(57)【要約】【課題】粒子に損傷を与えることなく効果的に分散させる。【解決手段】凝集粒子含有液を収容する容器２と、凝集粒子含有液が、所定の導入圧で流動させられる際に、剪断力により凝集粒子を分散させる分散流路４ａを有する分散ノズル４と、容器２内の凝集粒子含有液を分散ノズル４に供給する送液手段７と、該送液手段７により供給される凝集粒子含有液を、分散ノズル４への導入前に所定の導入圧に昇圧する昇圧手段５とを備える粒子分散装置１を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
凝集粒子含有液を収容する容器と、
前記凝集粒子含有液が、所定の導入圧で流動させられる際に、剪断力により凝集粒子を分散させる分散流路を有する分散ノズルと、
前記容器内の前記凝集粒子含有液を前記分散ノズルに供給する送液手段と、
該送液手段により供給される凝集粒子含有液を、前記分散ノズルへの導入前に前記所定の導入圧に昇圧する昇圧手段とを備える粒子分散装置。
【請求項２】
前記送液手段が定流量ポンプであり、
前記昇圧手段が、前記容器と前記分散ノズルとの間に配置され、前記所定の導入圧において開放されるリリーフ弁である請求項１に記載の粒子分散装置。
【請求項３】
前記送液手段が定流量ポンプであり、
前記昇圧手段が、前記容器と前記分散ノズルとの間に配置され、前記所定の導入圧において開放されるパッシブ弁である請求項１に記載の粒子分散装置。
【請求項４】
前記送液手段が定流量ポンプであり、
前記昇圧手段が、前記容器と前記分散ノズルとの間の管路にダミーの液体を充満させる充満手段と、該充満させたダミーの液体を、前記凝集粒子含有液が前記分散ノズルに到達する前に、前記所定の導入圧まで昇圧させるダミー液昇圧手段とを備える請求項１に記載の粒子分散装置。
【請求項５】
前記ダミー液昇圧手段が、前記分散ノズルの下流側に配置されたリリーフ弁である請求項４に記載の粒子分散装置。
【請求項６】
前記ダミー液昇圧手段が、前記容器と前記分散ノズルとの間に配置された所定長さの管路である請求項４に記載の粒子分散装置。
【請求項７】
前記送液手段が、第１のシリンダとピストンとの間に前記凝集粒子含有液を収容する第１のシリンジであり、
前記容器が前記第１のシリンジ内の空間であり、
前記第１のシリンダの吐出口が膜部材によって閉塞され、
前記ダミー液昇圧手段が、前記第１のシリンジをピストンとして第２のシリンダとの間にダミーの液体を収容した第２のシリンジであり、
該第２のシリンジの吐出口に、近接してきた前記膜部材を貫通する針状部材が設けられている請求項４に記載の粒子分散装置。
【請求項８】
凝集粒子含有液を収容する容器から、前記凝集粒子含有液が所定の導入圧で流動させられる際に、剪断力により凝集粒子を分散させる分散流路を有する分散ノズルまでの間の管路をダミーの液体で満たした後、該ダミーの液体および凝集粒子含有液を所定の導入圧に昇圧しつつ前記分散ノズルに供給する粒子分散方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は粒子分散装置および方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、凝集粒子含有液を供給口から導入し、その流路の方向を強制的に変化させた分散流路において凝集粒子含有液に乱流を生じさせることにより、剪断力を加えて凝集粒子を分散させる技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第２７８８０１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１のような技術では以下の問題がある。
すなわち、この技術を利用して細胞懸濁液内の細胞塊を単離細胞に分散させるためには、感染防止等のためにシリンジポンプやペリスタルティックポンプのような定流量ポンプが使用される。
【０００５】
定流量ポンプを用いて分散流路に細胞懸濁液を導入し、流れの剪断力によって細胞分散させる場合に、ポンプから分散ノズル間の流路抵抗に比べて分散流路の流路抵抗が著しく大きいため、ポンプ設定流速と分散流路内の流速とに差が生じ、供給口にかかる圧力が十分に高くなったときに初めて分散流路内に、細胞塊を分散させるのに十分な流速が発生する。
【０００６】
この場合、分散流路内において十分な流速が発生して初めて細胞塊が分散されるので、ポンプの作動から流速が上昇するまでの間に分散流路に流入した細胞塊は分散されることなく分散流路を通過してしまうという不都合がある。
【０００７】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、粒子に損傷を与えることなく効果的に分散させることができる粒子分散装置および方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明は以下の手段を提供する。
本発明の一態様は、凝集粒子含有液を収容する容器と、前記凝集粒子含有液が、所定の導入圧で流動させられる際に、剪断力により凝集粒子を分散させる分散流路を有する分散ノズルと、前記容器内の前記凝集粒子含有液を前記分散ノズルに供給する送液手段と、該送液手段により供給される凝集粒子含有液を、前記分散ノズルへの導入前に前記所定の導入圧に昇圧する昇圧手段とを備える粒子分散装置を提供する。
【０００９】
本態様によれば、容器内に収容した凝集粒子含有液を送液手段の作動によって、分散ノズルに向けて供給すると、昇圧手段の作動によって、所定の導入圧に昇圧された後に、分散ノズルに供給される。これにより、分散ノズルに供給された凝集粒子含有液を、凝集粒子を分散可能な剪断力を発生させつつ流動させることができ、全ての粒子を無駄なく、粒子に損傷を与えることなく分散させることができる。
【００１０】
上記態様においては、前記送液手段が定流量ポンプであり、前記昇圧手段が、前記容器と前記分散ノズルとの間に配置され、前記所定の導入圧において開放されるリリーフ弁であってもよい。
このようにすることで、リリーフ弁を閉止しておき、定流量ポンプを作動させると、導入圧が所定の圧力に達した時点でリリーフ弁が開放され、容器内の凝集粒子含有液が分散ノズルに供給される。すなわち、分散ノズルへの供給の初期から凝集粒子含有液を所定の導入圧とすることができ、分散ノズルの分散流路において、凝集粒子を分散可能な剪断力を発生させつつ流動させることができ、全ての粒子を無駄なく、粒子に損傷を与えることなく分散させることができる。
【００１１】
また、上記態様においては、前記送液手段が定流量ポンプであり、前記昇圧手段が、前記容器と前記分散ノズルとの間に配置され、前記所定の導入圧において開放されるパッシブ弁であってもよい。
このようにすることで、定流量ポンプを作動させると、導入圧が所定の圧力に達した時点でパッシブ弁が開放され、容器内の凝集粒子含有液が分散ノズルに供給される。すなわち、分散ノズルへの供給の初期から凝集粒子含有液を所定の導入圧とすることができ、分散ノズルの分散流路において、凝集粒子を分散可能な剪断力を発生させつつ流動させることができ、全ての粒子を無駄なく、粒子に損傷を与えることなく分散させることができる。
【００１２】
また、上記態様においては、前記送液手段が定流量ポンプであり、前記昇圧手段が、前記容器と前記分散ノズルとの間の管路にダミーの液体を充満させる充満手段と、該充満させたダミーの液体を、前記凝集粒子含有液が前記分散ノズルに到達する前に、前記所定の導入圧まで昇圧させるダミー液昇圧手段とを備えていてもよい。
このようにすることで、充満手段によって容器と分散ノズルとの間の管路にダミーの液体を充満させた状態で、定流量ポンプを作動させると、所定の導入圧まで昇圧されていないダミーの液体が分散ノズルを通過させられる間に、ダミー液昇圧手段によってダミーの液体が所定の導入圧まで昇圧させられ、その後に、容器内の凝集粒子含有液が分散ノズルに到達するので、凝集粒子含有液については所定の導入圧で分散ノズルを通過させられ、凝集粒子を無駄なく分散させることができる。
【００１３】
また、上記態様においては、前記ダミー液昇圧手段が、前記分散ノズルの下流側に配置されたリリーフ弁であってもよい。
このようにすることで、リリーフ弁が閉じられた状態でダミーの液体が分散ノズルに供給され、所定の導入圧まで昇圧された時点でリリーフ弁が開放される。この時点で、凝集粒子含有液が分散ノズルに達するので、凝集粒子含有液については所定の導入圧で分散ノズルを通過させられ、凝集粒子を無駄なく分散させることができる。
【００１４】
また、上記態様においては、前記ダミー液昇圧手段が、前記容器と前記分散ノズルとの間に配置された所定長さの管路であってもよい。
このようにすることで、定流量ポンプを作動させると、管路内に収容されたダミーの液体がまず分散ノズルに導入される。所定長さの管路からなるダミー液昇圧手段によって、凝集粒子含有液が分散ノズルに到達するまでの間にダミーの液体の圧力が所定の導入圧まで昇圧される。
【００１５】
また、上記態様においては、前記送液手段が、第１のシリンダとピストンとの間に前記凝集粒子含有液を収容する第１のシリンジであり、前記容器が、前記第１のシリンジ内の空間であり、前記第１のシリンダの吐出口が膜部材によって閉塞され、前記ダミー液昇圧手段が、前記第１のシリンジをピストンとして第２のシリンダとの間にダミーの液体を収容した第２のシリンジであり、該第２のシリンジの吐出口に、近接してきた前記膜部材を貫通する針状部材が設けられていてもよい。
【００１６】
このようにすることで、第１のシリンダのピストンを押して第１のシリンジ内に収容された凝集粒子含有液を加圧すると、第１のシリンジをピストンとして第２のシリンダ内のダミーの液体が加圧され、吐出口からダミーの液体が分散ノズルに導入される。凝集粒子含有液の圧力が所定の導入圧に達するまでの間、ダミーの液体のみが分散ノズルに供給される。第１のシリンジが第２のシリンダ内を移動して第１のシリンジの吐出口を閉塞している膜部材が第２のシリンジの吐出口に設けられた針状部材によって貫通させられることにより、第１のシリンジ内で所定の導入圧まで加圧された凝集粒子含有液が第２のシリンジの吐出口から吐出され、分散ノズルに供給される。これにより、凝集粒子含有液については所定の導入圧で分散ノズルを通過させられ、凝集粒子を無駄なく分散させることができる。
【００１７】
また、本発明の他の態様は、凝集粒子含有液を収容する容器から、前記凝集粒子含有液が所定の導入圧で流動させられる際に、剪断力により凝集粒子を分散させる分散流路を有する分散ノズルまでの間の管路をダミーの液体で満たした後、該ダミーの液体および凝集粒子含有液を所定の導入圧に昇圧しつつ前記分散ノズルに供給する粒子分散方法を提供する。
【００１８】
このようにすることで、凝集粒子含有液が所定の導入圧に達するまでの間、分散流路にはダミーの液体が流動し、凝集粒子含有液は、所定の導入圧に達した状態で分散流路を流動させられるので、全量の凝集粒子を無駄なく分散させることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、粒子に損傷を与えることなく効果的に分散させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態に係る粒子分散装置を示す全体構成図である。
【図２】図１の粒子分散装置の第１の変形例の（ａ）全体構成図、（ｂ）昇圧手段の部分的な縦断面図である。
【図３】図１の粒子分散装置の第２の変形例を示す全体構成図である。
【図４】図１の粒子分散装置の第３の変形例を示す全体構成図である。
【図５】図１の粒子分散装置の第４の変形例を示す全体構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の一実施形態に係る粒子分散装置１について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る粒子分散装置１は、図１に示されるように、凝集塊を含む細胞懸濁液（凝集粒子含有液）を収容するサンプル容器（容器）２と、該容器２の出口に接続するサンプル導入管路３と、該サンプル導入管路３に接続する分散ノズル４と、該分散ノズル４の導入口に配置されるリリーフ弁（昇圧手段）５と、分散ノズル４の導出口に配置されるサンプル導出管路６と、サンプル容器２内の細胞懸濁液をサンプル導入管路３に吐出させる送液手段７とを備えている。
【００２２】
分散ノズル４は、導入口から導入された細胞懸濁液を流動させ、導出口から吐出させる分散流路４ａを備えている。分散流路４ａは、分岐あるいは屈曲を備えていて、導入口に所定の導入圧で細胞懸濁液が導入されると、流動の際に剪断力を生じさせて、細胞懸濁液内の凝集塊を分散させることができるようになっている。
【００２３】
リリーフ弁５は、サンプル導入管路３内の液体が所定の平衡圧（導入圧）より低い圧力状態では閉止されていて、液体の分散ノズル４内への流入を禁止し、サンプル導入管路３内の液体が所定の平衡圧に達した時点で開放されてサンプル導入管路３内の液体を分散ノズル４内に導入するようになっている。
送液手段７は、例えば、シリンジポンプやペリスタルティックポンプのような定流量ポンプである。
【００２４】
このように構成された本実施形態に係る粒子分散装置１の作用について以下に説明する。
本実施形態に係る粒子分散装置１を用いて細胞懸濁液内の凝集塊を分散させるには、サンプル容器２内に細胞懸濁液を収容しておき、送液手段７を作動させることによって、サンプル容器２内の細胞懸濁液をサンプル導入管路３内に供給する。所定の平衡圧より低い初期状態では、リリーフ弁５が閉止されているので、サンプル導入管路３内の細胞懸濁液の圧力が上昇していく。
【００２５】
そして、サンプル導入管路３内の細胞懸濁液の圧力が所定の平衡圧に達した時点で、リリーフ弁５が開放され、細胞懸濁液が分散ノズル４の分散流路４ａ内に導入される。分散流路４ａ内では、所定の平衡圧に達した状態の細胞懸濁液が流動させられるので、流動の際に発生する剪断力によって、細胞懸濁液内の凝集塊が分散され，導出口を介してサンプル導出管路６に排出される。
【００２６】
すなわち、本実施形態に係る粒子分散装置１によれば、細胞懸濁液は、分散ノズル４に導入される初期から分散に要する剪断力が発生する流速で分散流路４ａ内を流動させられるので、サンプル導出管路６に排出される細胞懸濁液内には未分散の凝集塊が含まれておらず、サンプル容器２内の全量の細胞懸濁液内の凝集塊を分散させることができるという利点がある。
【００２７】
なお、本実施形態においては、昇圧手段の一例として、分散ノズル４の導入口に配置したリリーフ弁５を例示して説明したが、これに代えて、図２（ａ）、（ｂ）に示されるように、分散ノズル４の導入口に配置した撥水性素材のオリフィス８等のパッシブ弁を採用してもよい。オリフィス８は流路抵抗が高く一定圧力以上にならないと細胞懸濁液は通過できない。したがって、分散流路４ａによる平衡圧とオリフィス８の通過圧とが等しくなるようにオリフィス８の径および長さを調節することにより、平衡圧に達した細胞懸濁液のみを分散ノズル４に導入することができ、リリーフ弁５と同等の効果を奏することができる。
【００２８】
また、本実施形態においては、図３に示されるように、昇圧手段としてのリリーフ弁５を分散ノズル４の下流に配置されるサンプル導出管路６に設け、サンプル容器２からリリーフ弁５までのサンプル導入管路３、分散流路４ａおよびサンプル導出管路６にダミーの液体、例えば、細胞懸濁液の溶媒を充満させる充満手段９を備えている。
【００２９】
充満手段９は、分散ノズル４とリリーフ弁５との間のサンプル導出管路６に設けられた液体導入口９ａと、サンプル容器２と分散ノズル４との間のサンプル導入管路３に設けられた空気抜き弁９ｂとを備えている。
【００３０】
このように構成された粒子分散装置１によって細胞懸濁液内の凝集塊を分散させるには、送液手段７を停止させた状態で、充満手段９の液体導入口９ａからダミーの液体を供給して、サンプル導出管路６、分散流路４ａおよびサンプル導入管路３に流入させる。これにより、サンプル導出管路６、分散流路４ａおよびサンプル導入管路３内に溜まっていた空気が空気抜き弁９ｂから外部に放出され、サンプル導出管路６、分散流路４ａおよびサンプル導入管路３内がダミーの液体によって満たされる。
【００３１】
この状態で、送液手段７を作動させることにより、細胞懸濁液およびダミーの液体が加圧され、所定の導入圧を越えた時点でリリーフ弁５が解放される。分散流路４ａ内にはダミーの液体が満たされているので、所定の導入圧を越えていない状態で細胞懸濁液が分散流路４ａ内に流入することがなく、全量の細胞懸濁液内の凝集塊が分散ノズル４によって分散される。
【００３２】
また、リリーフ弁５に代えて、図４に示されるように、液体導入口からサンプル導出管路６にダミーの液体を流入させる部分に三方弁１０を設け、サンプル導入管路３を所定長さに設定してもよい。ここで、サンプル導入管路３の所定長さは、例えば、１〜１０ｍＬ、好ましくは、３〜７ｍＬの容量を確保可能な長さである。
【００３３】
このように構成された粒子分散装置１によって細胞懸濁液内の凝集塊を分散させるには、三方弁１０を切り替えて、ダミーの液体をサンプル導出管路６、分散流路４ａおよびサンプル導入管路３に流入させた後、送液手段７を作動させるとともに、三方弁１０を切り替えてサンプル導出管路６を解放する。これにより、サンプル容器２内の細胞懸濁液をサンプル導入管路３経由で分散流路４ａに導入する。
【００３４】
細胞懸濁液が流動を開始する時点では、分散流路４ａ内にはダミーの液体が満たされており、細胞懸濁液が分散流路４ａに到達する時点には、細胞懸濁液が所定の導入圧に達する。これによっても、細胞懸濁液は、全量が所定の導入圧で分散流路４ａ内に流入させられるので、細胞を無駄にすることなく、凝集塊を十分に分散させることができる。
【００３５】
また、図５に示されるように、送液手段７を２段のシリンジにより構成してもよい。
すなわち、第１のシリンダ１１ａと第１のピストン１１ｂとによって、間に細胞懸濁液Ａを収容する第１のシリンジ１１を構成し、該第１のシリンジ１１を第２のピストンとして、第２のシリンダ１２ａと第１のシリンジ１１とによって間にダミーの液体Ｂを収容する第２のシリンジ１２を構成しておき、第１のシリンジ１１の吐出口を貫通可能な隔膜１３によって構成し、第２のシリンジ１２の吐出口に隔膜を貫通可能な針部材１４を配置しておいてもよい。
【００３６】
このようにすることで、第１のシリンジ１１内の細胞懸濁液Ａと第２のシリンジ１２内のダミーの液体Ｂが相互に混合することなく隔離された状態に維持される。そして、第２のシリンダ１２ａに対して第１のシリンジ１１の第１のピストン１１ｂを押し込むと、内部の細胞懸濁液Ａおよびダミーの液体Ｂが加圧されつつ、第２のシリンダ１２ａに対して第１のシリンジ１１が移動する。これにより、ダミーの液体Ｂがサンプル導入管路３を介して分散ノズル４の分散流路４ａに導入されるとともに、分散流路４ａへの導入圧が上昇していく。
【００３７】
そして、第１のシリンジの先端に設けた隔膜１３が針部材１４に接触する位置まで移動すると、針部材１４によって隔膜１３が貫通させられ、細胞懸濁液Ａが針部材１４を介して第２のシリンジ１２の吐出口からサンプル導入管路３および分散流路４ａ内に流入する。このときに、細胞懸濁液Ａおよびダミーの液体Ｂの圧力が所定の導入圧まで上昇させられていることにより、細胞懸濁液Ａは、全量が所定の導入圧で分散流路４ａ内に流入させられるので、細胞を無駄にすることなく、凝集塊を十分に分散させることができる。
【００３８】
また、本実施形態においては、細胞の凝集塊を含有する細胞懸濁液を凝集粒子含有液として例示したが、これに限定されるものではなく、他の任意の凝集粒子含有液に適用してもよい。
【符号の説明】
【００３９】
Ａ  細胞懸濁液（凝集粒子含有液）
Ｂ  ダミーの液体
１  粒子分散装置
２  サンプル容器（容器）
３  サンプル導入管路（ダミー液昇圧手段）
４  分散ノズル
４ａ  分散流路
７  送液手段
５  リリーフ弁（昇圧手段、ダミー液昇圧手段）
８  オリフィス（パッシブ弁、昇圧手段）
９  充満手段（昇圧手段）
１１  第１のシリンジ
１１ａ  第１のシリンダ
１１ｂ  第１のピストン（ピストン）
１２  第２のシリンジ（ダミー液昇圧手段）
１２ａ  第２のシリンダ
１３  隔膜（膜部材）
１４  針部材（針状部材）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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