JP2010064012A

JP2010064012A - 遠心分離装置

Info

Publication number: JP2010064012A
Application number: JP2008233144A
Authority: JP
Inventors: Kyohei Kurihara; 享平栗原
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2008-09-11
Filing date: 2008-09-11
Publication date: 2010-03-25

Abstract

【課題】個々の遠心分離容器の重量が異なりそれらの重量が不明であっても、ロータの重量のバランスを補正して遠心分離することができる遠心分離装置を提供する。
【解決手段】所定の軸線回りに回転駆動させられ、遠心分離容器８ａ，８ｂをその底が軸線に対して半径方向外方に向かうように支持するホルダ９ａ，９ｂが設けられたロータ４と、ロータ４の軸線に交差する方向の振動を検知する振動検知部６と、ロータ４の、軸線とホルダ９ａ，９ｂとを結ぶ方向に軸線から離れた位置に配置される重量バランサ１０ａ，１０ｂ，１１を調整する慣性量調整機構５と、振動検知部６によって検知された振動に基づいて慣性量調整機構５を制御する制御部７とを備える遠心分離装置１を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、遠心分離装置に関するものである。

従来、懸濁液を収容した遠心分離容器を遠心分離装置で遠心分離する際、ロータの回転軸を中心にロータの重量バランスがとれていないと、ロータの回転時にロータが振動し、試料に十分な遠心力が作用せず正常に遠心分離されなかったり、装置が破損したりする恐れがある。そのため、一般的には、重量が等しく調節された複数本の遠心分離容器を回転軸に対して対称に配置することで、ロータの重量を回転軸に対称に分布させ、ロータの重量バランスを保つ方法が用いられている。

また、遠心分離前に個々の遠心分離容器の重量を測定し、遠心分離容器内に粉末や液体のバランサを投入して、あるいは、内部の懸濁液の一部を排出して重量が等しくなるように補正する装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特開平７−３０８６０７号公報

しかしながら、細胞や血液などの生体試料を用いてこれらを無菌的に扱う必要がある場合、遠心分離容器内の試料の量の調節は、雑菌や異物の混入の原因となるなど問題がある。さらに、測定や分離などの一連の工程を自動で行う装置を使用して生体試料を処理する場合、給排液用のチューブが接続された遠心分離容器を使用するが、チューブが外部の他の装置に接続されていると、個々の遠心分離容器の重量を精密に測定するのが困難である。したがって、ロータのインバランスが検出されても、それを適切に補正する手段がない現状にある。

本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、個々の遠心分離容器の重量が異なりそれらの重量が不明であっても、ロータの重量のバランスを補正して遠心分離することができる遠心分離装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明は、所定の軸線回りに回転駆動させられ、遠心分離容器をその底が前記軸線に対して半径方向外方に向かうように支持するホルダが設けられたロータと、前記ロータの前記軸線に交差する方向の振動を検知する振動検知部と、前記ロータの、前記軸線と前記ホルダとを結ぶ方向に前記軸線から離れた位置に配置される重量バランサを調整する慣性量調整機構と、前記振動検知部によって検知された振動に基づいて前記慣性量調整機構を制御する制御部とを備える遠心分離装置を提供する。

本発明によれば、懸濁液を収容した遠心分離容器をホルダに支持させ、ロータが回転駆動させられると、遠心分離容器内の懸濁液に含まれる各成分にはそれぞれの密度に応じた大きさの半径方向外方の遠心力が作用する。そして、大きな密度を有する成分ほど半径方向外方へ移動させられ、密度の差によって懸濁液を分離することができる。

この場合に、振動検知部によりロータの軸線に交差する方向の振動が検知される。これにより、遠心分離容器を支持することによってロータの重量バランスの中心が軸線からホルダの方向に偏った状態（インバランス）でロータが回転させられると、その偏りの量がロータの振動の大きさとして検知される。また、慣性量調整機構により、軸線から離れた位置に配置された重量バランサを調節することで、ロータの重量バランスが調節される。

そして、検出された振動が小さくなるように、つまり、軸線を中心としたロータの慣性量の偏りが小さくなるように制御部が慣性量調整部を制御することにより、ロータが回転させられながらロータの重量のインバランスが補正される。

すなわち、ロータの回転開始時においてはロータの重量がインバランスであってもよいので、重量が異なる遠心分離容器を同時にロータに保持させて遠心分離することができる。したがって、個々の遠心分離容器の重量の測定および調節が不要であるので、内部に収容された懸濁液の量が異なり、その重量を測定および調節できない場合においても、正常にロータを回転させて遠心分離することができる。

上記発明においては、前記バランサが、前記ロータに設けられた空洞部と、該空洞部に貯留される流動体とを備え、前記慣性量調整機構が、前記空洞部内に前記流動体を供給または排出する流動体給排手段を備えることとしてもよい。

空洞部内に流動体を給排して貯留される流動体の量を制御することにより、軸線を中心としたロータの慣性量が調整され、ロータの重量のインバランスが補正される。
このような構成にすることで、固体を用いて重量を調節する場合と異なり、ロータの重量を連続的に変化させてロータの重量バランスを微調整することが可能である。

本発明によれば、個々の遠心分離容器の重量が異なりそれらの重量が不明であっても、ロータの重量のバランスを補正して遠心分離することができるという効果を奏する。

本発明の一実施形態に係る遠心分離装置１について、図１および図２を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る遠心分離装置１は、図１および図２に示されるように、モータ２により鉛直軸線回りに回転駆動させられ、遠心ボウル３により覆われたロータ４と、ロータ４の慣性量を調整する慣性量調整機構５と、遠心ボウル３に設けられた振動検知部６と、慣性量調整機構５を制御する制御部７とを備えている。

ロータ４は、直立した支柱４ａと、該支柱４ａに垂直に交差して固定された２本のアーム４ｂとを備えている。支柱４ａは、モータ２によってその中心軸線回りに回転駆動させられる。各アーム４ｂは、支柱４ａを径方向に挟んで平行に対向して配置されている。
アーム４ｂの両端には、遠心分離容器８ａ，８を収納するホルダ９ａ，９ｂが、各アーム４ｂの間に挟まれて配置されている。ホルダ９ａ，９ｂは、アーム４ｂに垂直な軸線回りに揺動可能に支持されている。
また、各ホルダ９ａ，９ｂを挟むアーム４ｂの両端の内部には、空洞（空洞部、重量バランサ）１０ａ，１０ｂが設けられている。

慣性量調整機構５は、空洞１０ａ，１０ｂ内に流動体１１（重量バランサ）、例えば、水を給排液する送液ポンプ（流動体給排手段）１２を備えている。各空洞１０ａ，１０ｂの半径方向外方側の内壁には開口が設けられ、アーム４ｂおよび支柱４ａの内部を通る管路５ａ，５ｂによりロータ４外部と連通している。各管路５ａ，５ｂの開口部には、回転ジョイント１３を介してそれぞれチューブ１４ａ，１４ｂの一端が接続されている。チューブ１４ａ，１４ｂの他端は、例えば、送液ポンプ１２に設けられ水を収容したタンク（図示しない）と接続されている。送液ポンプ１２は、例えば、流路の切り替えが可能であり、また、送液方向を選択可能である。

流路を一方のチューブ１４ａに切り替えて送液ポンプ１２を作動させると、タンクと、一方のチューブ１４ａと連通する空洞１０ａとの間で水が移送され、送液ポンプ１２の送液方向を選択することで空洞１０ａ内部に水が給液または排液される。これにより、ロータ４の、支柱４ａを中心とした慣性量が調整されるようになっている
また、ロータ４が回転しても、回転ジョイント１３によりチューブ１４ａ，１４ｂが捩じれないようになっている。

振動検知部６は、例えば、加速度センサであり、ロータ４が軸線に交差する方向に振動するとその振動が遠心ボウル３に伝わり、振動の大きさが振動検知部６によって検知されるようになっている。また、検知された振動の情報は制御部７に送られるようになっている。

制御部７は、検知された振動の大きさを判断し、所定の大きさよりも大きければ、送液ポンプ１２を作動させ、一方の流路へ水を送液させる。そして、振動検知部６から順次送られてくる振動が先の振動よりも小さければ送液を続け、検知された振動が所定の大きさよりも小さくなったときに送液ポンプ１２を停止させる。

また、振動検知部６から送られてくる振動が先の振動よりも大きければ、送液ポンプ１２の流路を他方に切り替え、検知された振動が所定の大きさよりも小さくなったときに送液ポンプ１２を停止させるようになっている。

このように構成された遠心分離装置１の作用について以下に説明する。
本実施形態に係る遠心分離装置１を用いて懸濁液Ａ、例えば、細胞懸濁液を遠心分離するには、異なる体積の細胞懸濁液を収容した２本の遠心分離容器８ａ，８ｂを各ホルダ９ａ，９ｂ内に収納する。そして、モータ２を作動させてロータ４を回転駆動させると、ホルダ９ａ，９ｂおよび遠心分離容器８ａ，８ｂも回転させられ、各９ａ，９ｂホルダに作用する遠心力によって各ホルダ９ａ，９ｂの底部が半径方向外方に向けられた状態に保持される。

これと同時に、振動検知部６によって遠心ボウル３の振動が検知され、ロータ４の回転数が上昇してその振動が所定の大きさよりも大きくなると、制御部７が送液ポンプ１２を制御して空洞１０ａ，１０ｂ内へ水を送液させ、ロータ４の振動が小さくなる。
そして、所望の時間ロータ４が回転させられたら、ロータ４の回転が停止され、細胞懸濁液の遠心分離の操作が完了する。

このように、本実施形態によれば、重量の異なる遠心分離容器８ａ，８ｂを同時にロータ４に保持させてロータ４を回転させると、ロータ４の重量バランスの偏りが振動の大きさとして振動検知部６によって検知される。そして、振動が小さくなるように、つまり、ロータ４の重量バランスの偏りが補正されるように水の送液が調整される。

すなわち、あらかじめ、個々の遠心分離容器８ａ，８ｂの重量が異なり、その重量が不明であっても、支柱４ａを中心としたロータ４の慣性量を調整可能にすることで、遠心分離容器８ａ，８ｂの重量の差による重量バランスの偏りを補正することが可能となる。これにより、遠心分離容器８ａ，８ｂがチューブによって外部と接続され、互いに異なる体積の細胞懸濁液を収容していても、これらの遠心分離容器８ａ，８ｂを同時に遠心分離することができる。

また、ロータ４の重量の調整に液体を用いることで、ロータ４の重量を連続的に変化させ、ロータ４の重量バランスを精度よく調節することができる。さらに、液体として水を用い、送液ポンプ１２で流量を調節しながらロータ４内部へ送液することで、ロータ４が回転していても安全にロータ４の重量を変化させることができる。

また、細胞懸濁液の大部分は水であり、細胞懸濁液と水との比重はほぼ等しい。したがって、操作者が各遠心分離容器８ａ，８ｂ内の細胞懸濁液の体積の差を目測することで、ロータ４の重量バランスの偏りを補正するのに必要な水の送液量を容易に概算することができる。また、このようにして概算された量の水をあらかじめ空洞１０ａ，１０ｂ内へ送液させてからロータ４を回転させることで、ロータ４のインバランスの補正をより円滑に行うことができる。

上記実施形態においては、空洞内へ水を送液することとしたが、あらかじめ空洞内に水を収容しておき、空洞内から水を排出することでバランスを補正することとしてもよい。
空洞１０ａ，１０ｂの開口を半径方向外方側の内壁に設けることにより、ロータ４が回転させられると空洞１０ａ，１０ｂ内の水は半径方向外方に移動させられるので、ロータ４の回転中であっても空洞１０ａ，１０ｂ内の水を容易に排出させることができる。

また、上記実施形態においては、振動検知部を遠心ボウルの外側面に配置することとしたが、これに代えて、支柱の外側面に配置することとしてもよい。
このようにすることで、ロータ４の振動をより精密に検知することができる。

また、空洞に供給する液体の量を調節することで軸対称位置に配置される慣性量をバランスさせることとしたが、これに代えて、軸線から離れる方向に並ぶ複数の空洞を設け、液体を流入させる空洞を選択することで、重量を変化させずに慣性量を変化さえることにしてもよい。
また、流動体として、水のような液体を例示したが、これに代えて、水以外の液体、ゲル、粉体等の任意の流動体を採用することにしてもよい。

本発明の一実施形態に係る遠心分離装置を示す全体構成図である。図１の遠心分離装置の平面図である。

符号の説明

１遠心分離装置
２モータ
３遠心ボウル
４ロータ
４ａ支柱
４ｂアーム
５慣性量調整機構
５ａ，５ｂ管路
６振動検知部
７制御部
８ａ，８ｂ遠心分離容器
９ａ，９ｂホルダ
１０ａ，１０ｂ空洞（空洞部、重量バランサ）
１１流動体（重量バランサ）
１２送液ポンプ（流動体給排手段）
１３回転ジョイント
１４ａ，１４ｂチューブ
Ａ懸濁液

Claims

所定の軸線回りに回転駆動させられ、遠心分離容器をその底が前記軸線に対して半径方向外方に向かうように支持するホルダが設けられたロータと、
前記ロータの前記軸線に交差する方向の振動を検知する振動検知部と、
前記ロータの、前記軸線と前記ホルダとを結ぶ方向に前記軸線から離れた位置に配置される重量バランサを調整する慣性量調整機構と、
前記振動検知部によって検知された振動に基づいて前記慣性量調整機構を制御する制御部とを備える遠心分離装置。
前記重量バランサが、前記ロータに設けられた空洞部と、該空洞部に貯留される流動体とを備え、
前記慣性量調整機構が、前記空洞部内に前記流動体を供給または排出する流動体給排手段を備える請求項１に記載の遠心分離装置。