JP3619933B2 - 遠心分離用容器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は遠心分離用容器に関し、特に遠心分離すべき試料が微量な場合に好適に利用されうる。
【０００２】
【従来の技術】
一般に血液分析においては、血液中の血清と血球とを遠心分離し、血清を取り出して試薬と反応させ、試薬の変色度などを測定することによって分析される。血液分析に限らず、比重の異なる複数の成分を含む流体から特定成分を取り出すために遠心分離機が汎用されている。
【０００３】
従来の遠心分離機は、モーターにより回転駆動される回転機と一端が閉塞した偶数本の遠心分離管とからなる大型の装置がほとんどである。しかし、大型の遠心分離装置は、バランスを取るためのダミーを必要とする以外に、以下のような問題を有する。
【０００４】
第一に、回転体が停止するまでは遠心分離管内の上層成分を取り出すことはできない。
【０００５】
第二に、遠心分離管内の上層成分を分析装置の吸引ピペット等の採取器具で自動的に採取しようとする場合に、遠心分離管の停止位置を検出し、その検出信号に基づいて採取器具を移動させるか、又は採取器具の移動位置に遠心分離管を強制的に停止させるかしなければならず、いずれにしても複雑な制御回路を必要とする。
【０００６】
第三に、遠心分離機自体が大型であるために、遠心分離装置を内蔵した分析装置を小型化することができない。
【０００７】
それら課題を一気に解決し、分析に必要な低比重成分を短時間で取り出すことのできる遠心分離方法を提供し、且つ、複雑な制御回路を必要とせずに分析装置の採取器具で自動的に上層成分を採取することを可能にせしめるとともに、遠心分離機を小型化するために、特開昭６２−２７３０６５号を一例とする、円盤状の使い捨ての遠心分離用小型容器が提案されている。
【０００８】
また、本発明者らも上記と同様の目的を達成するために、特願平１０−３１３９８５号において、低比重成分と高比重成分とを含む混合物を遠心力によって分離するに際して、その混合物を入れる容器において、遠心力を生じさせる円運動の中心を回転中心とする回転体形状であって、外壁よりも高くないダムが内部に設けられていることを特徴とする使い捨ての遠心容器を提案している。
【０００９】
上記の小型遠心分離容器を利用した装置は非常に優れた効果を有するが、検体試料が微量の場合、また特に分離された低比重成分が粘性を有する場合（血清・血漿など）に、問題が生じることが判った。
【００１０】
というのも、低比重成分がダムで囲まれている内側（検体を吸引する中央空間）の壁へ遠心力のために付着する格好となり、低比重成分が微量かつ粘性が高いと、回転が終了しても内壁に付着したまま、その粘性のためにダムで囲まれている内側の底へなかなか落ちてこないのである。これでは検体試料のピペット吸引採取に支障を来し、ひいては分析時間の長時間化に結びつく。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明の目的は、検体試料が微量なために分析に必要な成分が微量であっても、それを短時間で取り出すことにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、回転軸を有し、回転軸から外端まで径方向外向きに延出するとともに複合流体を低比重成分と高比重成分とに遠心力によって分離するために回転軸を中心に回転できる円盤状の遠心分離用容器であって、該容器が、回転中心を含む領域である中央空間と、中央空間の上部に開口する貫通孔と、中央空間を囲いつつ、外壁よりも高くない環状のダムと、ダムと外壁の間に位置する周辺空間とを有し、ダムの中央空間に面する側の面に複数の毛細管現象誘導構造が形成されていることを特徴とする遠心分離用容器である。
【００１３】
この発明に依れば、外壁よりも高くない輪状のダムが遠心分離用容器の内部に設けられているので、回転中心位置に混合物を入れて回転させると遠心力により高比重成分が低比重成分よりも優先的にダムを乗り越えて外壁に衝突する。その後、回転数の低下に伴って高比重成分はダムと外壁との間に沈降する。一方、低比重成分は、上層にあるのでダムを乗り越えて回転中心に向かって逆流する。従って、遠心分離された低比重成分は回転中心に溜められるが、高比重成分はダムによりせき止められる。従って、回転中にピペットチップなどの採取器具を回転中心の低比重成分に挿入しても高比重成分と再混和し難い。その結果、回転体の停止を待たずに低比重成分を採取することができ、しかも採取器具を移動させるために複雑な制御回路を要しない。しかも、得られた低比重成分が微量なためにダムの内壁に付着しても、ダムの中央空間に面する側の面に複数の毛細管現象誘導構造のためにすぐにダムの底へ落下し、採取作業が容易となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の遠心分離方法を実施中に、前記遠心力を生じさせる円運動の回転数を検知し、回転数が所定の値以下となったときに採取器具を回転軸上の低比重成分に浸して採取するようにすれば、遠心分離開始後短時間で採取することができる。
【００１５】
本発明の遠心分離用容器によれば、それ自体が回転体形状であるから、その中心を遠心軸と一致させて回転させることにより遠心力を生じさせることができる。従って、ダミー容器は不要である。そして、上記の如くダムが設けられているので、遠心分離中は混合物がダムを乗り越えて外壁に衝突するが、回転数の低下に伴って高比重成分はダムと外壁との間に沈降する。一方、低比重成分はダムを逆向きに乗り越えて回転中心位置に溜まる。従って、低比重成分と高比重成分とが遠心分離後に再混和し難い。また、低比重成分が回転中心位置に溜まるので、回転中心より低比重成分を採取することができる。
【００１６】
そうして、前記ダムには、その内側の面、つまり環状のダムにより囲まれた中央空間に面する面に、複数の毛細管現象誘導構造が形成されていることを特徴とするが、その毛細管現象誘導構造とは、ダムの壁面に付着した検体へ毛細管現象による移動を促すためのものであり、刻まれた溝と、立てられたリブの二通りがある。これら毛細管誘導構造の数は、複数本、しかも出来るだけ多い方が好ましい。
【００１７】
本発明の遠心分離用容器は、蓋を必須としない。蓋が無くても容器の外壁をダムよりも十分高くすることにより、遠心分離中に流体がこぼれないようにすることができるからである。中央空間、望ましくは回転中心の上方に、検体採取用の貫通孔があれば足り、故に、本発明における貫通孔とは、蓋の無い状態をも包含する。
【００１８】
前記蓋が剛性材料からなるときは、前記ダムはその上端が蓋に接しない程度の高さを有するのがよい。ダムの上端と蓋との隙間が、高比重成分が外へ向かう又は低比重成分が回転中心に向かう流路となりうるからである。
【００１９】
前記蓋が弾性材料からなるときは、容器の外壁と接着しており、前記ダムはその上端が蓋に接する程度の高さを有するのがよい。容器の外壁と接着しているので遠心力が生じているときは蓋が弾性変形して上方に膨らみ、ダムの上端と隙間を生じる。このため、その隙間を通って高比重成分がダムを乗り越えることができる。一方、遠心力の低下に伴って蓋が元の形状に復帰しダムと接するので、ダムの外側の高比重成分とダムの内側の低比重成分との再混和をより確実に防止することができるからである。
【００２０】
本発明のうち、蓋が剛性材料からなる実施形態を図面と共に説明する。図１は第一実施形態の遠心分離用容器を示す斜視図である。蓋を外した状態を図２に、蓋を外して上方から観察した図を図３に、図３におけるＡ−Ａ線での断面図を図４に示す。本発明の遠心分離用容器は、上方に口が開いた回転体形状の本体２と、本体２の開口を塞ぐ蓋１とからなる。先述のように、蓋１は本発明の必須では無い。本体２及び蓋１の材質は、いずれもポリスチレン、ＡＢＳ樹脂、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリエチレン等の適度な剛性を与えることのできる樹脂である。従って、遠心分離用容器１は射出成形、切削加工などの公知技術により容易に製作される。本体２の内部は、回転中心を含む中央部に円柱状のダム５が設けられることで中央空間３を形成し、その周りに深い周辺空間４が形成されている。周辺空間４の底は平面である。蓋１は中央に試料を入れたり取り出したりするための貫通孔１１を有する以外は平坦な円盤状をなしている。
【００２１】
図３から判るように、ダム５の内部には、毛細管現象誘導構造として八本の溝３１が彫刻してある。図５では、ダム５の内部には、毛細管現象誘導構造として八本のリブ３２が立ててある。
【００２２】
本発明の遠心分離用容器を用いて比重の異なる２成分を含む混合液、例えば血清（低比重成分）と血球（高比重成分）とからなる血液を遠心分離する操作、及びその際に遠心分離用容器１内で生じている現象について説明する。
【００２３】
先ず、蓋１が本体２に載せられた状態の遠心分離用容器１に貫通孔１１より注射器等の先端を挿入し、血液を中央空間３に充填する。充填量は液面がダム５よりも高く蓋１の内面に接しない程度とする。遠心分離用容器を回転させるために、遠心分離用容器を回転機に固定する。尚、遠心分離用容器を回転機に固定した後に血液を充填しても良い。この状態で回転機を駆動させて遠心分離用容器を回転させると、遠心力により血球は周辺空間４の外側に、血清・血漿はダム５の内側（中央空間３）に分離される。
【００２４】
所定の回転数で所定時間が経過した後、回転機の駆動力を切断して慣性で回転させるか又は回転機の出力を徐々に低下させる。回転数の低下に伴って遠心力が弱まり血球は周辺空間４の底に溜まり、ダム５の高さが障壁となるので、血球がダム５の上面を越えて中央空間３に混入することはない。従って、貫通孔１１より吸引ピペットを遠心分離用容器の中に挿入し、血清・血漿だけを吸引することができる。また、遠心分離用容器の回転中も貫通孔１１の位置は常に回転中心にあるので、遠心分離用容器の完全停止を待たずに吸引ピペットを遠心分離用容器の中に挿入して血清・血漿を吸引することができる。このため、遠心分離後に短時間で分析を開始することができる。
【００２５】
遠心終了時に、もともとの検体量が絶対的に少量であったり、何らかの原因で遠心力のトルクが弱かったりする場合に、遠心分離された血清・血漿が微量な場合がある。血清・血漿は粘性を有するので、微量な場合は自重で壁面を落ちにくい。しかし、本発明の遠心分離用容器のダム５の内側には、毛細管現象を誘導するための構造（溝３１又はリブ３２）が形成されているために、微量な検体でも短時間で採取できる。
【００２６】
【実施例】
（実施例１）
これは、毛細管現象誘導構造が溝であるタイプの本発明に係る遠心分離用容器を用いて血液を遠心分離した実験例である。図１から図４に示した遠心分離用容器において、本体２の内径を１４ｍｍ、周辺空間４の深さを４ｍｍ、ダム５の高さを２ｍｍ、ダム５の外径を６ｍｍとした。ダム５の内壁には、回転軸中心に向かって８本の溝３１（幅０．３ｍｍ、深さ０．５ｍｍ）を形成した。比較例として、溝を有しない以外は同一構造の遠心分離用容器を用意した。
【００２７】
そして、両者の中央空間３の中にヘマトクリット値４６の血液２５０μｌ（通常は５００μｌ）を充填して蓋１を被せ、大気中、常温で１０，０００ｒｐｍで３分間回転させた。このとき回転駆動源となったモータの出力は１．３Ｖであり、このときの遠心力は７８３Ｇと算出された。続いてモータの出力を０．１Ｖ／秒の速度で低下させ、０．３Ｖまで低下した時点で０．０５Ｖ／秒の速度で低下させ、最終的に遠心分離用容器を停止させた。その結果、血球の大部分は周辺空間４に溜まった。そして、貫通孔１１からピペットを挿入して中央空間３の内部に溜まった血清を採取しようとした。この作業を５回行った。
【００２８】
その結果、溝のあるタイプは５回とも回転停止後すぐに血清を採取することができ、８５〜９０μｌの血清を確保することが出来た。しかし、溝の無いタイプは、４回は回転停止後すぐに採取できず、１回は回転停止後すぐでは３０μｌしか採取出来なかった。
【００２９】
（実施例２）
これは、毛細管現象誘導構造がリブであるタイプの本発明に係る遠心分離用容器を用いて血液を遠心分離した実験例である。図１から図４に示した遠心分離用容器において、溝の代わりに８本のリブ（幅０．３ｍｍ、高さ０．５ｍｍ）を設けた以外は実施例１と同サイズの遠心分離用容器を用意した。比較例として、リブを有しない以外は同一構造の遠心分離用容器を用意した。
【００３０】
そして、両者の中央空間３の中にヘマトクリット値４６の血液２５０μｌ（通常量は５００μｌ程度）を充填し、実施例１と同様の手法で分離作業を行った。
【００３１】
その結果、リブのあるタイプは５回とも回転停止後すぐに血清を採取することができ、８５〜９０μｌの血清を確保することが出来た。しかし、リブの無いタイプは、４回は回転停止後すぐに採取できず、１回は回転停止後すぐでは３０μｌしか採取出来なかった。
【００３２】
【発明の効果】
以上のように、本発明の遠心分離用容器によれば、回転中心に低比重成分が溜まるので、回転体の停止を待たずに低比重成分を採取することができるので、分析に必要な低比重成分を短時間で採取することができ、微量検体でも回転終了直後に上層成分を採取することができる。そして、遠心分離機を小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る遠心分離用容器を示す斜視図である。
【図２】図１の遠心分離用容器から蓋を外した状態を示す断面図である。
【図３】図２の状態の遠心分離用容器を上方から観察した平面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ線における断面図である。
【図５】本発明に係る遠心分離用容器の別の実施態様を示す平面図である。
【符号の説明】
１ 蓋
１１ 貫通孔
２ 本体
３ 中央空間
３１ 溝
３２ リブ
４ 周辺空間
５ ダム

Claims (3)

1. 回転軸を有し、回転軸から外端まで径方向外向きに延出するとともに複合流体を低比重成分と高比重成分とに遠心力によって分離するために回転軸を中心に回転できる円盤状の遠心分離用容器であって、該容器が、
   回転中心を含む領域である中央空間と、
   中央空間の上部に開口する貫通孔と、
   中央空間を囲いつつ、外壁よりも高くない環状のダムと、
   ダムと外壁の間に位置する周辺空間とを有し、
   ダムの中央空間に面する側の面に複数の毛細管現象誘導構造が形成されていることを特徴とする遠心分離用容器。
2. 毛細管現象誘導構造が、面に刻まれた縦溝である、特許請求の範囲第１項に記載の容器。
3. 毛細管現象誘導構造が、面に立てられたリブである、特許請求の範囲第１項に記載の容器。

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