂとが協調して動作する。
【００４８】
また図２から図４を用いて説明した通りピストン３２ａと取入バルブ７６ａと開始バルブ７６ｂとは、制御ユニットによる制御の下、協調的に動作する。これらがいわばポンプとして動作することで採血管５１中の血液ＢＬを微細回路２０に送り込む。先の３つの要素に加えて２つのバルブがさらに協調動作することが好ましい。
【００４９】
変形例として取入バルブ７６ａ及び開始バルブ７６ｂの少なくともいずれかを逆止弁に置き換えてもよい。またこれらのバルブを分岐１５に設置される三方活栓に置き換えてもよい。
【実施例】
【００５０】
以下に実施例を参照しながら、上記実施形態に係る駆動装置の具体的な態様を示す。さらに上記実施形態に係る駆動装置の利用を説明する。以下の実施例は本発明のスコープを限定するものではない。
【００５１】
＜５．流体デバイスのカートリッジ形態＞
【００５２】
図５はカートリッジ形態をとる流体デバイス３０とこれに合わせて作られた駆動装置７０とを示す。駆動装置７０は取り付け面８６をさらに備える。取り付け面８６には往復機構７１ａと、押圧機構７１ｂとが配置されている。駆動装置７０はさらにガイド８７ａ及び８７ｂを備えていてもよい。ガイド８７ａ及び８７ｂは取り付け面８６上に配置されていてもよい。
【００５３】
図５に示すように本実施例では流体デバイス３０は平板状のカートリッジからなる。流体デバイス３０は血液中の細胞を分級する時に取り付け面８６に装着される。カバーによって取り付け面８６と流体デバイス３０とをさらに覆ってもよい。血液の分級を終えた後に流体デバイス３０は取り付け面８６から取り外される。
【００５４】
図５に示すように流体デバイス３０を構成するカートリッジの中に、微細回路２０と、取入口５０と、シリンジＡに当たるシリンジ３５ａと、分岐１５と、シリンジＢに当たるシリンジ３５ｂとが平面的に配置している。これらの部材はケース５５によってその位置を固定されている。
【００５５】
図５において流体デバイス３０を駆動装置７０に装着する。この際、カートリッジ状の流体デバイス３０の背面が、取り付け面８６に対向するように向く。ガイド８７ａ及び８７ｂはカートリッジ状の流体デバイス３０の底部を受け止める。
【００５６】
図５は装着後の各シリンジと駆動装置７０との位置関係も示している。ホールド部７９ａはシリンダー３４ａを把持する。把持部７２ａはフランジ３８ａを把持する。またホールド部７９ｂはシリンダー３４ｂを把持する。把持部７２ｂはフランジ３８ｂを把持する。ガイド８７ａ及び８７ｂがカートリッジ状の流体デバイス３０の取り付け高さを規定することで、部材の高さを揃える。
【００５７】
図５に示すようにホールド部７９ａは支持器７８ａを備える。支持器７８ａはフランジ３６ａの下面を支えることで、シリンダー３４ａが落下しないように支える。支持器７８ａはシリンダー３４ａの左右両側でフランジ３６ａの下面を支えることが好ましい。さらに支持器７８ａはシリンダー３４ａが図中の左右方向に移動しないように拘束する。
【００５８】
図５に示すようにホールド部７９ａは押さえ具７７ａをさらに備える。押さえ具７７ａはフランジ３６ａの上面を押さえることで、シリンダー３４ａが支持器７８ａから飛び出さないようにシリンダー３４ａを拘束する。特に往復機構７１ａによってシリンダー３４ａからピストン３２ａが引かれる際に、押さえ具７７ａがシリンダー３４ａを押さえる。
【００５９】
図５に示すようにフランジ３６ａは押さえ具７７ａの下面と支持器７８ａの上面とによって挟まれる。押さえ具７７ａはシリンダー３４ａに挿入されたピストン３２ａの左右両側でフランジ３６ａの上面を押さえることが好ましい。シリンダー３４ａの左右両側で、押さえ具７７ａの下面と支持器７８ａの上面とがフランジ３６ａを挟み込むことが好ましい。
【００６０】
図５に示すようにホールド部７９ｂは支持器７８ｂを備える。支持器７８ｂはフランジ３６ｂの下面を支えることで、シリンダー３４ｂが落下しないように支える。支持器７８ｂはシリンダー３４ｂの左右両側でフランジ３６ｂの下面を支えることが好ましい。さらに支持器７８ｂはシリンダー３４ｂが図中の左右方向に移動しないように拘束する。
【００６１】
図５に示すようにホールド部７９ｂは押さえ具７７ｂをさらに備える。押さえ具７７ｂはフランジ３６ｂの上面を押さえることで、シリンダー３４ｂが支持器７８ｂから飛び出さないようにシリンダー３４ｂを拘束可能なものであってもよい。特に押圧機構７２ｂによってシリンダー３４ｂからピストン３２ｂが引き抜かれる際に、押さえ具７７ｂがシリンダー３４ｂを押さえることが可能であってもよい。
【００６２】
図５に示すようにフランジ３６ｂは押さえ具７７ｂの下面と支持器７８ｂの上面とによって挟まれる。押さえ具７７ｂはシリンダー３４ｂに挿入されたピストン３２ｂの左右両側でフランジ３６ｂの上面を押さえるものであってもよい。シリンダー３４ｂの左右両側で、押さえ具７７ｂの下面と支持器７８ｂの上面とがフランジ３６ｂを挟み込んでもよい。
【００６３】
図５に示すように磁石７４はシリンダー３４ａに対向する。磁石７４は取り付け面８６上を移動するように配置している。磁石７４は動作エリアＯＡ内を往復運動する。動作エリアＯＡは取り付け面８６上に設けられた貫通孔やくぼみで形成されていてもよい。図中では動作エリアＯＡは貫通孔となっている。
【００６４】
図５に示すように平板状の流体デバイス３０の背面を取り付け面８６に接近させることで、磁石７４をシリンダー３４ａに近づけることができる。このため磁石７４の磁力はシリンダー３４ａ内の撹拌子７５に効率的に伝わる。
【００６５】
図５に示すようにケース５５はアクセス窓５９を有する。取入バルブ７６ａはアクセス窓８９を通って第１導管１１ａに到達する。取入バルブ７６ａが第１導管１１ａを捉える。取入バルブ７６ａは第１導管１１ａを押しつぶすことで第１導管１１ａ内を閉鎖する。取入バルブ７６ａは第１導管１１ａを押しつぶすことを止めることで第１導管１１ａ内を開放する。
【００６６】
図５に示すように開始バルブ７６ｂはアクセス窓５９を通って第３導管１１ｃに到達する。開始バルブ７６ｂが第３導管１１ｃを捉える。開始バルブ７６ｂは第３導管１１ｃを押しつぶすことで第３導管１１ｃ内を閉塞する。開始バルブ７６ｂは第３導管１１ｃを押しつぶすことを止めることで第３導管１１ｃ内を開放する。
【００６７】
図５に示すようにカートリッジ形態をとる流体デバイス３０は採取容器５６及び排液容器５７をさらに備えている。採取容器５６は微細回路２０で分級された目的の細胞、例えば有核の血球を受け入れる。排液容器５７は、分級作業で生じた、細胞を含まない画分や目的外の細胞を受け入れる。採取容器５６及び排液容器５７はケース５５内に配置される。採取容器５６はケース５５から取り出すことができる。排液容器５７はケース５５内に封入されていてもよい。
【００６８】
図５に例示するように、駆動装置７０の各構成要素は流体デバイス３０とは分離している。分級に必要な流体回路は流体デバイス３０に搭載されている。一例において駆動装置７０内には流体デバイス３０の構成要素は含まれていない。駆動装置７０は流体デバイス３０に対して分級に必要な動力を提供する。
【００６９】
図５に示すように分級が必要になるたびに流体デバイス３０をカートリッジとして駆動装置７０に取り付けることができる。また分級後の流体デバイス３０は駆動装置７０から取り外して廃棄することができる。
【００７０】
図５において、分級作業一回ごとに流体デバイス３０を使い捨て交換してもよい。一方で駆動装置７０は繰り返し使用してもよい。これにより血液のサンプルごとにクリーンな流体デバイス３０を用いて血液内の細胞を分級することができる。撹拌子７５も流体デバイス３０とともに使い捨て交換してもよい。
【００７１】
図５において駆動装置７０は各シリンジや微細回路２０から独立したものである。したがって駆動装置７０には血液試料が付着しにくい。これにより駆動装置７０が相異なる血液試料間のコンタミネーションを媒介することが抑制されている。
【００７２】
＜６．磁石と往復機構の配置＞
【００７３】
図６は図５に示すＶＩ断面で観察した磁石７４と往復機構７１ａとを表す。本図においてカートリッジ状の流体デバイスは駆動装置にすでに取り付けられているものとする。図中においてカートリッジのケースは省略されている。
【００７４】
図６に示すように磁石７４の後ろ側にアクチュエーター７３ａが配置されている。ここで後ろ側とは磁石７４を挟んでシリンダー３４ａとは反対側にアクチュエーター７３ａが位置するという意味である。アクチュエーター７３ａは把持部７２ａをシリンジ３５ａの長手方向に沿って往復運動させる。アクチュエーター７３ａは磁石７４の後ろ側からロッド３７ａを動かす。
【００７５】
図６に示すように動作エリアＯＡはシリンダー３４ａの後ろ側に位置するとともに、シリンダー３４ａに対向する。一態様において、動作エリアＯＡの背後にアクチュエーター７３ａが位置していてもよい。動作エリアＯＡはアクチュエーター７３ａに向き合っていてもよい。把持部７２ａは動作エリアＯＡを跨いでもよい。このように配置することで動作エリアＯＡ内を運動する磁石７４とアクチュエーター７３ａとの干渉が避けられる。
【００７６】
＜７．磁石の支え方と動かし方＞
【００７７】
図７は撹拌機構７１ｃとシリンジ３５ａとを選んで正面から観察した状態を示す。本図において、流体デバイスは駆動装置に対してすでに装着されているものとする。図中においてカートリッジのケースは省略されている。
【００７８】
図７において、アクチュエーター７３ｃはアーム７２ｃをシリンジ３５ａの長手方向に沿って往復運動させる。アーム７２ｃは磁石７４の往復運動方向に対する側方から磁石７４を保持する。言い換えればアーム７２ｃはシリンジ３５ａの側方から磁石７４を差し入れる。磁石７４はシリンジ３５ａの長手方向に沿って撹拌子７５をシリンジ３５ａ内で往復運動させる。ここで磁石７４は永久磁石又は電磁石でもよい。本実施例では磁石７４は永久磁石である。
【００７９】
図７において、シリンジ３５ａは吐出口３１aを下に、ピストン３２ａを上にして立っているものとする。シリンジ３５ａは直立していてもよい。磁石７４及び撹拌子７５の上方にホールド部７９ａが位置する。ホールド部７９ａの上方に把持部７２ａが位置する。
【００８０】
図７において、磁石７４の往復運動中に磁石７４が撹拌子７５をシリンダー３４ａ内で落とすことがある。例としてはピストン３２ａに撹拌子７５がぶつかった時が挙げられる。このとき撹拌機構７１ｃはシリンダー３４ａの下端まで磁石７４を向かわせることが好ましい。あるいは磁石７４の往復運動はシリンダー３４ａの下端で折り返すものであることが好ましい。これにより、磁石７４は、磁石７４が落としてしまった撹拌子７５を再び拾い取ることができる。したがって血液の撹拌が継続する。
【００８１】
＜８．微細回路の構造及び機能＞
【００８２】
図１に戻る。駆動装置７０は流体デバイス３０を駆動する。流体デバイス３０の役割は微細回路２０に希釈血ＤＢと押圧液ＰＬとを送ることで水力学的分級を行うことである。以下に微細回路２０の水力学的な説明を行う。本実施例において微細回路２０は血球を初めとする浮遊細胞の分離用の流路チップである。微細回路２０の構成は下記実施例に限定されない。
【００８３】
図８は平面視した微細回路２０を示している。微細回路２０は主流路２３を有する。主流路２３の一方の端は入口２１ａとなっている。主流路２３のもう一方の端は出口２２ｃとなっている。微細回路２０はさらに副流路２４を有する。副流路２４の端は入口２１ｂとなっている。副流路２４の端は合流部２８にて主流路２３に接続している。
【００８４】
図８に示すように主流路２３は入口２１ａから出口２２ｃに向かって順に流路パート２５ａ〜ｄを有する。流路パート２５ａ〜ｄは入口２１ａから出口２２ｃまで一つながりとなっている。流路パート２５ａと流路パート２５ｂとの間に合流部２８がある。流路パート２５ｃで接続する枝流路２６ａ及び２６ｂの一端にさらに出口２２ａ及び出口２２ｂがある。
【００８５】
図８に示す入口２１ａは希釈血ＤＢを入れたシリンジ３５ａと接続される。シリンジ３５ａからは、所定の流量で希釈血ＤＢを入口２１ａに送る。希釈血ＤＢは入口２１ａを経由して流路パート２５aに入る。
【００８６】
図８に示す希釈血ＤＢは微細回路２０に導入される前に希釈しておくことが好ましい。希釈率は２〜５００倍とすることが出来る。本実施例では希釈率を５０倍としてもよい。希釈はリン酸緩衝生理食塩水で行う。希釈血ＤＢの単位時間当たりの流量を１〜１０００μｌ／分とすることが出来る。例えば５，１０，１５，２０，２５，３０，３５，４０，４５，５０，５５，６０，６５，７０，７５，８０，８５，９０，９５及び１００μｌ／分のいずれかとしてもよい。処理する時間を１分〜３００分としてもよい。例えば５，１０，２０，３０，４０，５０，６０，９０，１２０，１５０，１８０，２１０，２４０及び２７０分のいずれかとしてもよい。一回の分級で例えば１５ｍｌの全血を希釈して得た液を微細回路２０で処理してもよい。
【００８７】
図８に示す微細回路２０は副流路２４を有する。副流路２４はシリンジ３５ｂと接続されている。シリンジ３５ｂには押圧液ＰＬが蓄えられている。押圧液ＰＬは浮遊細胞を含まない液体である。押圧液ＰＬは血球やその他の細胞にダメージを与えにくい液体である。押圧液ＰＬは緩衝液を含んでいてもよい。緩衝液はＰＢＳでもよい。シリンジ３５ｂ内に圧力をかけることで押圧液ＰＬは入口２１ｂから副流路２４に入る。押圧液ＰＬは副流路２４を流れる。押圧液ＰＬは流路パート２５ｂに流入する。
【００８８】
図８に示す枝流路２６ａ及び２６ｂはいずれも主流路２３から分岐する流路である。流路パート２５ｃにおいて、上流側から順に枝流路２６ａ及び枝流路２６ｂがこの順で主流路２３から分岐する。主流路２３を間に挟んで副流路２４と対向する側に枝流路２６ａ及び２６ｂが配置されている。
【００８９】
図８に示す枝流路２６ａ及び２６ｂはいずれも主流路２３から分岐する細流路を複数個有する。各細流路は主流路２３の上流から下流に向かって並ぶ。枝流路２６ａ及び２６ｂはそれぞれ出口２２ａ及び出口２２ｂに達する。枝流路２６ａ及び２６ｂ中の各細流路はそれぞれ出口２２ａ及び２２ｂの手前で合流する。流路パート２５ｄは出口２２ｃに達する。
【００９０】
図９は特に流路パート２５ｃ付近を拡大視した微細回路２０が示している。図は微細回路２０による浮遊細胞の分別の過程を模式的に表している。説明を簡単にするため、枝流路２６ａには１０本の細流路が、枝流路２６ｂには３本の細流路が代表して示されている。なお図９及び図１０は特許文献２より引用し、本実施例の説明に適するように一部を変更した。分級のメカニズムは特許文献２において特に詳細に説明されている。
【００９１】
図９に示すように、流路パート２５ｂのさらに上流から希釈血ＤＢが連続的に流れてくる。希釈血ＤＢは細胞を大量に含んでいる。希釈血ＤＢの流れに対して、その側方より押圧液ＰＬの流れを連続的に接触させる。押圧液ＰＬは、希釈血ＤＢと同じ方向に流れながら、希釈血ＤＢの流れを押圧液ＰＬとは反対側に連続的に押し込む。結果として押圧液ＰＬは主流路２３を流れる細胞を、主流路２３の側方から連続的に押し込む。流路パート２５ｂにおいて、枝流路２６ａ及び枝流路２６ｂ側に連続的に浮遊細胞が押しやられるとともに、流路パート２５ｃにおいて、これらの枝流路に浮遊細胞が連続的に流れ込む。
【００９２】
図９に示すように、枝流路２６ａには無核赤血球２７が連続的に流れ込む。流路パート２５ｃにおいて希釈血ＤＢ中の無核赤血球２７を水力学的に分級する。分級は希釈血ＤＢの流れのうち、押圧液ＰＬの流れとは接触していない側で連続的に行われる。
【００９３】
図９に示すように、枝流路２６ａは無核赤血球２７の除去流路として働く。枝流路２６ａの有する細流路の内接径は１１〜１９μｍである。内接径は１２、１３、１４、１５、１６、１７、及び１８μｍのいずれかでもよい。
【００９４】
図９に示すように枝流路２６ｂには有核細胞２９ａ−ｃが連続的に流れ込む。流路パート２５ｂの下流の流路パート２５ｃにおいて、希釈血ＤＢ中の有核細胞２９ａ−ｃを水力学的に分級する。分級は希釈血ＤＢの流れのうち、押圧液ＰＬの流れとは接触していない側で連続的に行われる。枝流路２６ｂより細胞懸濁液ＣＳを連続的に得る。
【００９５】
図９に示すように枝流路２６ｂは有核細胞２９ａ−ｃの回収流路として働く。枝流路２６ｂの有する細流路の内接径は枝流路２６ａの有する細流路の内接径よりも小さい。枝流路２６ｂの有する細流路の内接径は１７〜３０μｍである。内接径は１８、１９、２０、２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８及び２９μｍのいずれかでもよい。有核赤血球を初めとする有核細胞の径の大きさは１１〜１３μｍと考えられる。
【００９６】
図９に示す枝流路２６ａ及び２６ｂの各細流路の内接径は細流路の直交断面における内接円の直径である。本実施例において各細流路の断面は四角である。細流路の断面は他の多角形でも円でもよい。他の枝流路において同様である。
【００９７】
図９に示す枝流路２６ａ及び２６ｂに取り込まれなかった浮遊細胞や血漿はフロースルーＦＴとして連続的に流路パート２５ｄを通過する。その後、図８に示す出口２２ｃに到達する。例えば凝集した血球などがフロースルーＦＴに含まれる。
【００９８】
＜９．水力学的な分級＞
【００９９】
図１０には流路パート２５ｃに焦点を絞りつつ微細回路の詳細が示されている。本実施例に係る水力学的な分級では、細流路の内接径の値が分級される浮遊細胞の径の最大値と等しくなっているわけではない。したがって本実施例に係る水力学的な分級は単純な濾過と異なる。本実施例に係る水力学的な分級を以下に説明する。
【０１００】
図１０には流路パート２５ｃが示されている。さらに枝流路２６ａが表されている。説明を簡単にするため枝流路２６ａを構成する細流路を一本のみとする。図１０の説明において枝流路２６ａを構成する細流路を単に枝流路２６ａと称する。
【０１０１】
図１０に示すように流路パート２５ｃには液流ＬＦが連続的に導入される。液流ＬＦは上述の希釈血ＤＢと押圧液ＰＬとを含む。液流ＬＦ中でこれらの液は部分的に混じり合っている。液流ＬＦ中には大きな細胞として有核細胞２９ａと、小さな細胞として無核赤血球２７とが懸濁している。図中において有核細胞２９ａは他の有核細胞を代表して描かれている。
【０１０２】
図１０において液流ＬＦのうち、枝流路２６ａへ導入される部分を液流ＬＥとする。液流ＬＦのうち、枝流路２６ａへ導入されず、下流に向かって流れていく部分を液流ＬＧとする。液流ＬＥの流量がある値より小さいものとする。ここで流量は液流ＬＥの断面に比例する。液流ＬＥは枝流路２６ａ側の流路パート２５ｃの内壁に位置する。液流ＬＥの流量は枝流路２６ａ中の液流ＬＥの流速にも比例する。
【０１０３】
図１０において液流ＬＥ中を流れる無核赤血球２７が枝流路２６ａへ導入される。一方、有核細胞２９ａはその体積の半分以上が液流ＬＧ側に属している。有核細胞２９ａは液流ＬＥに対して一部接触するに過ぎない。このため有核細胞２９ａは枝流路２６ａへは導入されない。このとき有核細胞２９ａの径は枝流路２６ａの内接径より小さくてもよい。仮に液流ＬＥの流量が大きくなれば液流ＬＥの断面が大きくなる。この場合、有核細胞２９ａが液流ＬＥに飲み込まれることで、枝流路２６ａへ誘導されることも考えられる。
【０１０４】
図１０において有核細胞２９ａは液流ＬＧに乗ってさらに下流に運ばれる。以上により、枝流路２６ａからはある大きさ以上の浮遊細胞を含まない流体を回収することができる。また有核細胞２９ａ及びその他の有核細胞は下流で分級を受ける。
【０１０５】
＜１０．分級作業＞
【０１０６】
以下において、駆動装置と流体デバイスを用いた分級作業を示す。図１１は血液内の細胞を分級する作業のための微細回路（Ｆ）の動作の流れ図を示している。さらに微細回路（Ｆ）を作動させるための往復機構（Ａ）、押圧機構（Ｂ）及び撹拌機構（Ｍ）の動作の流れ図が示されている。
【０１０７】
図１１に示すステップＳ９０の開始からステップＳ９９の終了までの各ステップを、図２〜図４やさらに図１２を参照しながら説明する。図１２は血液の取り込みの前の駆動装置７０及び流体デバイス３０の状態を表す。
【０１０８】
図１１のステップＳ９０の開始にあたり、事前の準備として図１２に示すように採血管５１に血液ＢＬを採取する。本実施例では血液ＢＬは全血である。血液ＢＬを蓄えた採血管５１を取入口５０に取り付ける。さらにシリンジ３５ａ内に予め希釈液ＤＬを注液しておくことで、これをシリンジ３５ａ内に配置する。さらにシリンジ３５ａ内に撹拌子７５も配置する。さらにシリンジ３５ｂ内に予め押圧液ＰＬを注液することで、これをシリンジ３５ｂ内に配置する。事前の準備が終わり次第、分級作業を開始する。
【０１０９】
図１１のステップＳ９１にて微細回路（Ｆ）及び周辺の導管の内部を液体で浸漬する。図１２に示すように往復機構７１ａがシリンジ３５ａを押圧することで、シリンジ３５ａが希釈液ＤＬを第２導管１１ｂ、分岐１５、及び第３導管１１ｃ並びに微細回路２０内に供給する。この時、取入バルブ７６ａを閉じるとともに開始バルブ７６ｂを開いておく。
【０１１０】
図１２に示すように押圧機構７１ｂがシリンジ３５ｂを押圧することで、シリンジ３５ｂが押圧液ＰＬを第４導管１２及び微細回路２０内に供給する。供給された各液体が各導管及び微細回路２０の内部から空気を追い出す。したがって、これらの液体で内部が浸漬される。図１１に示すステップＳ９１において撹拌機構（Ｍ）は休止している。
【０１１１】
次に図１１のステップＳ９２にて微細回路（Ｆ）の浸漬を休止する。往復機構７１ａ及び押圧機構７１ｂによる押圧を休止することで、微細回路（Ｆ）への送液が止まる。微細回路（Ｆ）も休止する。このステップＳ９２において撹拌機構（Ｍ）も休止してもよい。
【０１１２】
次に図１１のステップＳ９３にて往復機構（Ａ）がピストンを引く。まず図２に示すように取入バルブ７６ａを開くとともに開始バルブ７６ｂを閉じておく。バルブの操作により採血管５１から取入口５０及び分岐１５を経由してシリンジ３５ａに至るルートが形成される。ピストン３２ａを引くことでこのルートに沿って血液ＢＬをシリンジ３５ａ内に取り込む。すなわちシリンジ３５ａの容積拡大に伴い取入口５０から分岐１５を経由してシリンジ３５ａ内に所定量の血液ＢＬを取り込む。
【０１１３】
図２に示すように血液ＢＬがシリンジ３５ａ内に取り込まれる際、希釈液ＤＬによって血液ＢＬがシリンジ３５ａ内で希釈される。血液中の浮遊細胞がシリンジ３５ａ内で沈殿しないように、撹拌機構（Ｍ）は、撹拌子７５をシリンジ３５ａの外側から動かして希釈液ＤＬ及び血液を撹拌する。また撹拌子７５による撹拌により、希釈前の血液ＢＬと希釈液ＤＬとの混合を十分なものとしてもよい。図１１に示すステップＳ９３において微細回路（Ｆ）及び押圧機構（Ｂ）は休止している。
【０１１４】
図１１に示すステップＳ９４において往復機構（Ａ）による血液の引き込みを休止する。図３に示すように微細回路（Ｆ）に当たる微細回路２０及び押圧機構（Ｂ）に当たる押圧機構７１ｂは休止している。他の例において押圧機構７１ｂは休止せず押圧を継続してもよい。撹拌機構（Ｍ）は希釈血ＤＢの撹拌を継続する。
【０１１５】
図１１に示すステップＳ９５において微細回路（Ｆ）で血液中の血球を分級する。図４に示すように開始バルブ７６ｂを開け放つ。さらに取入バルブ７６ａを閉じて圧力を全て微細回路２０に仕向ける。これによりシリンジ３５ａから分岐１５を経由して微細回路２０に至るルートが形成される。
【０１１６】
図１１に示すステップＳ９５において往復機構（Ａ）及び押圧機構（Ｂ）が各シリンジに対して押圧する。図４において、往復機構７１ａがピストン３２ａを押す。ピストン３２ａを押すのは、各バルブによってルートが形成されるのと同時でもよい。シリンジ３５ａはピストン３２ａの生じる圧力によって微細回路２０内に向かって希釈血ＤＢを連続的に流し入れる。
【０１１７】
図４において、往復機構７１ａがピストン３２ａを押す間、さらに押圧機構７１ｂがピストン３２ｂを押す。シリンジ３５ｂはピストン３２ｂの生じる圧力によって微細回路２０内に向かって押圧液ＰＬを連続的に流し入れる。微細回路２０は押圧液ＰＬを用いながら希釈血ＤＢ中の浮遊細胞を連続的に分級する。
【０１１８】
図４において微細回路２０内で、血球又は血球ではない浮遊細胞を水力学的に分級する。水力学的分級の詳細は図８〜１０を用いて説明した。一態様において微細回路２０ではPBMC（末梢血単核細胞）の分離及び濃縮ができる。さらに微細回路２０の下面の排出口から分級された細胞を取り出してもよい。
【０１１９】
図１１に示すステップＳ９５において所定量の希釈血ＤＢを処理し終えた後に、ステップＳ９６で往復機構（Ａ）及び押圧機構（Ｂ）による押圧を休止する。微細回路（Ｆ）における分級も休止する。またこれらに合わせて撹拌機構（Ｍ）による希釈血の撹拌を休止してもよい。以上により全ての処理を終え、ステップＳ９９で分級作業は終了する。必要に応じて分級作業を再開してもよい。
【０１２０】
＜１１．制御ユニットの構成＞
【０１２１】
以下において、駆動装置を制御するための電子的な構成の一例を説明する。駆動装置の制御の態様は下記実施例に限定されない。
【０１２２】
図１３は制御ユニット８０を模式的に表す。制御ユニット８０はシーケンサー８１を備える。シーケンサー８１はＰＬＣ（プログラマブル・ロジック・コントローラー）である。シーケンサー８１は不揮発性のメモリー８２を備える。メモリー８２は図１１に示した各機構の協調動作のプログラムを記憶する。シーケンサー８１はメモリー８２に記憶されたプログラムから導き出されるタイムスケジュールに沿って、協調動作を自動実行する。
【０１２３】
図１３に示すように制御ユニット８０はさらにモータードライバー８３ａ，８３ｂ及び８３ｃを備える。モータードライバー８３ａ，８３ｂ及び８３ｃはそれぞれシーケンサー８１と接続する。モータードライバー８３ａ，８３ｂ及び８３ｃは、それぞれアクチュエーター７３ａ，７３ｂ及び７３ｃに接続する。アクチュエーター７３ａ，７３ｂ及び７３ｃはそれぞれ往復機構（Ａ）、押圧機構（Ｂ）及び撹拌機構（Ｍ）の構成要素である。モータードライバー８３ａ，８３ｂ及び８３ｃは、それぞれ往復機構（Ａ）、押圧機構（Ｂ）及び撹拌機構（Ｍ）を作動する。
【０１２４】
図１３に示すように制御ユニット８０はさらに取入バルブ７６ａ及び開始バルブ７６ｂに接続する。取入バルブ７６ａ及び開始バルブ７６ｂはいずれもソレノイドで作動するピンチバルブでもよい。制御ユニット８０は往復機構（Ａ）の作動に合わせて取入バルブ７６ａ及び開始バルブ７６ｂを作動する。
【０１２５】
図１３に示すように駆動装置７０はさらに電源８５を備える。電源８５はシーケンサー８１並びにモータードライバー８３ａ，８３ｂ及び８３ｃにそれぞれ接続する。電源８５は制御ユニット８０に供給する。制御ユニット８０は電源８５の電力で作動する。
【０１２６】
図１３に示すように電源８５はモータードライバー８３ａ，８３ｂ及び８３ｃをそれぞれ経由してアクチュエーター７３ａ，７３ｂ及び７３ｃに電力を供給する。各モータードライバーとアクチュエーターは電源８５の電力で作動する。
【０１２７】
図１３に図示していないが電源８５は取入バルブ７６ａ及び開始バルブ７６ｂに接続してもよい。電源８５は取入バルブ７６ａ及び開始バルブ７６ｂの作動に必要な電力供給してもよい。制御ユニット８０の機能は全て駆動装置７０内で完結してもよい。一部の機能が駆動装置７０の外にあってもよい。
【０１２８】
なお、本発明は上記実施形態や実施例に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
【０１２９】
図１４は駆動装置の変形例を示す正面図である。駆動装置４０は、微細回路２０と、リザーバー４５と、シリンジ３５ａと、シリンジ３５ｂとを協働させる。リザーバー４５は分級前の血液を蓄える。これらの要素は、図１等に示す流体デバイス３０としてやそのカートリッジとして統合されてはいない。
【０１３０】
図１４に示す駆動装置４０は図１等に示す三方の分岐１５や、分岐１５に繋がる血液の取入口５０を用いない。また図１等に示す分岐１５における血液の進行方向を整理するために、バルブ７６ａやバルブ７６ｂの開閉を制御することはしない。駆動装置４０は、他の点で図１等に示す駆動装置７０と共通する。
【０１３１】
図１４に示すように駆動装置４０は制御ユニット４８を備える。制御ユニット４８は、往復機構７１ａと、装着機構４６と、押圧機構７１ｂと、撹拌機構７１ｃとを備える。駆動装置４０は、これらの協調動作を制御する制御ユニット４８を備える。制御ユニット４８は図１等に示すバルブ７６ａ及びバルブ７６ｂを制御せず、代わりに図１４に示す装着機構４６を制御する点で制御ユニット８０と異なる。制御ユニット４８は他の点で制御ユニット８０と共通する。
【０１３２】
図１４の右上に示すように往復機構７１ａは、シリンジ３５ａの有するピストン３２ａを引くことで、シリンジ３５ａ内に向かって、リザーバー４５から血液を取り込む。一態様においてシリンジ３５ａは、吐出口３１ａを介して血液を取り込む。
【０１３３】
図１４に示すように、シリンジ３５ａ内にあらかじめ希釈液と撹拌子７５とを配置しておくことが好ましい。またシリンジ３５ｂ内にも押圧液ＰＬを配置しておくことが好ましい。
【０１３４】
図１４の右下に示すように装着機構４６は、シリンジ３５ａをリザーバー４５のある場所から、微細回路２０のある場所に運搬する。装着機構４６は、シリンジ３５ａの吐出口３１ａを微細回路２０の入口２１ａに装着する。
【０１３５】
図１４に示すように微細回路２０の入口２１ａにはアダプター４３ａが取り付けられている。装着機構４６は、アダプター４３ａに吐出口３１ａを挿入する。微細回路２０の入口２１ａとシリンジ３５ａの吐出口３１ａとはアダプター４３ａを介して結合する。アダプター４３ａは吐出口３１ａの入口２１ａに対する脱着を自在にするものでもよい。吐出口３１ａの装着後において、アダプター４３ａは吐出口３１ａを入口２１ａから取り外せなくしてもよい。
【０１３６】
図１４に示すように微細回路２０の上面の入り口２１ｂにシリンジ３５ｂの吐出口３１ｂを接続する。微細回路２０の入口２１ｂにはアダプター４３ｂが取り付けられている。微細回路２０の入口２１ａとシリンジ３５ａの吐出口３１ａとはアダプター４３ａを介して結合する。
【０１３７】
図１４に示すように撹拌機構７１ｃでシリンジ３５ａ内に配置された撹拌子をシリンジ３５ａの外側から動かすことでシリンジ３５ａ内の血液と希釈液とを混合撹拌して希釈血ＤＢを得る。シリンジ３５ａ内に希釈血ＤＢが蓄えられている間に、磁石７４が撹拌子７５をシリンジ３５ａの外側から動かすことでシリンジ３５ａ内の血液を撹拌する。
【０１３８】
図１４に示すように往復機構７１ａは、ピストン３２ａを押すことでシリンジ３５ａから吐出口３１ａ及び入口２１ａを経由して微細回路２０に向かって希釈血ＤＢを連続的に流し入れる。押圧機構７１ｂは、往復機構７１ａがピストン３２ａを押すのに合わせて、シリンジ３５ｂの有するピストンＢを押すことでシリンジ３５ｂから微細回路２０に向かって押圧液ＰＬを連続的に流し入れる。
【０１３９】
以上により、図１４に示すリザーバー４５に蓄えられた血液内の細胞を微細回路２０で分級することができる。微細回路２０における分級の詳細は図８〜１０に示す通りに行う。
【符号の説明】
【０１４０】
１０  配管系，  １１ａ  第１導管，  １１ｂ  第２導管，  １１ｃ  第３導管，  １２  第４導管，  １５  分岐，  ２０  微細回路，  ２１ａ−ｂ  入口，  ２２ａ−ｃ  出口，  ２３  主流路，  ２４  副流路，  ２５ａ−ｄ  流路パート，  ２６ａ−ｂ  枝流路，  ２７  無核赤血球，  ２８  合流部，  ２９ａ−ｃ  有核細胞，  ３０  流体デバイス，３１a−ｂ  吐出口,  ３２ａ−ｂ  ピストン，  ３４ａ−ｂ  シリンダー，  ３５ａ−ｂ  シリンジ，  ３６ａ−ｂ  フランジ，  ３７ａ−ｂ  ロッド，  ３８ａ−ｂ  フランジ，  ４０  駆動装置，  ４３ａ−ｂ  アダプター,  ４５  リザーバー,  ４６  装着機構,  ４８，制御ユニット，  ５０  取入口，  ５１  採血管，  ５５  ケース，  ５６  採取容器，  ５７  排液容器，  ５９  アクセス窓，  ７０  駆動装置，  ７１ａ  往復機構，  ７１ｂ  押圧機構，  ７１ｃ  撹拌機構，  ７２ａ−ｂ  把持部，  ７２ｃ  アーム，  ７３ａ−ｃ  アクチュエーター，  ７４  磁石，  ７５  撹拌子，  ７６ａ  取入バルブ，  ７６ｂ  開始バルブ，  ７７ａ−ｂ  押さえ具，  ７８ａ−ｂ  支持器，  ７９ａ−ｂ  ホールド部，  ８０  制御ユニット，  ８１  シーケンサー，  ８２  メモリー，  ８３ａ−ｂ  モータードライバー，  ８５  電源，  ８６  取り付け面，  ８７ａ−ｂ  ガイド，  ＢＬ  血液，  ＣＳ  細胞懸濁液，  ＤＢ  希釈血，  ＤＬ  希釈液，  ＦＴ  フロースルー，  ＬＥ  液流，  ＬＦ  液流，  ＬＧ  液流，  ＯＡ  動作エリア，  ＰＬ  押圧液，  Ｓ９０−９６  ステップ，  Ｓ９９  ステップ
【図１】
2020162585.tif 000003
【図２】
2020162585.tif 000004
【図３】
2020162585.tif 000005
【図４】
2020162585.tif 000006
【図５】
2020162585.tif 000007
【図６】
2020162585.tif 000008
【図７】
2020162585.tif 000009
【図８】
2020162585.tif 000010
【図９】
2020162585.tif 000011
【図１０】
2020162585.tif 000012
【図１１】
2020162585.tif 000013
【図１２】
2020162585.tif 000014
【図１３】
2020162585.tif 000015
【図１４】
2020162585.tif 000016