(57)【要約】  柔軟な保存バッグ（１０４）内に制御温度で収容された生物標本を混合するための装置であって、混合される生物標本を収容する保存バッグを支持するための支持体（１０５）と、支持体上の保存バッグ内の標本に対して標本を混合するために変位を与えるための手段と、混合の間に標本を制御温度で維持するための温度制御手段とを備える装置。標本に対して変位を与えるための手段は、膨張したときに保存バッグを漸進的に圧搾すると共に、収容された標本を保存バッグの別の部分に移動させるために、保存バッグの一部の表面に接触する、少なくとも１つの膨張収縮可能なバッグ（１０２，１０３）（空気バッグ）を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
柔軟な保存バッグ内に制御温度で収容された生物標本を混合するための装置であって、前記柔軟な保存バッグは、生物標本の、保存に加えて、収集、冷凍保存、又は移送に役立つことができ、前記装置は、
ａ）混合される生物標本を収容する保存バッグを支持するための支持体と、
ｂ）前記支持体上の保存バッグ内の標本に対して前記標本を混合するために変位を与えるための手段と、
ｃ）混合の間に前記標本を制御温度で維持するための温度制御手段と
を備え、
ｄ）標本に対して変位を与えるための前記手段は、膨張したときに保存バッグを漸進的に圧搾すると共に前記収容された標本を前記保存バッグの別の部分に移動させるために前記保存バッグの一部の表面に接触する、少なくとも１つの膨張収縮可能なバッグを備え、
前記膨張収縮可能なバッグは、前記支持体上に取り付けるカバーの下に設置され、前記カバーが閉位置と開位置との間の前記支持体上に枢動的に取り付けられ、前記装置は、混合の間に前記膨張収縮可能なバッグの膨張の結果である開放からカバーを防ぐために、前記支持体上の前記閉位置に前記カバーをロックするための手段を更に備えることを特徴とする装置。
【請求項２】
混合の前及び／又は混合の間に、前記支持体上に配置された保存バッグ内の前記生物標本に対して添加剤を供給するための手段を更に備える請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記支持体上の保存バッグを収縮させるために前記カバーから及び／又は前記支持体から突出する口縁を更に備える請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
前記カバー上及び／又は前記支持体上に着脱可能に固定されることができる少なくとも１つの着脱可能な口縁を備える請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記支持体は、１つの大型の保存バッグ又は２つの小型の保存バッグを受け入れるように構成され、前記支持体及び／又は前記カバーは、取り付けられたときに前記大型の保存バッグの中間部分と、小型の保存バッグが取り付けられることができるいずれかの側上とを、収縮させる口縁を有する請求項３又は４に記載の装置。
【請求項６】
前記温度制御手段は、ヒートシンク上の前記支持体の下に設置された少なくとも１つのペルチェ素子を備える請求項１〜５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の装置内において制御温度で維持された、前記装置内の柔軟な保存バッグ内の生物標本を混合する方法であって、
膨張収縮可能なバッグが膨張したときに前記膨張収縮可能なバッグが保存バッグを漸進的に圧搾するとともに、前記保存バッグの別の部分内に前記収容された標本を移動させるために前記保存バッグの一部の表面に接触するように、前記膨張収縮可能なバッグを繰り返し膨張／収縮させることによって前記保存バッグ内の標本に対して変位を与えるステップを備え、
前記膨張収縮可能なバッグの前記膨張の間に、前記装置の前記カバーは、前記カバーをロックするための前記手段によってその閉位置に維持される方法。
【請求項８】
全血、胎盤／臍帯血、骨髄、アフェレーシス産物、又は間質血管細胞群（ＳＶＦ）から選択された生物標本を混合するために請求項１〜６のいずれか１項に記載の装置の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動化された混合システムに関し、特にジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ：dimethyl sulfoxide）又は他の生物学的添加剤のような有機硫黄化合物の添加の間に柔軟な収集バッグ、冷凍バッグ、保存バッグ、又は移送バッグ内に収容される、全血、胎盤／臍帯血、骨髄、アフェレーシス産物（apheresis product）、又は間質血管細胞群（ＳＶＦ：stromal vascular fraction）のような生物標本を、安全、円滑、均一且つ効率的に混合することができるシステムに特に関する。すべてのプロセス期間の間、自動システムは、安定した温度で生物標本を維持する。
【０００２】
そのようなプロセスは、病院環境、医学または生物学的研究所で実行されているようである。
血液又は生物標本の操作の典型的なタイプは、長期保存のための前処理、長期保存後の解凍、移植前の前処理、細胞の培養拡張、脂肪組織操作、又は他の同様の応用である。
【背景技術】
【０００３】
移植医療又は再生医療の細胞療法における幹細胞の役割は、急速に拡大している。移植の分野において、現在の治療方針は、実質的にすべての自己移植及び多数の同種移植のための始原細胞が凍結保存されることを要求する。低温保存プロセスは、すべてのタイプの幹細胞の収集のために重要である。また、この数年にわたって、冷凍融解技術は、効率的であり、且つ生体細胞の高残存率での長期保管の能力を有する、ということが判明した。
【０００４】
［低温保存プロセス］
低温保存プロセスは、一般には−１９６℃で機械的な冷凍装置内で、液相窒素又は気相窒素において生体液を保存することから構成される。典型的には１〜２℃／分のレートに冷凍速度は制御され、濃縮幹細胞は冷凍される。
【０００５】
濃縮細胞を上述の温度で冷凍させて保存するために、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）のような有機硫黄化合物を生物標本に添加することが必要である。低温生物学において、ＤＭＳＯ凍結防止剤は、生きている細胞に対して、凍害を阻止することによって、臓器、組織、及び細胞浮遊を維持するために用いられる。それは、細胞内結晶及び細胞外結晶の形成、そしてその結果として細胞死の形成、を抑止する。
【０００６】
凍結を防止する添加剤がなければ、９０％までの冷凍細胞は不活性になる。概して、２５％のＤＭＳＯ混合剤は、低温保存の前に造血幹細胞に対して添加される。
【０００７】
臍帯血バンクのように標準化された環境において、又は自己アフェレーシス収集の後の病院内環境において、液相窒素又は気相窒素における長期保存の前に凍結防止剤を添加する必要性がある。一般的に、無菌冷蔵ＤＭＳＯは、１０〜１５分にわたって血液バッグに対して添加される。生物標本は、安定温度にて維持されるべきであるが、高ＤＭＳＯ濃度による有害な浸透ストレスから細胞を保護するために、及び細胞溶液と混合される濃縮ＤＭＳＯ溶液として生じる発熱反応を阻止するために、ＤＭＳＯは、段階的に添加されなければならない。更に、低温保存の間に効果的な保護作用を保証するために、添加の間に血液バッグ又は生物標本とＤＭＳＯ又は生物学的添加剤が均一的に混合されることを保証することは、重要である。
【０００８】
低温保存の前処理が必要である以外に、多くの応用では、添加剤が生物標本に混合されることを必要とする。例えば細胞療法又は研究所において、多くの場合、細胞濃縮産物（cell concentrated products）は、細胞を増殖するために、又は塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）若しくは乳酸リンゲル液溶液のような洗浄バッファによって濃縮細胞産物（enriched cell products）を洗浄若しくは希釈するために、培地溶液に混合される必要がある。このセットアップにおいて、制御された安定温度下で適切に段階的な、平滑な、及び均一な混合を保証する必要が再びある。
【０００９】
別の可能的な応用は、凍結保存された標本を解凍することである。昨今、最同種臍帯血単位（most allogeneic cord blood units）及び自己アフェレーシス単位（autologous apheresis units）は、液相窒素又は気相窒素から引き出された血液バッグを摂氏３７度の水中に置くことから構成される基準水浴技術（standard water bath technique）を用いて解凍される。この方法において、水は、バッグに対する熱移動ベクトルであり、従って、微生物汚染の潜在的リスクを有する。従って、効果的な解凍を保証するために、安定した３７℃の温度又は既定の温度に維持することによって、乾式焼もどしシステムを用いて標本を解凍することができる再現可能なシステムを有することが望ましく、それによって血液バッグは、すべてのプロセス期間において円滑に混合される。
【００１０】
このようにして、微生物汚染のリスクは低減され、産物は、水中でのバッグの機械撹拌の間の作業者の不安定性を蒙らない。
【００１１】
間質血管細胞群バンキングの分野では、患者から脂肪組織を抽出し、間質血管細胞群が間充織幹細胞により濃縮されてバンキングのための準備ができるまで脂肪を消化及び処理するために、多くのステップが必要である。これらのステップの中で、脂肪組織は、一般に乳酸リンゲル液又は塩化ナトリウムのような洗浄バッファ溶液により洗浄されるべきであり、脂肪は、安定した３７℃の温度でコラゲナーゼ酵素により消化されなければならない。このように、安定温度をプログラミングし、脂肪組織内に添加剤をポンプで注入し、生物標本の均一且つ平滑な混合を保証することができる自動システムを提供することが望ましいだろう。
【００１２】
当節、混合プロセスは、依然としてオペレータに非常に依存しており、特に生物学的添加剤を血液製剤又は他の種類の生物標本に添加する際に安全で効果的で且つ均一な混合を保証することができる自動システムを提供することに関する幅広いニーズが残ったままである。
【００１３】
［現時点における最先端技術］
生物標本に対する当今最も一般的な混合技術は、振動技術、又は生物標本と相互に作用するメカニカルアーム運動である。
【００１４】
Ｂｉｏｓａｆｅ ＳＡ社からのＣｏｏｌｍｉｘ（商標）装置は、低温保存のための幹細胞の前処理を可能にする、自動化された混合装置である。システムは、上下に移動するメカニカルアームの媒介による混合機構、従って、バッグの表面が金属のアームによって圧搾されるときにボルテックス運動が生成される混合機構を用いる。
【００１５】
既知のシステムは、それらが細胞又は操作産物の迅速な動き又は高い重力加速度を生じる可能性があるという制限に苦しみ、細胞又は操作産物の機械的摩擦又は激しい振動のリスクがあり、装置のカスタム化が困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】国際公開第２００９／１３８９６６号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
特許請求の範囲において記載されるように、本発明は、特にジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）又は他の生物学的添加剤のような有機硫黄化合物の注入の間に、血液又は生体液のいずれかを収容する収集バッグ、冷凍バッグ、保存バッグ、又は移送バッグの安全で平滑で均一で且つ効果的な混合を保証するための改善された自動システムを提案する。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の主な態様によれば、柔軟な収集バッグ、冷凍バッグ、保存バッグ、又は移送バッグ（以下「保存バッグ」）内に制御温度で収容される生物標本を混合するための装置であって、
ａ）混合される生物標本を収容する保存バッグを支持するための支持体と、
ｂ）支持体上の保存バッグ内の標本に対して標本を混合するために変位を与えるための手段と、
ｃ）混合の間に標本を制御温度で維持するための温度制御手段と
を備える装置が提供される。
【００１９】
本発明による装置は、標本に対して変位を与えるための手段は、膨張したときに保存バッグを漸進的に圧搾すると共に収容された標本を保存バッグの別の部分に移動させるために保存バッグの一部の表面に接触する、少なくとも１つの膨張収縮可能なバッグ（以下「空気バッグ」）を備える、ことを特徴とする。
【００２０】
本発明の更なる態様は、特許請求の範囲に記載される。
【００２１】
本発明は、１つの小型若しくは大型のバッグを、又は同時に２つのバッグ若しくはいくつかのバッグを、円滑に且つ均一的に混合することができる全般的なミキシング装置及び器具にも関する。
【００２２】
本発明は、血液生物標本バッグに接触する１つ又はいくつかの空気圧式空気バッグから構成される混合システムを提供する。空気系のバッグは、血液バッグの種類、混合される双方の産物の量及び感度に応じた、いくつかの振動数で、且つカスタマイズされたプロファイルにより、膨張し収縮する。この動作は、分散される力によって、規定の表面にわたり生物標本を圧搾することをもたらす。
【００２３】
本発明は、標本を円滑に混合することができると共に、病院内環境、医療用実験室並びに生物学実験室に、既存の振動機とは対照的に、操作された細胞又は産物の迅速な運動がなく高重力加速度がないことを保証する、自動システムを提供する。本発明と共に用いられる技術は、標本の均一混合を保証する効果的なボルテックス効果の生成をもたらす、あらかじめ定義された相当大きい表面上の平滑な圧の応用である。
【００２４】
膨張した空気バッグによって行なわれる圧搾は、機械的摩擦、又は細胞若しくは操作産物の激しい振動の低リスクにより、生物標本の平滑且つ均一な混合内にもたらす、表面積に沿って分散される力を保証する。
【００２５】
また、進歩性のある装置は、操作のために用いられる様々なバッグのサイズに適合することができる。本発明は、操作されるために必要とされる特定のバッグのサイズに従って空気圧式空気バッグを設計することによって、それとも広範囲のバッグサイズをカバーするために１セットの空気バッグを一体化すことによって、広範囲の血液又は生物学バッグの個別のサイズをカバーする。空気圧式空気バッグも、また、特定の血液バッグのサイズに適合された、カスタマイズされたプロファイルにより、膨張し収縮することができる。
【００２６】
空気系のバッグの製造技術は、また、複雑な振動機構又は機械移動機構と比較して、低コストの技術である。空気バッグのための、熱可塑性ポリウレタン樹脂又はポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）のようなエラストマーは、一般に用いられており、従来の熱可塑性の方法によって製造されている。
【００２７】
［１つのバッグ］
２０ミリリットルの生物標本を収容する冷凍バッグを例にとると（特許文献１）、混合運動は、圧縮空気をもつ頑強なシリコンメンブレンを有する空気バッグの加圧及び減圧によって行なわれる。
【００２８】
混合バッグの機能は、混合されるバッグに対して伝えられる垂直の押し引き運動を提供することである。拡大面にわたって分散される力の圧搾によって、効果的で且つ均一な混合を保証する十分なボルテックス効果の生成をもたらす狭い経路が生成される。二区画バッグは、デザインによって、小型又は大型の区画をリンクする経路を既に有する。この経路は、また、所望のボルテックス効果も生成する。
【００２９】
空気は、電気バルブによって駆動される空気圧系統、及び空気ポンプから供給される。そうすることによって、生物標本の最適化された混合を保証する、空気バッグの運動の膨張／収縮レート／速度を制御することが可能である。
【００３０】
装置の本体は、典型的には、低温保存バッグ又は他の種類のバッグが置かれるアルミニウム皿を有する。生物学バッグは、空気混合バッグを収容するカバープレートによって機械的に制約される。
【００３１】
装置の支持体を形成するアルミニウム皿は、装置に対して十分な冷却容量又は加熱容量を提供するために寸法された１セットのペルチェ素子上に固定される。ペルチェ素子の周囲の断熱材も提供される。その後、熱は、熱交換器及び気流冷却システムを介して装置の残りと交換される。
【００３２】
［複数のバッグ］
システムは、２つ又はいくつかの冷凍耐性バッグを同時に混合することができるように設計することができる。いくつかの空気圧式空気系のバッグは、市場ニーズに従って同期的に又は非同期に膨張又は収縮することができ得る。空気圧系統を制御するために、いくつかの電気バルブをもつ中央の空気ポンプは、各空気バッグを個別に制御するために用いられる。
【００３３】
［大型のバッグ］
システムは、また、大群のバッグ、冷凍バッグ、保存バッグ、又は移送バッグを混合することができる。混合運動は、２つ又は複数の空気圧式空気バッグによって保証される。押したり引いたりするために２つの垂直の空気バッグが用いられる場合、生物標本の各側面上にそれらを配置することができ得る。一方の側の表面を一度に円滑に圧搾することによって、及び両側を交互にすることによって、流体は一方の側からバッグの他方の側まで移動することになる。従って、添加剤と混合される生物標本は、すべてのプロセス期間で均一的に混合される。
【００３４】
オプションの圧搾口縁は、大容量バッグのために十分なボルテックスの生成を保証するために用いることができる。口縁は、狭く小さな経路にリンクされた２つの区画を実質的に生成して、バッグにわたって規定されたライン上に緊密な大型のバッグを保持するために、又は、狭い経路を例えば限度いっぱいに長く作成するために中央のバッグ幅を狭くするために、用いられる可能性がある。
【００３５】
本発明の特徴、態様、及び効果は、添付の図面に関連して以下の詳細な説明から更に明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】空気バッグを膨張又は収縮させることによる生物学バッグの混合の原理を示す図である。
【図２Ａ】収縮した空気圧式バッグを示して、生物標本を混合する原理を示す概略縦断面図である。
【図２Ｂ】膨張した空気圧式バッグを示して、生物標本を混合する原理を示す概略縦断面図である。
【図３Ａ】小型の一区画バッグの均一な混合原理及びボルテックス効果を示す概略図である。
【図３Ｂ】小型の二区画バッグの均一な混合原理及びボルテックス効果を示す概略図である。
【図４Ａ】収縮した空気バッグをもつ、スタンバイモードにおける大容量血液バッグの均一な混合原理を示す概略縦断面図である。
【図４Ｂ】右側に対するボルテックス効果及び運動効果を生成して、血液バッグの左側が膨張した空気バッグによって押圧される場合の大容量バッグの均一な混合原理を示す概略縦断面図である。
【図４Ｃ】左側に対するボルテックス効果及び運動効果を生成して、血液バッグの右側が膨張した空気バッグによって押圧される場合の大容量バッグの均一な混合原理を示す概略縦断面図である。
【図５Ａ】大型の移送バッグの均一な混合原理及びボルテックス効果を示す概略図である。
【図５Ｂ】図５Ａの変形を示す。
【図６】本発明の実施形態による流体混合システムの構成を示すブロック図である。
【図７】本実施形態によるシステムのポンピング及び混合プロセスのシーケンスを示すフローチャートである。
【図８Ａ】個別の膨張／収縮振動数のグラフを示す。
【図８Ｂ】個別の膨張／収縮振動数のグラフを示す。
【図９】カバーが開位置にあるように目に見える、その支持体をもつ本発明による装置の実施形態の全般的な斜視図である。
【図１０Ａ】ベースプレート上に大型及び小型のクライオバッグを取り付けるための可能な構成を示す。
【図１０Ｂ】ベースプレート上に大型及び小型のクライオバッグを取り付けるための可能な構成を示す。
【図１１】シャーシ構造の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、本発明の実施形態は、図面に関連して詳細に記載されることになる。以下に記載される実施形態において、生体液のための自動化された混合システムが具体例として説明されることになる。
【００３８】
図１は、空気によりバッグを膨張又は収縮させることによって生物学バッグを混合する原理を示す図である。図１に示すように、自動化された混合システムは、ベースプレート１０５と、例えばその上に置かれた血液貯蔵バッグ１０４とから構成される。その上に、空気圧式バッグ１０２を支持する蓋１０１がある。符号１０３によって示されるように、空気圧式バッグ１０２が膨張する場合、空気圧式バッグは、血液バッグ１０４上に均一の圧を印加し、空気圧式バッグ１０２が収縮する場合は血液バッグ１０４に接触しない。
【００３９】
図２Ａは、空気圧式バッグを用いた、自動化された混合システムの原理を示す概略縦断面図である。ここで、ベースプレート２１２は、その上の置かれた生物標本（血液）２１６，２１７を有する。カバー２１１が閉じている場合、圧搾口縁２１５は、生体液に対して狭い経路２１８を生成する。血液バッグは、小型リザーバ２１６と、狭い経路２１８と、大型リザーバ２１７との３つ部分に分解されることができる。
【００４０】
図示する位置において、空気圧式空気バッグ２１４は、収縮しており、血液バッグに接触しない。システムが、スタンバイ又は膨張段階後である場合に、これが生じる。
【００４１】
空気圧式バッグ２１４は、気送管２１３を介して接続される空気圧系統から来る周囲温度又は圧縮空気によって制御される。
【００４２】
図２Ｂは、空気圧式バッグ２１４を膨張させることによって生物標本を混合する原理を示す概略縦断面図である。
【００４３】
この位置に達するために、空気圧系統から供給される圧縮空気は、空気バッグ２２２を膨張させる目的で気管２２１を通り抜ける。一旦空気バッグが膨張すれば、空気バッグの膜は、血液バッグ２２５の小型リザーバに接触し、分布圧は、小型リザーバの表面２２３上に均一に印加される。
【００４４】
生体液は、狭い経路２２６により増加された圧と共に大容量リザーバ２２４に移動する。ボルテックス効果は、バッグの形状及び圧搾口縁のデザインに対して、狭い経路により十分で且つ均一な混合を保証することになる。
【００４５】
図３Ａは、ベースプレート３０１上に置かれた、小型の一区画バッグ３０２の均一な混合原理及びボルテックス効果を示す概略図である。膨張又は収縮する空気バッグ３０５は、点線内に示されるようにほぼ上から見たものである。
【００４６】
小型の一区画バッグを混合する必要がある場合、圧搾口縁３０６が必要であり、両側上に小型及び大型リザーバを実質的に生成する、狭い経路３０４を生成する。空気バッグ３０５が膨張して仮想の小型リザーバに接触すると、流体は、狭い経路３０４を通じて大型リザーバに移動し、ボルテックス効果３０３が生じる。このボルテックス効果は、効果的な生物学的混合を保証する。
【００４７】
このボルテックス効果は、特に添加剤がエントリチューブ３０７によってバッグ３０２内に送り込まれる間に、標本が混合される際の均一で且つ平滑な混合を保証するために重要である。
【００４８】
図３Ｂは、ベースプレート３１１上に置かれた、小型の二区画バッグ３１２の均一な混合原理及びボルテックス効果を示す概略図である。膨張又は収縮する空気バッグ３１５は、点線内に示されるようにほぼ上から見たものである。
【００４９】
小型の二区画バッグを混合する必要がある場合、バッグの構造によって、狭い経路３１４は既に存在しており、圧搾口縁３１６は必要でない。空気バッグ３１５が膨張して仮想の小型リザーバに接触すると、流体は、狭い経路３１４を通じて大型リザーバに移動し、ボルテックス効果３１３が生じる。このボルテックス効果は、特に添加剤がエントリチューブ３１７によってバッグ３１２内に送り込まれる間に、標本が混合される際の均一で且つ平滑な混合を保証するために重要である。
【００５０】
図４Ａは、大容量血液バッグの均一な混合原理を示す概略縦断面図である。普遍的なベースプレートは、符号４０１によって表わされ、カバーは、符号４００によって表わされる。
【００５１】
大容量血液バッグは、ベースプレート４０１及びカバー４００上の圧搾口縁４０８によって生成された、狭いチャネル４０９の媒介によって、左４０６のリザーバと右４０７のリザーバとに実質的に分離される。２つの仮想ボリュームリザーバは、混合するためのバッグの形状又は量に応じて、同等量又は異なる量を有していてもよい。
【００５２】
空気圧系統は、２つの左４０４及び右４０５の空気圧式バッグ、及び空気圧式装置にそれぞれ接続された２つの左４０２及び右４０３の気管から構成される。図示する位置において、空気バッグ４０４、４０５は、血液バッグに接触しない。
【００５３】
図４Ｂは、左のリザーバ４１４から右のリザーバ４１３に向かって流体の運動及びボルテックス効果を生成して、血液バッグ４１４の左側が膨張した空気バッグ４１２によって押圧される場合の大容量バッグの均一な混合原理を示す概略縦断面図である。この構成において、圧縮空気は、気管４１０から来て、左の空気バッグ４１２を膨張させる。右の空気バッグ４１５は、収縮して、血液バッグに接触しない。
【００５４】
図４Ｃは、右のリザーバ４２４から左のリザーバ４２５に向かって流体の運動及びボルテックス効果を生成して、血液バッグ４２４の右側が膨張した空気バッグ４２３によって押圧される際の大容量バッグの均一な混合原理を示す概略縦断面図である。この構成において、圧縮空気は、気管４２１から来て、右の空気バッグ４２３を膨張させる。左の空気バッグ４２２は、収縮して、血液バッグに接触しない。
【００５５】
図５Ａは、ベースプレート５０１上に置かれた、大型の移送バッグ５０２の均一な混合原理及びボルテックス効果を示す概略図である。１つの膨張又は収縮する空気バッグの表面５０３は、点線内に示されるようにほぼ上から見たものである。２つの仮想の分離リザーバを生成するために、圧搾口縁５０６が必要となり、流体に対して狭い経路５０４を生成する。１つの空気バッグが空気により膨張する場合、狭い経路５０４を介して同等の量の流体を他方のリザーバ上に押し出す。一方の側空気バッグ５０３の膨張段階の間に、狭い経路５０４の通り抜ける流体は、血液バッグの他方の側上にボルテックス効果５０５を生じる。一旦空気バッグ５０３が一方の側上で完全に膨張すれば、空気バッグ５０３は収縮し、他方の側の空気バッグは、血液バッグの他方の側上で同じボルテックス効果を生成しながら膨張する。交互の運動は、血液バッグの均一な混合を保証する。このボルテックス効果は、特に添加剤が接続チューブ５０７によってバッグ内に送り込まれる間に、均一な混合を保証するために重要である。
【００５６】
図５Ｂは、大型の移送バッグ上でのボルテックス効果の生成の変形を示す概略図である。このボルテックス効果は、２つのバッグの側面間のバッグの全幅の経路を狭くすることによって生成される。ベースプレート５１１は、その上に大型の血液バッグ５１２を置く。１つの膨張又は収縮する空気バッグ表面５１３は、点線内に示されるようにほぼ上から見たものである。
【００５７】
２つの仮想の分離リザーバを生成するために、圧搾口縁５１４は、２つのバッグ側面と狭い流体経路５１６との間に細く緊密な経路を形成する。一方の側空気バッグが膨張すると、それは、狭い経路５１６を介して流体を他方のリザーバ上に押し出す側面に接触することになる。一方の表面５１３の膨張段階の間に、狭い経路を介した運動における流体は、血液バッグ５１５の他方の側上にボルテックス効果を生成することになる。図５Ａのように、一方の側が膨張するとボルテックス効果が生成され、交互の運動は、血液バッグ５１２の均一な混合を保証する。このボルテックス効果は、特に添加剤が接続チューブ５１７によってバッグ内に送り込まれる間に、標本が混合される際の均一で且つ平滑な混合を保証するために重要である。
【００５８】
図６は、本実施形態による流体混合システムの構成を示すブロック図である。図６に示すように、システムは、異なるサイズの１セットの空気圧式空気バッグ１１０と、適切な電子素子により空気圧式バッグ内の気流を制御する自動システム１００とから構成される。
【００５９】
１セットのいくつかの空気バッグを有する汎用のプラットフォームは、血液バッグの幅広い形状及び容量範囲をカバーするために用いられる。空気バッグＡ１（１１１）及びＡ２（１１２）は、同じサイズを有しており、２つの小型の区画バッグを同時に混合するために用いられる。空気バッグＢ（１１３）及びＣ（１１４）は、大型の血液バッグの両側を混合することができる、２つ更に大型の空気圧式バッグである。
【００６０】
主制御システム１００（図６）は、メインＣＰＵに対して及びシステムに対して電力を供給するための電源１２０と、混合システムを制御及び監視するための中央処理装置（ＣＰＵ）１２１及びメモリ１２６と、を含む。これは、電磁バルブ１１５〜１１６〜１１７〜１１８及び空気ポンプ１２４と、電子ドライバ１２２と、フィードバック圧力センサ１２５とを有する空気圧系統と、ドライバ１３３及びフィードバック温度センサ１３５を有する熱制御１３４と、最後に血液バッグ内に添加剤を添加するための蠕動ポンプ１３１〜１３２及びドライバ１３０と、を含む。
【００６１】
空気圧系統は、どの振動数及びプロファイルによってどのバッグを膨張又は収縮させるかを判定するＣＰＵ１２１によって制御される。ＣＰＵ１２１に対して供給された命令は、メモリ部１２６内に保存される。第１の動作は、空気バッグに対して圧縮空気を生成するための、駆動回路１２２を介したポンプ１２４の制御である。それぞれのバルブ１１５〜１１８は、駆動回路１２３を介して制御され、各バッグを個別に膨張又は収縮させる機能を有する。バルブ１１８は、すべての空気バッグに対する気流を制御するメインバルブである。電磁バルブ１１５は、空気バッグＡ１（１１１）及びＡ２（１１２）を同時に制御する。それらの２つのバッグは、２つの小型のバッグを同期的に混合するために同時に膨張又は収縮する。電磁バルブ１１６及び１１７は、それぞれ、大容量血液バッグの両側を混合するための２つの更に大型の空気バッグ１１３及び１１４を個別に制御する。交互の運動は、大型のバッグの混合を保証する。圧力センサ１２５は、空気圧系統を絶えず監視し、制御管理のためにＣＰＵ１２１に対して情報を提供する。
【００６２】
熱制御システムは、生物標本バッグのための安定温度を保証する。それは、電子素子１３３によって駆動される熱制御１３４から構成される。温度センサ１３５は、熱システムを制御するためのＣＰＵ１２１に対して情報を供給する。
【００６３】
２つの蠕動ポンプ１３１〜１３２も、また、システム内に実装される。それらは、ポンプ駆動回路１３０によって制御され、血液バッグ内に加えるべき流体を送り込むために用いられる。２つの容量バッグが同時に用いられる場合に、２つの蠕動ポンプが必要になる。
【００６４】
図７は、本実施形態によるシステムのポンピング及び混合プロセスのフローを示すフローチャートである。このフローチャートによるプログラムは、メモリ部１２６内に事前に保存され、ＣＰＵ１２１がメモリ部１２６からこのプログラムを読み出し、命令をシーケンシャルに実行すると共に、混合プロセスが行なわれる。
【００６５】
図７に示すように、システムは、電源がオンにされてアプリケーションが開始すると、Ｓ１００において初期化される。システムが命令を実行する準備ができていると、第１の動作は、Ｓ１０１において、所定の値に温度を安定させることである。一旦温度が安定して、生物学バッグが装置内に正確に挿入されると、生物学的添加剤のポンピングに加えて、混合プロセスＳ１０２も開始することができる。混合プロセスの間に、空気バッグは、絶えず、Ｓ１０３において膨張し、Ｓ１０４において収縮する。バッグの膨張は、圧縮空気によって管理され、圧の閾値が所定のレベルに到達すると停止する。バッグの収縮は、排気バルブによって管理され、第２の圧の閾値に到達すると停止する。
【００６６】
混合及びポンピング段階の間に、所望の量の添加剤又は時限に到達したか否かをチェックする制御Ｓ１０５がある。もし時限に到達していなければ、プロセスは継続し、空気バッグは、シーケンシャルに、膨張してＳ１０３、収縮するＳ１０４。
【００６７】
プロセスの終期において、加えるべき十分な流体が血液バッグに添加されているか、又は、混合時限に到達している。この状態Ｓ１０６において、蠕動ポンプ１３２、１３２及びバッグの混合は、機能を停止し、その後プロセスを終了する。バッグの混合の代表例は、以下の通り記載される。
【００６８】
生物標本（例えば２０ミリリットル）を収容する少容量バッグ（例えば８７×６６ミリメートル）は、空気バッグによって押されて引かれる小さな表面により混合される。接触表面が小さいので、運動は、動的で且つ反復的である必要がある。０．５Ｈｚの平均周波数、又は２秒毎に１回の混合が、適切である。空気バッグは、空気圧系統を介して膨張し、一旦約３００ミリバールの最大圧力に到達すれば、リーク弁は、空気バッグを急速に収縮させる。その後、図８Ａに示すように、システムは、２秒毎に同じサイクルを繰り返す。
【００６９】
大型のバッグ（例えば約２４０×１４５ミリメートルの寸法）内に典型的な大容量の約１００ミリリットルの生物標本を混合するために、低圧による低速運動が必要になる。典型的な０．１Ｈｚの平均周波数、又は１０秒毎に１回の混合が、適切である。空気バッグは、空気圧系統を介して膨張し、一旦約１００ミリバールの最大圧力に到達すれば、リーク弁は、空気バッグを急速に収縮させる。  その後、図８Ｂに示すように、システムは、１０秒毎に同じサイクルを繰り返す。
【００７０】
図９は、そのカバー９３０が開かれた、本発明による装置の実施形態を示す。装置は、ベースプレート９０１が取り付けられるシャーシ９２０を備える。ベースプレート９０１は、２つの小型のクライオバッグ又は１つの大型のクライオバッグを受け入れるように構成されており、大型のクライオバッグの中間部分を収縮させるための永続的な中央口縁９１５を有する。シャーシ９２０の前面上にあるのは、装置の動作を制御するためのタッチスクリーン９２２である。また、見てとれるのは、動作の間に添加剤を供給するための蠕動ポンプ９４０である。
【００７１】
カバー９３０は、ヒンジ９３１によってシャーシ９２０上に枢動的に取り付けられる。カバー／シャーシは、混合の間に空気バッグ９５２／９３３の膨張の結果としての開放／上昇からカバーを防ぐために、カバー３３０をシャーシ３２０上の閉位置にロックするための手段を備える。これらのロック手段は、混合の前後にロックする／ロックを解除するために、手動的又は自動的に作動させることができる。
【００７２】
図示するように、この具体例において、カバー９３０は、２セットの大型の空気バッグ９３２及び小型の空気バッグ９３３をサポートする。２つの大型の空気バッグ９３２及び小型の空気バッグ９３３は、支持体９０１上の永続的な口縁９１５のいずれかの側上に取り付けられる。カバー９３０上の各大型の空気バッグ９３２と小型の空気バッグ９３３との間は、オペレータによって取り付けられ取り除かれることができると共に、磁気的にメタルカバー９３０に対して所定の位置に便利に維持することができる、取り付け具着脱可能な口縁を取り付けるためのスペース９３５である。
【００７３】
シャーシ９２０の背後にあるのは、図示されるように、開放されている場合に、その高さがちょうどカバー９３０の最上部より高い２つのポスト９５０をもつ直立フレームである。
【００７４】
図１０Ａ及び１０Ｂは、例えば２４０×１４５ミリメートル寸法の、所定のベースプレート１００１上に大型及び小型のクライオバッグを取り付けることための可能的な構成を示す。
【００７５】
図１０Ａに示すように、一の大型のクライオバッグ１００２は、ベースプレート１００１の全体を実際にカバーすることができる。この場合、混合の間に、クライオバッグは、永続的な口縁９１５（図９）によって、その中央の一部にわたって分割されることになる。
【００７６】
図１０Ｂに示すように、例えば８７×６４ミリメートル寸法の２つの小型のクライオバッグ１００３及び１００４は、ベースプレート１００１上に取り付けることができる。小型のクライオバッグ１００３は、分割されていない。従って、この場合、オペレータは、小型のクライオバッグ１００３の幅の一部にわたって圧縮を形成するために、磁気的に着脱可能な口縁を９３５（図９）に取り付けるだろう。他方で、小型のクライオバッグ１００４は、その２つの面が溶接された一体化された分離部を既に有しており、従って、着脱可能な口縁を取り付ける必要はない。
【００７７】
図１１は、シャーシ１１２０の下部の内部の側面視を示す。装置の前部は、図１１の左手であり、後部は、その右手である。シャーシ１１２０は、前部より低い、数度の傾斜角で装置を設ける、異なる長さの脚部１１２２及び１１２４上に取り付けられる。
【００７８】
シャーシ１１２０の上にあるのは、網状／穴状に形作られた金属ヒートシンク１１２８を順々に載せる２つのペルチェ素子１１２６を載せる傾斜したベースプレート１１０１である。ヒートシンク１１２８は、操作されたときにヒートシンクから暖空気を取り除くファン１１３０上に配置される。空気は、下から進入し、側面から出る。オペレータは、ベースプレート１１０１のための所望の温度、及びその結果混合される標本をセットすることができる。
【００７９】
タッチスクリーン９２２を用いて、添加剤の可能な供給量に加えて、混合の時間及び膨張／収縮の振動数も、オペレータがセットすることができる。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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