(57)【要約】【課題】シリンジの内壁面に細胞が付着することを防止することを課題とする。【解決手段】この送液装置は、この回転モータ９の動力によって回転モータ６および送液用ステージ８は連動して動作させることにより、回転シャフト２を軸方向（送液方向）に移動させてシリンジ１内から細胞縣濁液を送り出す。細胞縣濁液を送り出すのと同時に、この送液装置は、回転モータ６の動力によって回転シャフト２を軸方向に回転させることにより、回転シャフト２の先端に設置された撹拌用スプリングを回転させてシリンジ１内の細胞縣濁液を撹拌する。【選択図】        図１
2007202449.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンジから細胞を含んだ液体を送り出す送液装置において、
前記シリンジ内に挿入されるシャフトの先端に設置され、前記液体を撹拌するための撹拌手段と、
前記シャフトの軸方向の移動に伴って、前記撹拌手段を回転させる回転手段と、
を備えたことを特徴とする送液装置。
【請求項２】
前記撹拌手段は、前記シャフトの軸方向に伸縮するスプリングであることを特徴とする請求項１に記載の送液装置。
【請求項３】
前記スプリングは前記シリンジの内径と同一の外径となるように形成されることを特徴とする請求項２に記載の送液装置。
【請求項４】
前記シリンジの先端に前記液体を送り出すための液体吐出口を備え、
前記液体吐出口は、当該液体が流される流路の中心軸と同一の軸となるように形成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つまたは複数に記載の送液装置。
【請求項５】
前記液体が流される流路に合流する別の流路に対して、細胞を含まない液体を送り出すための液体吐出口をさらに備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つまたは複数に記載の送液装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、シリンジから細胞を含んだ液体を送り出す送液装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、再生医療および新薬開発等の分野において、シリンジ内から細胞を送り出し、マイクロインジェクション法よる大量の細胞への物質導入を行う装置がある。ここで、図５および図６を用いて、マイクロインジェクション法について簡単に説明すると、シリンジに設けられた液体吐出口である細胞入口からマイクロチャネル（微細流路）上を流される細胞を負圧等により捕捉し、その捕捉した細胞にガラス針（キャピラリ）を穿刺して、ガラス針内に充填された所定の物質（ＤＮＡおよび化合物、薬剤等）を導入し、細胞出口から回収するものである。また、例えば、特許文献１（特開２００４−３４４０３６）では、シリンジ内から送り出される細胞懸濁液の流速を、その細胞縣濁液が送り出されるマイクロチャネルの幅を広くすることにより遅延させて、細胞懸濁液内から細胞を捕捉し、その捕捉した細胞に対して物質導入を行う技術が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３４４０３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記した従来の技術は、以下に説明するように、細胞が壁面に付着するなどの問題点があった。
【０００５】
すなわち、マイクロインジェクション法による細胞への物質導入を行うためには、微細流路内の細胞の動きを確認して捕捉する必要があるが、微細流路以外の部分（例えば、シリンジや配管内、シリンジと微細流路との接続部など）では、微細流路内に比べて格段に断面積があるため、細胞縣濁液の流速はほとんど停止に近い状態（滞留状態）となり、細胞縣濁液内の細胞が微細流路以外の部分に付着することが考えられ、特に、シリンジの内壁面に付着してしまうという大きな問題点があった。
【０００６】
また、シリンジの内壁面への細胞の付着を防止するために、例えば、シリンジ内に挿入されるシャフトを往復させることによりシリンジ内の細胞縣濁液を撹拌することも考えられるが、シリンジ内の細胞縣濁液の体積の急激な変化によりシリンジ内から送り出される細胞縣濁液の流速が速くなる場合が考えられ、極めて遅い流速で定常的な微細送液を要求されるマイクロインジェクション法には適用しにくいという問題点もあった。
【０００７】
そこで、この発明は、上述した従来技術の課題を解決するためになされたものであり、シリンジの内壁面に細胞が付着することを防止することが可能な送液装置提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、請求項１に係る発明は、シリンジから細胞を含んだ液体を送り出す送液装置において、前記シリンジ内に挿入されるシャフトの先端に設置され、前記液体を撹拌するための撹拌手段と、前記シャフトの軸方向の移動に伴って、前記撹拌手段を回転させる回転手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
また、請求項２に係る発明は、上記の発明において、前記撹拌手段は、前記シャフトの軸方向に伸縮するスプリングであることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項３に係る発明は、上記の発明において、前記スプリングは前記シリンジの内径と同一の外径となるように形成されることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項４に係る発明は、上記の発明において、前記シリンジの先端に前記液体を送り出すための液体吐出口を備え、当該液体吐出口は、当該液体が流される流路の中心軸と同一の軸となるように形成されることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項５に係る発明は、上記の発明において、前記液体が流される流路に合流する別の流路に対して、細胞を含まない液体を送り出すための液体吐出口をさらに備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１の発明によれば、この送液装置は、シリンジ内に挿入されるシャフトの先端に設置に設置され、シリンジ内の細胞を含んだ液体（細胞縣濁液）を撹拌するための撹拌手段（例えば、滅菌性の部材で形成されたスプリング等）と、シャフトの軸方向の移動に伴って、当該シャフトの軸方向に前記撹拌手段を回転させる回転手段（例えば、シャフトに接続された回転モータ）を備えるので、シャフトの軸方向（例えば、シリンジ内の液体を吐出させる方向）の移動に伴って撹拌手段を回転させる（例えば、シャフトの進行方向と同一の方向へシャフトの中心軸を軸としてスプリングを回転させる）ことができ、シリンジの内壁面に細胞が付着することを防止することが可能となる。
【００１４】
また、請求項２の発明によれば、この送液装置は、シリンジ内の液体を撹拌する撹拌手段として、シャフトの軸方向に伸縮するスプリングをシャフトの先端に設置するので、シリンジの容積を瞬間的に変化させることなく定常的な送液を確保しながら、シリンジの経時的な容積変化に追従させた液体の撹拌ができ、シリンジの内壁面に細胞が付着することを防止することが可能となる。
【００１５】
また、請求項３の発明によれば、この送液装置は、シャフトに装着されたスプリングの外径をシリンジの内径と同一にするように形成するので、シリンジの内壁面に付着した細胞を再度浮遊状態にすることでき、シリンジの内壁面に細胞が付着することを防止することが可能となる。
【００１６】
また、請求項４の発明によれば、この送液装置は、シリンジの先端に細胞縣濁液を送り出すための液体吐出口を備え、この液体吐出口を細胞縣濁液が流される流路の中心軸とを同一の軸となるように形成するので、シリンジの液体吐出口から流路に至るまで必要な配管を廃することができ、シリンジの内壁面に細胞が付着することを防止するだけでなく、配管の内壁面に付着する細胞をなくすことも可能となる。
【００１７】
また、請求項５の発明によれば、この送液装置は、細胞を含んだ液体が流される流路に合流する別の流路に対して細胞を含まない液体を送り出すための液体吐出口をさらに備えるので、液体に搬送力を与えることができ、シリンジの内壁面に細胞が付着することを防止するだけでなく、細胞が流路壁面へ付着することも防止することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に添付図面を参照して、この発明における送液装置の実施例を詳細に説明する。
【実施例】
【００１９】
以下の実施例では、この実施例に係る送液装置について詳細に説明し、最後にこの実施例による効果を説明する。
【００２０】
［送液装置］
この実施例に係る送液装置は、シリンジから細胞を含んだ液体（細胞縣濁液）を送り出すものであるが、シリンジの内壁面に細胞が付着することを防止する点に主たる特徴がある。
【００２１】
具体的には、図１に例示するように、実施例に係る送液装置は、シリンジ１と、シリンジ１内に配置される回転シャフト２と、回転シャフト２の先端に設置されてシリンジ１内に配置される撹拌用スプリング３と、シリンジ１を包み込むように配置されたシリンジ押さえ４と、回転シャフト２と回転モータ６とを接続するカップリング５と、送液ステージ上に配置された回転モータ６と、回転モータ６を送液ステージ８上に固定させるモータ押さえ７と、送液用ステージ８と、回転モータ６とは別の回転モータ９とからなり、２組の異なる回転モータ６および回転モータ９が送液ステージ８を介して接続されて構成される。なお、図１は、実施例に係る送液装置を上から見た図（同図上段）と横から見た図（同図下段）とを示すものである。
【００２２】
シリンジ１は、細胞を含んだ液体である細胞縣濁液が注入されるものである。シリンジ１内に挿入される回転シャフト２および撹拌用スプリング２は、連動した動作によってシリンジ１内の細胞縣濁液を撹拌するとともに送り出すものであり、撹拌用スプリング３は、シリンジ１の内径と同一の外径となるように形成する。回転モータ６は、回転シャフト２の軸方向（送液方向）の移動に伴って撹拌用スプリング３をその軸方向に回転させる動力を与えるものである。回転モータ９は、回転シャフト２を軸方向（送液方向）に移動させる動力を与えるものである。
【００２３】
ここで、実施例に係る送液装置の動作について簡単に説明すると、例えば、ユーザから送液指令を受け付けた送液装置は、適当な送液開始位置まで送液用ステージ８を移動させ、細胞縣濁液が注入されているシリンジ１に挿入された回転シャフト２をカップリング５により回転モータ６に接続する。そして、送液装置は、回転モータ６および回転モータ９を起動する。
【００２４】
そして、この送液装置は、この回転モータ９の動力によって回転モータ６および送液用ステージ８は連動して動作させることにより、回転シャフト２を軸方向（送液方向）に移動させてシリンジ１内から細胞縣濁液を送り出す。細胞縣濁液を送り出すのと同時に、この送液装置は、回転モータ６の動力によって回転シャフト２を軸方向に回転させることにより、回転シャフト２の先端に設置された撹拌用スプリングを回転させてシリンジ１内の細胞縣濁液を撹拌する。
【００２５】
ところで、実施例に係る送液装置から送り出される細胞縣濁液を採取して、その細胞縣濁液内部に含まれる粒子数を計測する実験を行ったところ、送液開始から１５分後までの粒子数は、平均とされる粒子数の±２０％以内に収まった（図３および図４参照）。一般に撹拌なしでの送液では、送液開始後３分以内に粒子がシリンジ内壁面に付着あるいはシリンジ内に沈殿し、縣濁状態での送液が不可能であったことからも、実施例に係る送液装置には、シリンジの内壁面への細胞の付着を防止する効果が認められる。
【００２６】
なお、図１に例示するように、実施例に係る送液装置では、回転モータ９とボールねじとを組合せた機構により、回転シャフト２の軸方向（送液方向）の移動を制御する場合を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、回転シャフト２を軸方向に移動させる他の機構であってもよい。
【００２７】
また、実施例に係る送液装置では、回転シャフト２の軸と回転モータ６の軸とを同軸に設置する場合を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、回転シャフト２と回転モータ６と同軸に設置することなく、回転モータ６を適当な減速機構により減速するようにしてもよい。
【００２８】
また、実施例に係る送液装置では、回転シャフト２と回転モータ６とをカップリング５により接続する場合を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、回転シャフト２を形成する素材として軟質な樹脂を採用して、カップリング５により接続しないようにしてもよい。回転シャフト２の軸と回転モータ６の軸とのずれを吸収する構造とする趣旨である。
【００２９】
また、実施例に係る送液装置の撹拌用スプリング３として、自然長が長く、巻数が多いスプリングであって、例えば、高圧蒸気で滅菌可能な素材で形成したもの（例えば、樹脂製のものあるいは金属の表面を樹脂でコーティングしたもの）を採用するようにしてもよい。送液機構に負担をかけることなく、シリンジ１内に注入された細胞縣濁液の撹拌範囲を広くし、シリンジ内の細胞が菌と接触するのを防止する趣旨である。
【００３０】
また、実施例に係る送液装置の回転モータ６および観点モータ９は、連動して動作させるだけでなく独立に操作させるようにしてもよく、任意の速度を設定できるようにしてもよい。
【００３１】
続いて、図２を用いて、実施例に係る送液装置から送り出された細胞縣濁液がマイクロチャネルに至るまでの構造を簡単に説明する。実施例に係る送液装置のシリンジ１（図１に示したシリンジ１に対応する）は、微細加工された流路チップ１９上に、その流路チップ上の中心軸とシリンジ１の中心軸とを一致させた状態で配置される。また、シリンジ１の周辺両側に細胞を含まない液体が注入されたシリンジ１４およびシリンジ１５が配置される。
【００３２】
シリンジ１の液体吐出口１６から送り出され、流路チップ１９上のマイクロチャネル（微細流路）を流れる細胞縣濁液と、シリンジ１４およびシリンジ１５の液体吐出口１７から送り出され、流路チップ１９上の別のマイクロチャネルを流れる細胞を含まない液体とが合流部１１にて合流される。そして、この合流した液体が目的に応じて液体取出口１０から回収される。
【００３３】
一般的にマイクロチャネルと呼ばれる微細流路は、幅および高さが数十から数百μｍの寸法で設計されている場合が多く、この寸法範囲では内部を流れる液体は常に層流となる。すなわち、合流部１１にて合流された細胞縣濁液と細胞を含まない液体とは、合流後のマイクロチャネルにおいて細胞縣濁液が中央部を流れ、細胞を含まない液体が壁面付近を流れる層流となる。
【００３４】
なお、シリンジ１４およびシリンジ１５から送り出される細胞を含まない液体は、細胞縣濁液と合流することから、細胞に親和性のある液体である必要があり、例えば、細胞に対応した培地、緩衝液、もしくは生理食塩水が望ましい。
【００３５】
また、細胞を含まない液体が注入されるシリンジ１４および１５は、シリンジの内壁面への細胞の付着は考えられないため、シリンジ１と同様の構成とする必要はなく、送液量については任意に設定するようにしてもよい。
【００３６】
［実施例の効果］
上述してきたように、実施例によれば、この送液装置は、シリンジ内に挿入されるシャフトの先端に設置に設置され、シリンジ内の細胞を含んだ液体（細胞縣濁液）を撹拌するための撹拌手段（例えば、滅菌性の部材で形成されたスプリング等）と、シャフトの軸方向の移動に伴って、当該シャフトの軸方向に前記撹拌手段を回転させる回転手段（例えば、シャフトに接続された回転モータ）を備えるので、シャフトの軸方向（例えば、シリンジ内の液体を吐出させる方向）の移動に伴って撹拌手段を回転させる（例えば、シャフトの進行方向と同一の方向へシャフトの中心軸を軸としてスプリングを回転させる）ことができ、シリンジの内壁面に細胞が付着することを防止することが可能となる。
【００３７】
また、実施例によれば、この送液装置は、シリンジ内の液体を撹拌する撹拌手段として、シャフトの軸方向に伸縮するスプリングをシャフトの先端に設置するので、シリンジの容積を瞬間的に変化させることなく定常的な送液を確保しながら、シリンジの経時的な容積変化に追従させた液体の撹拌ができ、シリンジの内壁面に細胞が付着することを防止することが可能となる。
【００３８】
また、実施例によれば、この送液装置は、この送液装置は、シャフトに装着されたスプリングの外径をシリンジの内径と同一にするように形成するので、シリンジの内壁面に付着した細胞を再度浮遊状態にすることでき、シリンジの内壁面に細胞が付着することを防止することが可能となる。
【００３９】
また、実施例によれば、この送液装置は、シャフトに装着されたスプリングを滅菌可能な素材（例えば、樹脂等）で形成するので、生体細胞を接触することを考慮することができ、細胞縣濁液のような生体由来物質でできた液体を送り出すことが可能となる。
【００４０】
また、実施例によれば、この送液装置は、シリンジの先端に細胞縣濁液を送り出すための液体吐出口を備え、この液体吐出口を細胞縣濁液が流される流路の中心軸とを同一の軸となるように形成するので、シリンジの液体吐出口から流路に至るまで必要な配管を廃することができ、シリンジの内壁面に細胞が付着することを防止するだけでなく、配管の内壁面に付着する細胞をなくすことも可能となる。
【００４１】
また、実施例によれば、この送液装置は、細胞を含んだ液体が流される流路に沿って設置される別の流路に対して細胞を含まない液体を送り出すための液体吐出口をさらに備えるので、液体に搬送力を与えることができ、シリンジの内壁面に細胞が付着することを防止するだけでなく、細胞が流路壁面へ付着することも防止することが可能となる。
【００４２】
（付記１）シリンジから細胞を含んだ液体を送り出す送液装置において、
前記シリンジ内に挿入されるシャフトの先端に設置され、前記液体を撹拌するための撹拌手段と、
前記シャフトの軸方向の移動に伴って、前記撹拌手段を回転させる回転手段と、
を備えたことを特徴とする送液装置。
【００４３】
（付記２）前記撹拌手段は、前記シャフトの軸方向に伸縮するスプリングであることを特徴とする付記１に記載の送液装置。
【００４４】
（付記３）前記スプリングは、前記シリンジの内径と同一の外径となるように形成されることを特徴とする付記２に記載の送液装置。
【００４５】
（付記４）前記スプリングは、滅菌可能な素材で形成されることを特徴とする付記２に記載の送液装置。
【００４６】
（付記５）前記シリンジの先端に前記液体を送り出すための液体吐出口を備え、
前記液体吐出口は、当該液体が流される流路の中心軸と同一の軸となるように形成されることを特徴とする付記１〜４のいずれか一つまたは複数に記載の送液装置。
【００４７】
（付記６）前記液体が流される流路に合流する別の流路に対して、細胞を含まない液体を送り出すための液体吐出口をさらに備えることを特徴とする付記１〜５に記載の送液装置。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
以上のように、本発明に係る送液装置は、シリンジから細胞を含んだ液体を送り出す場合に有用であり、特に、シリンジの内壁面に細胞が付着するのを防止することに適する。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】実施例に係る送液装置を説明するための図である。
【図２】実施例に係る送液装置を説明するための図である。
【図３】細胞縣濁状態維持に関する実験結果を示す図である。
【図４】細胞縣濁状態維持に関する実験結果を示す図である。
【図５】マイクロチャネルを用いたマイクロインジェクション法を説明するための図である。
【図６】マイクロインジェクション法の一般例を示す図である。
【符号の説明】
【００５０】
１  シリンジ
２  回転シャフト
３  撹拌用スプリング
４  シリンジ押さえ
５  カップリング
６  回転モータ
７  モータ押さえ
８  送液用ステージ
９  回転モータ
１０  液体取出口
１１  合流部
１２  細胞縣濁液
１３  細胞を含まない液体
１４  シリンジ
１５  シリンジ
１６  液体吐出口
１７  液体吐出口
１８  マイクロチャネル
１９  流路チップ
【図１】
2007202449.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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【図４】
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