JP2008542015A

JP2008542015A - 遠心分離機用ロータ及びその使用方法

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Publication number: JP2008542015A
Application number: JP2008514612A
Authority: JP
Inventors: ホーン，マーク
Original assignee: Alfa Wassermann Inc
Current assignee: Alfa Wassermann Inc
Priority date: 2005-06-03
Filing date: 2005-06-03
Publication date: 2008-11-27
Also published as: CA2610564A1; US20080210646A1; EP1888247A1; WO2006132621A1; CA2610564C; EP1888247B1; EP1888247A4

Abstract

本発明は、略々円筒形状とされ、中心をその長さ方向に沿って伸びる略々均等な開口部を有するロータハウジング（１４）と、略々円筒形状とされ、ロータハウジングの開口部内に収容されるのに適合しているロータコア（１６）とを備えた遠心分離機用ロータ（１０）に関する。このロータコアは、外表面に少なくとも２つのチャンネル（３０）を有し、そのチャンネルは、ロータハウジングの内壁とともに２つのサンプル空間を規定し、ロータの運転中には、そのサンプル空間内にサンプルが導入される。

Description

（関連出願への相互参照）
該当なし。

（連邦政府によって支援された研究又は開発に関する記述）
該当なし。

（コンパクトディスクで提出された資料の参照による援用）
該当なし。

本発明は、一般的には超遠心分離機用ロータに関し、より詳細には、連続フローサンプルを微少量に分離又は濃縮することが可能な超遠心分離機用ロータ及びその使用方法に関する。

サンプル成分を分離するために遠心分離機を使用することはよく知られたことである。現在、化学、生物学、その他の分野において、様々な形態及びスタイルの遠心分離機が存在している。どの遠心分離機においても、試験管又は他の容器内に通常は液体のサンプルが収容されており、そのサンプルが高速で回転することにより、サンプル中の各成分が分離される。

遠心分離機用ロータの中で最も一般的なのはアングルヘッドロータである。アングルヘッドロータは、ロータボディと、開閉のための持ち手を有する蓋と、密閉された試験管又はサンプルが収容された他の容器を保持するようなサイズ及び形状とされた複数の空間とを備える。その空間は、様々な理由の中でもとりわけ遠心分離の効率を向上させるために、斜めに設けられている。

分析用ロータは、通常、遠心分離中に沈降するサンプルを光学的に検査するために使用される。そのロータは、一般的に、ロータボディと、サンプルが配置されるセルホルダと、遠心分離中のサンプルを観察するための水晶又はサファイア製の窓とを備える。

スウィングロータは、一般的には、密閉された或いは密閉されていないガラス製の試験管とともに使用され、臨床研究室のサンプルの遠心分離に使用されることが多い。試験管がスウィングロータに保持されたとき、管の長軸は垂直である。遠心分離中、試験管の長軸は遠心力によって水平に近くなり、これにより、サンプルの分離能が高くなる。

個別のサンプルを遠心分離する上述したロータに加えて、連続フローサンプルに使用される遠心分離機用ロータも知られている。ディスク型遠心分離機用ロータは、連続フローサンプルに使用される遠心分離機用ロータの一例である。このロータは、円錐台の内空に円錐形のディスクを有する。液体サンプルが円錐の中心を通過すると、固形分はディスクに対して沈降し、ロータの外側へと移動する。

管状清澄機ロータは、連続フローサンプル流の粒子又は成分を分離する手段となる内部ダムを備える。ロータ長が長いため、サンプルは、異なる物質が半径方向に分離されるのに十分な時間だけロータ内に留まることになる。

最後に、ゾーナルロータは、同じ処理を行うのに、長さ／直径（Ｌ／Ｄ）比の大きな長い管状ロータであっても、Ｌ／Ｄ比の小さな非常に短いディスク状ロータであっても使用することができるという柔軟性を持つ。Ｌ／Ｄ比の大きなロータは、大きな遠心力場を生み出すことができるものの、半径方向の沈降距離が犠牲となる。一方、Ｌ／Ｄ比の小さなロータは、半径方向の沈降距離が長くなるものの、生み出す遠心力場が小さくなる。これらのロータは、Ｉ（スピン方向）及びＩ（横方向）という所定の慣性モーメント、及び［Ｉ（スピン方向）／Ｉ（横方向）］という所定の慣性モーメント比を有している。長い管状ロータは０に近づく慣性モーメント比を有しており、非常に短いディスク状ロータは２に近づく慣性モーメント比を有している。０又は２に近づく慣性モーメント比を有している遠心分離機用ロータは、当分野では一般的に安定であると考えられている。一方、その間の値、例えば１である慣性モーメント比を有している、或いはＬ／Ｄ比が１に近づくような遠心分離機用ロータは、不安定であると考えられている。

上述した公知のロータそれぞれにおいて、一般的には大容量のサンプルが使用される。これは特に連続フローロータの場合に顕著である。このロータでは、１リットルを超える量のサンプルに対して分離処理が施される。ここで、遠心分離機用ロータについては、連続フローサンプルを分離可能としながらも、ロータ内のサンプル量を十分に少なくして、サンプルをマイクロチューブやマイクロタイタープレートのような微生物学に共通の容器へと分離又は排出可能とすることが望まれている。また、連続フロー遠心分離機用ロータについては、サンプル中の追跡成分を小容量の液体へと効果的に濃縮できるように、十分に小さな容量を有することが望まれている。

本発明は、略々円筒形状とされ、内壁と、中心をその長さ方向に沿って伸びる略々均等な開口部とを有するロータハウジングと、略々円筒形状とされ、ロータハウジングの開口部内に収容されるのに適合しているロータコアとを備えた遠心分離機用ロータに関する。このロータコアは、外表面に少なくとも２つのチャンネルを有し、そのチャンネルは、ロータハウジングの内壁とともに２つのサンプル空間を規定し、ロータの運転中には、そのサンプル空間内にサンプルが導入される。本ロータのサンプル空間は、ロータが全体で１００ｍｌ以下のサンプルを収容できるようなサイズであることが好ましい。さらに、本発明のロータは、約０．９〜約１．３の範囲のＬ／Ｄ比を有する。

本発明の好適な実施態様において、本発明のロータは、好ましくは約１．０３〜約１．３０の範囲のＬ／Ｄ比を有し、より好ましくは約１．０３〜約１．２５の範囲、さらに好ましくは約１．０３〜約１．２０の範囲のＬ／Ｄ比を有する。さらには、Ｌ／Ｄ比が約１．０３〜約１．１５の範囲であるロータが好ましく、より好ましくはそれぞれ約１．０３〜約１．１０の範囲、約１．０３〜約１．０５の範囲のＬ／Ｄ比である。最も好ましいのは約１．０３のＬ／Ｄ比である。

本発明の他の側面によれば、遠心分離機用ロータに関して上述した各Ｌ／Ｄ比について、遠心分離機用ロータ全体とは別に、かつ、ロータ全体のＬ／Ｄ比とは独立に、ロータコアも上述と同様の範囲のＬ／Ｄ比を有することが好ましい。最も好ましい実施態様によれば、ロータ全体がどのようなＬ／Ｄ比を有するかに関わらず、ロータコアは１．０３のＬ／Ｄ比を有する。

本装置は、ロータハウジングの一端に着脱可能に取り付けられ、液体注入口を有する第１の端部キャップを備えることが好ましい。

さらに、本装置は、ロータハウジングの他端に着脱可能に取り付けられ、液体排出口を有する第２の端部キャップを備えることが好ましい。

好ましくは、本装置は、第１の端部キャップとロータハウジングの第１の端部との間に配置され、第１の端部キャップとロータハウジングとの間を密閉するための第１の密閉リングと、第２の端部キャップとロータハウジングの第２の端部との間に配置され、第２の端部キャップとロータハウジングとの間を密閉するための第２の密閉リングとを備える。

好ましい実施態様においては、４つのサンプル空間が利用され、それぞれ各２５ｍｌのサンプル液体を収容でき、遠心分離機用ロータ全体として１００ｍｌの容量を有する。より好ましい実施態様においては、４つのサンプル空間が利用され、それぞれロータの全容量が約２５〜約３００ｍｌ、或いはその間の他の範囲内となるようなサイズ及び形状とされる。最も好ましいのは、ロータの全容量が２５ｍｌとなるようなサイズ及び形状とされた４つのサンプルチャンバを有する遠心分離機用ロータである。

本発明はまた、上述したロータの使用方法に関する。その方法は、遠心分離機用ロータ内に勾配形成用溶液を導入し、ロータ中で勾配形成用溶液が垂直勾配を形成するようにロータを回転させることを含む。次に、液体注入口を介してロータ内に連続フロー液体サンプルを導入し、ロータ内の勾配によってサンプルの成分を分離する。サンプルは、所望の成分が完全に分離され、又は濃縮されるように、所定の時間だけロータ中を流れる。続いて、遠心分離機を停止し、水平勾配が形成されるように遠心分離機内の垂直勾配を変化させるとともに、運転中に分離されたサンプルを変化させる。最後に、そのサンプルを遠心分離機用ロータから除去し、分離された成分を含む勾配に従って、フラクションとして回収する。

予想し得ないことに、本発明の教示を用いることで、Ｌ／Ｄ比が１に近づく遠心分離機用ロータを安定化することができた。本技術分野において、そのようなロータは不安定であり、使用に適さないと考えられている。しかしながら、本発明のロータの場合には、Ｌ／Ｄ比が１に近づくことが好ましい。

ここで、図面を参照するが、図面中、同様の部位は同様の符号で示す。図１は、本発明の教示に従って組み立てた遠心分離機用ロータ１０の分解図である。遠心分離機用ロータ１０は、一般的に、頂端部キャップ１２、ロータハウジング１４、ロータコア１６、底端部キャップ１８、並びに第１及び第２のシール用Ｏリング２０，２２を備える。遠心分離機用ロータ１０は、さらに液体注入口２４及び液体排出口２６を有する。

頂端部キャップ１２は、ロータ内に液体を保持すべく密閉性を保つように、遠心分離機用ロータの上端部を閉じる役割を果たす。頂端部キャップ１２は、所定の位置に堅く捻じ込まれることが好ましいが、キャップを所定の位置に嵌め込むなど、他の適切な方法によって取り付けてもよい。頂端部キャップ１２を着脱可能に遠心分離機用ロータ１０に取り付ける方法は、頂端部キャップ１２がロータハウジング１４にしっかりと取り付けられ、そこからの液体の流出を防ぐものでなければならない。さらにこの端部には、頂端部キャップ１２とロータハウジング１４との間が確実に密閉されるように、頂端部キャップ１２とともにＯリング２２が提供される。頂端部キャップ１２は、チタン、ステンレス鋼、又はアルミニウムで構成されていることが好ましいが、他の適切な材料も使用可能である。Ｏリング２２は、ゴムや合成樹脂のような、従来からのシール用リング材料で構成することができるが、他の適切な材料も使用可能である。頂端部キャップ１２及びＯリング２２について、これらの部材を構成する材料は、遠心分離機用ロータ１０の使用中にこれらの部材に接触する化学物質によって変わり得る。

ロータハウジング１４は、両端部が開口した円筒形状であり、ロータコア１６を挿入するために内部が空洞になっている。ロータハウジング１４の壁厚は、ロータハウジング１４の全長に亘って略々均一であることが好ましく、ロータハウジング１４の内径もまた同様である。ロータハウジング１４の長さは、その内部のロータコア１６の長さに依存するが、ロータコア１６の長さと略々同じ長さであることが好ましい。ロータコア１６の長さを決めるにあたって考慮すべき要素については、以下でより詳細に記載する。ロータハウジング１４は、頂端部キャップ１２と同じ材料で構成されていることが好ましく、頂端部キャップ１２について遠心分離機用ロータ１０の使用中に接触する化学物質という観点で考慮した事項は、ロータハウジング１４についても当てはまる。あらゆる適切な構成材料が本発明の射程の範囲内と考えられる。ここで記載した具体的な材料は例示であり、限定的なものではない。

ロータハウジング１４の内部には、分配器３４，３６が設けられている。これらの分配器は円錐形状であり、それぞれ頂端部キャップ１２及び底端部キャップ１８の底面に設けられた対応する円錐形の窪みと適合する。分配器３４に対するバネ３８の作用により、分配器３４は、頂端部キャップ１２の底面と強く接触する。同様に、分配器３６に対するバネ４０の作用により、分配器３６は、底端部キャップ１８の底面と強く接触する。液体注入口２４又は液体排出口２６を介して液体サンプルを導入した場合、対応する分配器により、その液体サンプルはロータコア１６内に均等に分配される。遠心分離機用ロータにおいてこのような分配器を使用することは、本技術分野で知られていることである。

図２から最もよく分かるように、ロータコア１６は、その上面に４個の横断チャンネル３１を有する。これらの横断チャンネルは、液体注入口２４から注入された液体を縦チャンネル３０（以下、「チャンネル」又は「縦チャンネル」という。）へと導く役割を果たす。ロータコア１６の底面（図示せず）にも同様のチャンネルが設けられている。横断チャンネル３１の数は、横断チャンネル３１がロータコア１６の中心から各縦チャンネル３０へと伸びるように、縦チャンネル３０と同じ数であることが好ましい。

本発明の好適な実施態様において、本発明のロータコアは、好ましくは約１．０３〜約１．３０の範囲のＬ／Ｄ比を有し、より好ましくは約１．０３〜約１．２５の範囲、さらに好ましくは約１．０３〜約１．２０の範囲のＬ／Ｄ比を有する。さらには、Ｌ／Ｄ比が約１．０３〜約１．１５の範囲であるロータが好ましく、より好ましくはそれぞれ約１．０３〜約１．１０の範囲、約１．０３〜約１．０５の範囲のＬ／Ｄ比である。最も好ましいのは約１．０３のＬ／Ｄ比である。

ロータコア１６は、通常、円筒形状であり、ロータハウジング１４と略々同じ長さである。ロータハウジング１４の内部に存在するロータコア１６の断面図を図２に示す。ロータコア１６の直径は、ロータハウジング１４の内部にぴったりと収まるように、ロータハウジング１４の内径よりも僅かに短いことが好ましい。ロータコア１６は、端部から長手方向に沿って伸びる４個のチャンネル３０を有する。遠心分離機用ロータ１６が図２のようにロータハウジング１４の内部の所定の位置にあるとき、サンプルチャンバ３２が形成される。このサンプルチャンバ３２は、３面がチャンネル３０の壁によって、１面がロータハウジング１４の内壁によって規定されている。図示のように、本発明の好適な実施態様においては、ロータコア１６に４個のチャンネル３０が設けられている。この各チャンネル３０は、遠心分離機用ロータ１０の使用時にロータコア１６のバランス、ひいては遠心分離機用ロータ１０のバランスが保たれるように、ロータコア１６の周面に等間隔で配置されている。しかしながら、ロータコア１６及び遠心分離機用ロータ１０のバランスが保たれるようにロータコア１６の周面に配置されるのであれば、ロータコア１６に設けられるチャンネル３０の数は任意である。ロータコア１６は、チタンで構成されていることが好ましいが、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）やポリフェニレンオキシド（ＮＯＲＹＬ）のような他の材料も、ロータコア１６の構成に使用することができる。但し、その材料は、遠心分離機用ロータ１０に使用される化学物質との化学的適合性を考慮して選択されなければならない。すなわち、ロータコア１６の構成に使用される材料は、遠心分離機用ロータの使用中にロータコア１６と接触する化学物質によって分解等しないものでなければならない。チタン、ＰＥＥＫ、及びＮＯＲＹＬの化学的適合性ついての限定的なリストを下記表１に示す。

表１化学的適合性

各チャンネル３０の直径は、このチャンネル３０とロータハウジング１４との間に形成される各サンプルチャンバ３２が２５ｍｌの容量を収容できるだけの長さが好ましい。ロータコア１６の長さ（したがって、ロータハウジング１４の長さも）は、本発明の様々な実施態様によって異なるため、各サンプルチャンバ３２の容量を２５ｍｌに維持するため、各サンプルチャンバ３２の断面直径を増加させたり（ロータコア１６の長さが短い場合）、減少させたり（ロータコア１６の長さが長い場合）することが好ましい。ロータコア１６の長さが増加又は減少し、それに伴ってサンプルチャンバ３２の断面積が増加又は減少する（ことによりサンプルチャンバ３２の長さ／直径比が変わる）と、遠心分離機用ロータ１０を通る流速を一定に保つために、液体注入口２４（後述）を介して遠心分離機用ロータ１０に流入するサンプル液体の圧力を増加又は減少させなければならない。特定の流速を得るために必要な圧力を決定することは、当業者にとって知られた流体力学及び数学の問題である。

底端部キャップ１８は、ロータ内に液体を保持すべく密閉性を保つように、遠心分離機用ロータの下端部を閉じる役割を果たす。底端部キャップ１８は、所定の位置に堅く捻じ込まれることが好ましいが、キャップを所定の位置に嵌め込むなど、他の適切な方法によって取り付けてもよい。底端部キャップ１８を着脱可能に遠心分離機用ロータ１０に取り付ける方法は、底端部キャップ１８がロータハウジング１４にしっかりと取り付けられ、そこからの液体の流出を防ぐものでなければならない。さらにこの端部には、底端部キャップ１８とロータハウジング１４との間が確実に密閉されるように、底端部キャップ１８とともにＯリング２０が提供される。底端部キャップ１８は、チタン、ステンレス鋼、又はアルミニウムで構成されていることが好ましいが、他の適切な材料も使用可能である。Ｏリング２０は、ゴムや合成樹脂のような、従来からのシール用リング材料で構成することができるが、他の適切な材料も使用可能である。底端部キャップ１８及びＯリング２０について、これらの部材を構成する材料は、遠心分離機用ロータ１０の使用中にこれらの部材に接触する化学物質によって変わり得る。

頂端部キャップ１２及び底端部キャップ１８は、遠心分離機用ロータ１０に対する液体の流入又は流出のための開口部を有する。頂端部キャップ１２は液体排出口２４を有しており、その液体排出口２４を介して、遠心分離機用ロータ１０の内部のサンプル液体が遠心分離機用ロータ１０から排出され得る。遠心分離機用ロータを連続フロー方式で使用する際、液体サンプルは液体注入口２４を介して遠心分離機用ロータ１０から排出される。

底端部キャップ１８は、遠心分離機用ロータ１０に対する液体の流入のための液体注入口２６を有している。遠心分離機用ロータ１０を連続フロー方式で使用する際、サンプル液体は液体注入口２６を介して遠心分離機用ロータ１０に注入される。しかしながら、サンプルが分離され、遠心分離機用ロータ１０の内部に勾配が生まれると、サンプルは液体排出口２６からも排出される。遠心分離機用ロータ１０の使用方法によっては、遠心分離機用ロータ１０の内部に勾配を生み出すための液体が、液体排出口２４を介して遠心分離機用ロータ１０に注入される。

液体注入口２４及び液体排出口２６の内径は変更することができ、注入口及び排出口の設計にあたって任意の適切な内径が設定される。液体注入口２４及び液体排出口２６は、内径が同じであっても異なっていてもよい。

本発明の教示に従って組み立てた完全な遠心分離機用ロータの長手方向断面図を図３Ａ及び図３Ｂに示す。頂端部キャップ１２及び底端部キャップ１８は、（本発明の図示された実施態様では捻じ込まれることによって）ロータハウジング１４にしっかりと固定されている。ロータコア１６は、その内部に収容されている。分配器３４，３６の位置も図示されている。図３Ａでは、バネ３８，４０もまた図示されている。図３Ａの断面図にはチャンネル３０が含まれていない。一方、図３Ｂの断面図では、２個のチャンネル３０が分断されており、その結果、ロータコア１６とロータハウジング１４との間にサンプルスペース３２が図示されている。

上述のとおり、予想し得ないことに、本発明の教示に従って構成することで、Ｌ／Ｄ比が１に近づく遠心分離機用ロータを安定化することができた。この安定性は、部分的には、遠心分離機用ロータ１０のチャンネル３０のサイズ及び方向によるバランス効果に起因する。図示された実施態様では、４個のチャンネル３０が使用され、チャンネル３０とロータハウジング１４の内壁との間に、各２５ｍｌの液体を収容可能なサンプルチャンバ３２が形成される。したがって、図示された遠心分離機用ロータ１０は、合計１００ｍｌの容量がある。別の実施態様では、６つのチャンネル３０が使用され、各１６．７ｍｌのサンプル液体を収容可能な６つのサンプルチャンバ３２が形成される。少ないものでは３個のチャンネル３０により各３３．３ｍｌのサンプル液体を収容可能な３個のサンプルチャンバ３２を形成するものから、多いものでは３６個のチャンネル３０を有するものまで、他の様々な設計も可能である。加えて、本発明の思想及び射程から離れることなく、１００ｍｌを超える又は下回る容量を収容するロータも設計可能である。そのようなロータは、多いものでは合計で３００ｍｌ、少ないものでは合計で２５ｍｌのサンプル液体を収容可能である。ロータとしては、２５〜３００ｍｌの範囲の容量を持つものが好ましいが、本発明はそのような範囲に限定されるものではない。より好ましいのは、３３〜１００ｍｌの範囲の容量を持つロータである。さらに好ましいのは、２５〜７５ｍｌ、或いは２５〜５０ｍｌの範囲の容量を持つロータである。最も好ましいのは、合計容量が２５ｍｌであり、４個のチャンネルが使用され、それぞれが約６．２５ｍｌの容量のサンプルチャンバを形成しているロータである。

以上では、遠心分離機用ロータ１０の物理構造について説明した。ここで、通常の処理における遠心分離機用ロータ１０の使用方法について説明する。遠心分離機用ロータ１０は、市販のあらゆる超遠心分離機に使用することができ、そのような超遠心分離機は本技術分野においてよく知られている。

遠心分離機用ロータ１０は、図１のように配置される様々な部材によって組み立てられる。ロータが組み立てられると、サンプルを遠心分離機用ロータ１０に導入する手段が液体注入口２６に取り付けられる。この目的のため、様々なタイプの管や、本技術分野で知られている様々な他のサンプル導入の手法が使用可能である。ここでは、あらゆる適切なサンプル導入手法が使用できると考えられる。また、（サンプルを導入した後）液体サンプルキャリアを遠心分離機用ロータ１０から排出する手段が液体排出口２４に取り付けられる。この目的のため、様々なタイプの管や、本技術分野で知られている様々な他の手法が使用可能である。ここでも、あらゆる適切な手法が使用できると考えられる。

液体サンプルは、最大流速が遠心分離機用ロータ１０内を通る液体に望まれる流速以上である液体ポンプを使用して、遠心分離機用ロータ１０に導入することができる。ポンプによる流速が、遠心分離機用ロータ１０内を通過する液体に望まれる流速を超えている場合には、遠心分離機用ロータ１０内を通過する液体の流速を適切にするために、サンプル排出調整バルブを利用してもよい。上述したように、液体ポンプによって許容され、サンプル排出調整バルブによって調整されるサンプル液体の圧力は、サンプルチャンバ３２の長さ／直径比、及びそこにおける所望の流速に依存して変わり得る。遠心分離機用ロータ１０内を通過する液体の流速を測定するために、フローメータが設けられていてもよい。液体ポンプ、サンプル排出調整バルブ、及びフローメータは、本技術分野でよく知られており、この目的のためにあらゆる適切な装置を使用し得る。

先ず、勾配を形成するための液体が、遠心分離機用ロータ１０内に流される。そのような液体はスクロース溶液であることが好ましいが、塩化セシウム、硫酸セシウム、臭化ナトリウム、蟻酸セシウム、及び臭化カリウムのような他の様々な溶液も使用できる。勾配を形成するために使用される化学物質が任意の遠心分離機用ロータを構成するために使用される材料と適合する限り、あらゆる適切な勾配形成溶液が使用可能である。勾配を形成するために使用される液体が遠心分離機用ロータのサンプルチャンバ３２内に満たされると、勾配を形成するために、遠心分離機用ロータ１０が比較的低速で回転される。様々な勾配形成溶液について必要な回転速度は本技術分野においてよく知られていることである。溶液によっては、勾配を形成し、勾配形成物質の混合を最小限とするために、傾斜加速を採用することができる。例えば、適切なバッファー溶液とともに用いられた６０％（ｗ／ｖ）スクロース及び０．０５％ＥＤＴＡを含有する溶液の場合、傾斜加速により、０〜６０％の勾配を形成するために使用できる。上記に加えて、勾配形成溶液は、液体注入口２４よりはむしろ液体排出口２６を介して、遠心分離機用ロータ１０へと送り出される。勾配が形成されると、遠心分離機用ロータ１０は運転速度まで加速され、ロータ中に液体サンプルが導入される。

遠心分離機用ロータ１０の運転速度は、遠心分離機用ロータ１０が使用されている特定の用途に依存して変わり得る。超遠心分離機用ロータの速度は４０，５００ｒｐｍ以上に達することもある。液体サンプルは、勾配が形成された遠心分離機用ロータ１０中に、そのときの用途に適した速度で導入される。さらに、液体サンプルは、遠心分離機用ロータ１０がサンプル分離のために回転する速度よりも遅い速度で導入されることがある。例えば種々のリポ蛋白質を分離する場合、サンプルは３０，０００ｒｐｍで導入され、分離のため、遠心分離機用ロータ１０は４０，０００ｒｐｍで所定の時間だけ運転される。また、オルガネラを分離する場合、サンプルは２０，０００ｒｐｍで導入され、遠心分離機用ロータ１０は３５，０００ｒｐｍで所定の時間だけ運転される。

本発明の教示に従って構成された遠心分離機用ロータにおける勾配の形成及びサンプルの分離を図４に示す。図４の（ａ）は、静止時における段階的な勾配の形成を示したものである。その勾配は、遠心分離機用ロータ１０の底端部キャップ１８における液体注入口２６を介して導入される。遠心分離機用ロータ１０内において、勾配で形成された種々の密度のバンドが、白、灰色、及び黒のバンドとして示されている。図４の（ｂ）は、形成された勾配の加速時における再配向を示したものである。勾配は水平勾配から垂直勾配へと変化し始める。言い換えれば、勾配は、遠心分離機用ロータ１０の断面直径に沿って形成されたものから、遠心分離機用ロータ１０の垂直長さに沿って形成されたものへと変化する。この勾配の変化は、遠心分離機用ロータ１０内における遠心力によるものである。図４の（ｃ）は、遠心分離機用ロータ１０への液体サンプル（遠心分離機用ロータ１０内で黒、白、及び灰色の点で示す）の導入を示すものである。その液体は、液体注入口２６を介して導入されることが好ましい。図４の（ｃ）に示す連続液体サンプルフローは、成分を抽出するサンプル全体が遠心分離機用ロータ１０を通過し、勾配に従った分離に必要な時間だけ遠心分離機用ロータ１０内に留まるまで続けられる。また、大容量のサンプル中の追跡するサンプルを濃縮するために遠心分離機用ロータ１０を使用する場合には、遠心分離機用ロータ１０への連続液体サンプルフローは、所望の濃縮レベルに達するまで続けられる。

図４の（ｄ）は、遠心分離機用ロータ１０への液体サンプルフローが終了したときのサンプル及び形成された勾配の状況を示すものである。図示のように、分離されたサンプルの等密度バンドが実現される。図４の（ｅ）は、遠心分離機用ロータ１０の減速時における密度勾配の別の変化を示したものである。密度勾配が変化するとき、分離されたサンプルの成分は、遠心分離機１０の運転時に自身が分離された密度バンド中に残る。図４の（ｆ）において、ロータ１０は静止しており、密度勾配の変化が完了する。密度勾配は垂直勾配から水平勾配に戻り、サンプル中の各成分は、遠心分離機用ロータ１０の運転時に自身が分離された密度バンド中に残る。図４の（ｇ）に示されように、遠心分離機用ロータ１０が静止してからのサンプル排出は単純である。サンプルは液体排出口２６から排出される。遠心分離機用ロータ１０内に密度勾配が形成されていることから、サンプルは当該サンプルの特定のフラクション又は成分を含む個々のバンドとして排出され、その結果、所望の分離成分を含むフラクションに基づいて容器中に分離することができる。このようにして、分析のためにサンプルの成分を効果的に分離することができる。遠心分離機用ロータの他の使用方法によれば、サンプルの追跡成分は密度勾配の特定のバンド中に濃縮されており、図４と同様の方法により溶出される。

(実施例１)
ここで、本発明に従って構成されたロータの使用例を詳細に説明する。

ラット肝臓はＺｉｖｉｃ研究所から入手した。８〜１０週齢の雌のＳｐｒａｇｕｅ−Ｄａｗｌｅｙラットから肝臓を摘出し、すぐに液体窒素で凍結した。１２ｇの肝臓を１×ＰＢＳを用いて室温で解凍した。次に、ワーリング２００ｍｌブレンダーを用いて、低圧で１０秒間、高圧で１０秒間、低圧で１０秒間として、ホモゲナイズ用バッファ（２０ｍＭＨＥＰＥＳ／５ｍＭＭｇＣｌ_２／５００ｍＭスクロース，ｐＨ７．２）中で組織をホモゲナイズした。１，０７６×ｇで１０分間処理することにより細胞核をペレット化し、そのペレットを２４ｍｌのホモゲナイズ用バッファ中で回転撹拌することにより再懸濁し、オルガネラの回収率が最大となるように１，０７６×ｇで１０分間、再度遠心分離した。上清を集め、ｐＣＦＵのために２０ｍＭＨＥＰＥＳ／５ｍＭＭｇＣｌ_２，ｐＨ７．２で１：１に希釈した。

ｐＣＦＵのために、１１４ｍｌのロータコアを有するアルファワッサーマンフォーカスｐＣＦＵを用いた。先ず、ロータを１１４ｍｌの２０ｍＭＨＥＰＥＳ／５ｍＭＭｇＣｌ_２／２５０ｍＭスクロース，ｐＨ７．２（フローバッファ）で満たした。最初に５Ｋｒｐｍで、次に２０Ｋｒｐｍで加速することにより全てのチャンネルから空気を除去した後、ロータを停止し、ロータの下部に、シリンジポンプを用いて１０ｍｌ／分の速度で５７ｍｌの６０％（ｗ／ｖ）スクロース／２０ｍＭＨＥＰＥＳ／５ｍＭＭｇＣｌ_２，ｐＨ７．２を送り込んだ。３．５Ｋｒｐｍまでの傾斜加速により、線形的な１４．４９％のスクロース勾配が実現された。ロータを２０Ｋｒｐｍで回転させながら、蠕動ポンプを用いて約１６０ｍｌのホモゲナイズされた組織を１０ｍｌ／分の速度で導入した。サンプルは、約６０ｍｌのフローバッファとともにロータ中に導入された。通過フローを回収し、サンプル成分の勾配への混入が最大となるように、ロータを３５Ｋｒｐｍで回転させながら、蠕動ポンプを用いて１０ｍｌ／分の速度で再導入した。再導入された通過フローは、約３０ｍｌのフローバッファとともにロータ中に導入された。最終的な通過フローを回収した。サンプルは３５Ｋｒｐｍ、２時間でバンド化された。続いて、混合を最小限としながら減速し、ロータを停止させて各２ｍｌのフラクションを回収した。全てのフラクションは、１ｍｌの分割量に分けた。１つのフラクションは−８０℃で保存し、他のフラクションは分析のため、４℃で１晩保存した。

本開示を読むことにより、ここで説明した本発明の思想又は射程から離れることなく、本発明の様々な変更が可能であることは、当業者にとって明らかである。本装置に対してなされる変更の数や種類は多数かつ多岐にわたり、そのような変更は本発明の射程内であると考えられる。ここで説明した特定の実施態様は、例示のためであり、本発明は添付の特許請求の範囲によってのみ制限される。

本発明の教示に従った遠心分離機用ロータの分解図である。本発明の教示に従って組み立てた遠心分離機用ロータコア及びロータハウジングの断面図である。本発明の教示に従って組み立てた遠心分離機用ロータコア及びロータハウジングの長手方向断面図である。本発明の教示に従って組み立てた遠心分離機用ロータコア及びロータハウジングの長手方向断面図であり、図中、サンプルチャンバが示されている。本発明のロータの使用に含まれる各種ステップを示す概略図である。

Claims

遠心分離機用ロータであって、
略々円筒形状とされ、内壁と、中心をその長さ方向に沿って伸びる略々均等な開口部とを有するロータハウジングと、
略々円筒形状とされ、前記ロータハウジングの前記略々均等な開口部内に収容されるのに適合しており、外表面に少なくとも２つのチャンネルを有するロータコアとを備え、
前記チャンネルと前記ロータハウジングの前記内壁とによって前記ロータ内に少なくとも２つのサンプル空間が規定され、前記遠心分離機用ロータは、約０．９〜約１．３の範囲のＬ／Ｄ比を有する、遠心分離機用ロータ。
前記ロータハウジングの第１の端部に着脱可能に取り付けられた第１の端部キャップと、前記ロータハウジングの第２の端部に着脱可能に取り付けられた第２の端部キャップとをさらに備える、請求項１記載の遠心分離機用ロータ。
前記第１の端部キャップは液体注入口を有し、前記第２の端部キャップは液体排出口を有する、請求項２記載の遠心分離機用ロータ。
前記第１の端部キャップと前記ロータハウジングとの間を密閉するための第１の密閉リングと、前記第２の端部キャップと前記ロータハウジングとの間を密閉するための第２の密閉リングとをさらに備える、請求項２記載の遠心分離機用ロータ。
前記ロータコアは、その長さ方向に沿って伸びる中心孔を有する、請求項１記載の遠心分離機用ロータ。
前記サンプル空間は、約６．２５〜約１００ｍｌの容量を収容するのに適合している、請求項１記載の遠心分離機用ロータ。
前記サンプル空間は、１００ｍｌ、７５ｍｌ、２５ｍｌ、１５ｍｌ、１０ｍｌ、及び６．２５ｍｌからなる群から選ばれる容量を収容するのに適合している、請求項１記載の遠心分離機用ロータ。
前記遠心分離機用ロータは、約１．０３〜約１．３０の範囲のＬ／Ｄ比を有する、請求項１記載の遠心分離機用ロータ。
前記遠心分離機用ロータは、約１．０３〜約１．２５の範囲のＬ／Ｄ比を有する、請求項１記載の遠心分離機用ロータ。
前記遠心分離機用ロータは、約１．０３〜約１．２０の範囲のＬ／Ｄ比を有する、請求項１記載の遠心分離機用ロータ。
前記遠心分離機用ロータは、約１．０３〜約１．１５の範囲のＬ／Ｄ比を有する、請求項１記載の遠心分離機用ロータ。
前記遠心分離機用ロータは、約１．０３〜約１．１０の範囲のＬ／Ｄ比を有する、請求項１記載の遠心分離機用ロータ。
前記遠心分離機用ロータは、約１．０３〜約１．０５の範囲のＬ／Ｄ比を有する、請求項１記載の遠心分離機用ロータ。
前記遠心分離機用ロータは、約１．０３のＬ／Ｄ比を有する、請求項１記載の遠心分離機用ロータ。
遠心分離機用ロータであって、
略々円筒形状とされ、内壁と、中心をその長さ方向に沿って伸びる略々均等な開口部とを有するロータハウジングと、
略々円筒形状とされ、前記ロータハウジングの前記略々均等な開口部内に収容されるのに適合しており、外表面に少なくとも２つのチャンネルを有するロータコアと、
前記ロータハウジングの第１の端部に着脱可能に取り付けられ、液体注入口を有する第１の端部キャップと、
前記ロータハウジングの第２の端部に着脱可能に取り付けられ、液体排出口を有する第２の端部キャップと、
前記第１の端部キャップと前記ロータハウジングの第１の端部との間に配置され、前記第１の端部キャップと前記ロータハウジングとの間を密閉するための第１の密閉リングと、
前記第２の端部キャップと前記ロータハウジングの第２の端部との間に配置され、前記第２の端部キャップと前記ロータハウジングとの間を密閉するための第２の密閉リングとを備え、
前記チャンネルと前記ロータハウジングの前記内壁とによって前記ロータ内に少なくとも２つのサンプル空間が規定され、前記遠心分離機用ロータは、約０．９〜約１．３の範囲のＬ／Ｄ比を有する、遠心分離機用ロータ。
前記サンプル空間は、約６．２５〜約１００ｍｌの容量を収容するのに適合している、請求項１５記載の遠心分離機用ロータ。
前記サンプル空間は、１００ｍｌ、７５ｍｌ、２５ｍｌ、１５ｍｌ、１０ｍｌ、及び６．２５ｍｌからなる群から選ばれる容量を収容するのに適合している、請求項１５記載の遠心分離機用ロータ。
前記遠心分離機用ロータは、約１．０３〜約１．３０の範囲のＬ／Ｄ比を有する、請求項１５記載の遠心分離機用ロータ。
前記遠心分離機用ロータは、約１．０３〜約１．２５の範囲のＬ／Ｄ比を有する、請求項１５記載の遠心分離機用ロータ。
前記遠心分離機用ロータは、約１．０３〜約１．２０の範囲のＬ／Ｄ比を有する、請求項１５記載の遠心分離機用ロータ。
前記遠心分離機用ロータは、約１．０３〜約１．１５の範囲のＬ／Ｄ比を有する、請求項１５記載の遠心分離機用ロータ。
前記遠心分離機用ロータは、約１．０３〜約１．１０の範囲のＬ／Ｄ比を有する、請求項１５記載の遠心分離機用ロータ。
前記遠心分離機用ロータは、約１．０３〜約１．０５の範囲のＬ／Ｄ比を有する、請求項１５記載の遠心分離機用ロータ。
前記遠心分離機用ロータは、約１．０３のＬ／Ｄ比を有する、請求項１５記載の遠心分離機用ロータ。
液体サンプルの成分を分離する方法であって、
ａ）遠心分離機用ロータ中に勾配形成用溶液を導入し、前記遠心分離機用ロータは、
略々円筒形状とされ、内壁と、中心をその長さ方向に沿って伸びる略々均等な開口部とを有するロータハウジングと、
略々円筒形状とされ、前記ロータハウジングの前記略々均等な開口部内に収容されるのに適合しており、外表面に少なくとも２つのチャンネルを有するロータコアと、
前記ロータハウジングの第１の端部に着脱可能に取り付けられ、液体注入口を有する第１の端部キャップと、
前記ロータハウジングの第２の端部に着脱可能に取り付けられ、液体排出口を有する第２の端部キャップと、前記第１の端部キャップと
前記ロータハウジングの第１の端部との間に配置され、前記第１の端部キャップと前記ロータハウジングとの間を密閉するための第１の密閉リングと、
前記第２の端部キャップと前記ロータハウジングの第２の端部との間に配置され、前記第２の端部キャップと前記ロータハウジングとの間を密閉するための第２の密閉リングとを備え、
前記チャンネルと前記ロータハウジングの前記内壁とによって前記ロータ内に少なくとも２つのサンプル空間が規定され、前記遠心分離機用ロータは、約０．９〜約１．３の範囲のＬ／Ｄ比を有し、
ｂ）前記勾配形成用溶液が前記遠心分離機用ロータ内で垂直勾配を形成できるような速さで前記遠心分離機用ロータを運転し、
ｃ）前記第１の端部キャップの液体注入口を介して、前記遠心分離機用ロータ中に連続フロー液体サンプルを導入し、
ｄ）前記遠心分離機用ロータ中に所定の時間だけ前記連続フロー液体サンプルを導入し続け、前記勾配形成用溶液によって前記遠心分離機用ロータ内に形成された勾配によって、前記連続フロー液体サンプルの個々の成分の一部を分離し、
ｅ）前記遠心分離機用ロータ中への前記連続フロー液体サンプルの導入を停止し、
ｆ）前記遠心分離機用ロータ内に形成された勾配が水平勾配に戻るように該遠心分離機用ロータを停止し、前記勾配には前記分離された成分が含まれたままであり、
ｇ）前記液体排出口を介して、前記分離された成分を含む前記勾配形成用溶液を前記遠心分離機用ロータから除去することにより、前記遠心分離機用ロータから前記分離された成分を回収する方法。
遠心分離機用ロータであって、
略々円筒形状とされ、内壁と、中心をその長さ方向に沿って伸びる略々均等な開口部とを有するロータハウジングと、
略々円筒形状とされ、前記ロータハウジングの前記略々均等な開口部内に収容されるのに適合しており、外表面に少なくとも２つのチャンネルを有するロータコアと、
前記ロータハウジングの第１の端部に着脱可能に取り付けられ、液体注入口を有する第１の端部キャップと、
前記ロータハウジングの第２の端部に着脱可能に取り付けられ、液体排出口を有する第２の端部キャップと、
前記第１の端部キャップと前記ロータハウジングの第１の端部との間に配置され、前記第１の端部キャップと前記ロータハウジングとの間を密閉するための第１の密閉リングと、
前記第２の端部キャップと前記ロータハウジングの第２の端部との間に配置され、前記第２の端部キャップと前記ロータハウジングとの間を密閉するための第２の密閉リングとを備え、
前記チャンネルと前記ロータハウジングの前記内壁とによって前記ロータ内に少なくとも２つのサンプル空間が規定され、前記ロータコアは、約０．９〜約１．３の範囲のＬ／Ｄ比を有する、遠心分離機用ロータ。
前記サンプル空間は、約６．２５〜約１００ｍｌの容量を収容するのに適合している、請求項１８記載の遠心分離機用ロータ。
前記サンプル空間は、１００ｍｌ、７５ｍｌ、２５ｍｌ、１５ｍｌ、１０ｍｌ、及び６．２５ｍｌからなる群から選ばれる容量を収容するのに適合している、請求項１８記載の遠心分離機用ロータ。
前記ロータコアは、約１．０３〜約１．３０の範囲のＬ／Ｄ比を有する、請求項１８記載の遠心分離機用ロータ。
前記ロータコアは、約１．０３〜約１．２５の範囲のＬ／Ｄ比を有する、請求項１８記載の遠心分離機用ロータ。
前記ロータコアは、約１．０３〜約１．２０の範囲のＬ／Ｄ比を有する、請求項１８記載の遠心分離機用ロータ。
前記ロータコアは、約１．０３〜約１．１５の範囲のＬ／Ｄ比を有する、請求項１８記載の遠心分離機用ロータ。
前記ロータコアは、約１．０３〜約１．１０の範囲のＬ／Ｄ比を有する、請求項１８記載の遠心分離機用ロータ。
前記ロータコアは、約１．０３〜約１．０５の範囲のＬ／Ｄ比を有する、請求項１８記載の遠心分離機用ロータ。
前記ロータコアは、約１．０３のＬ／Ｄ比を有する、請求項１８記載の遠心分離機用ロータ。
遠心分離機用ロータであって、
略々円筒形状とされ、内壁と、中心をその長さ方向に沿って伸びる略々均等な開口部とを有するロータハウジングと、
略々円筒形状とされ、前記ロータハウジングの前記略々均等な開口部内に収容されるのに適合しており、外表面に少なくとも２つのチャンネルを有するロータコアとを備え、
前記チャンネルと前記ロータハウジングの前記内壁とによって前記ロータ内に少なくとも２つのサンプル空間が規定され、前記ロータコアは、約０．９〜約１．３の範囲のＬ／Ｄ比を有する、遠心分離機用ロータ。
前記ロータハウジングの第１の端部に着脱可能に取り付けられた第１の端部キャップと、前記ロータハウジングの第２の端部に着脱可能に取り付けられた第２の端部キャップとをさらに備える、請求項２８記載の遠心分離機用ロータ。
前記第１の端部キャップは液体注入口を有し、前記第２の端部キャップは液体排出口を有する、請求項２９記載の遠心分離機用ロータ。
前記第１の端部キャップと前記ロータハウジングとの間を密閉するための第１の密閉リングと、前記第２の端部キャップと前記ロータハウジングとの間を密閉するための第２の密閉リングとをさらに備える、請求項２９記載の遠心分離機用ロータ。
前記ロータコアは、その長さ方向に沿って伸びる中心孔を有する、請求項２９記載の遠心分離機用ロータ。
前記サンプル空間は、約６．２５〜約１００ｍｌの容量を収容するのに適合している、請求項２８記載の遠心分離機用ロータ。
前記サンプル空間は、１００ｍｌ、７５ｍｌ、２５ｍｌ、１５ｍｌ、１０ｍｌ、及び６．２５ｍｌからなる群から選ばれる容量を収容するのに適合している、請求項２８記載の遠心分離機用ロータ。
前記ロータコアは、約１．０３〜約１．３０の範囲のＬ／Ｄ比を有する、請求項２８記載の遠心分離機用ロータ。
前記ロータコアは、約１．０３〜約１．２５の範囲のＬ／Ｄ比を有する、請求項２８記載の遠心分離機用ロータ。
前記ロータコアは、約１．０３〜約１．２０の範囲のＬ／Ｄ比を有する、請求項２８記載の遠心分離機用ロータ。
前記ロータコアは、約１．０３〜約１．１５の範囲のＬ／Ｄ比を有する、請求項２８記載の遠心分離機用ロータ。
前記ロータコアは、約１．０３〜約１．１０の範囲のＬ／Ｄ比を有する、請求項２８記載の遠心分離機用ロータ。
前記ロータコアは、約１．０３〜約１．０５の範囲のＬ／Ｄ比を有する、請求項２８記載の遠心分離機用ロータ。
前記ロータコアは、約１．０３のＬ／Ｄ比を有する、請求項２８記載の遠心分離機用ロータ。