JP3624012B2 - 血清攪拌方法並びにその装置 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は、特に車両、航空機等の輸送機によって輸送する際に用いて好適な血清攪拌方法並びに該方法の実施に使用する攪拌装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から採用されている血清の輸送方法について図8及び図9を参照しながら説明する。図8に示されるように、人あるいは動物から採取された全血21は、遠心分離機にかけられて血ぺい(白血球、赤血球など)22、血清23及び血漿24に分離される。この中から血清23だけがプラスチック製あるいはガラス製の容器13に分取され、空輸あるいは自動車で病院等に輸送される。しかし図9に示すように、輸送中に時間が経つと、下部には分取した血清に微量に含まれている溶血等の不純物25が沈澱してくる。また、上部には水分や血漿の残りなどの上澄み層26が現れる。この不純物25の量は個人あるいは個体によって異なり、また、粘度の低いものから高いものまで様々である。このため、浸盪・攪拌だけでは不十分であり、従って、作業者が手でゆすりながら容器に付着している沈澱物の白濁色が消えるまでスポイドを用いてエアー攪拌しているのが現状である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来方法では、血清に雑菌や不純物が混入することを防ぐためにエアー攪拌の度にスポイドを廃棄せざるを得ず、多額の消耗費がかかるという経済的な不利がある。更に現状では、人手に依存して多数の血清容器を攪拌しているので時間が長くかかって、しかも作業者によっては攪拌具合に差が出るという問題点もある。
【0004】
本発明は、このような問題点の解消を図るために成されたものであり、本発明の目的は、電磁攪拌の採用による攪拌効率の向上と攪拌性能の安定とを省力化の下で果たし得ることによって、特に血清輸送の際における合理的・経済的な管理の推進を図る血清攪拌方法並びにその装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の目的を達成するため以下に述べる構成としたものである。即ち、本発明は、血液から分取した血清のみが収容された容器を電磁石の勾配磁場内に配置し、反重力方向の電磁力を容器内の血清に作用させることによって、血清に対流を発生させ攪拌することを特徴とする血清攪拌方法である。
【0006】
本発明はまた、前記方法において電磁石における磁場強度と磁場勾配の少なくとも一方が時間的に変化されることによって、攪拌効率が向上されることを特徴とする血清攪拌方法であり、さらに、勾配磁場が発生される電磁石が、超電導電磁石から成ることを特徴とする血清攪拌方法である。
【0007】
本発明はまた、鉛直方向に中心軸を持ち定常の勾配磁場が発生される電磁石と、血液から分取した血清が収容される容器と、この容器を電磁石の内部空間において中央から上下に離れた位置に静置させる容器支持手段とを含むことを特徴とする血清攪拌装置である。
【0008】
本発明はまた、鉛直方向に中心軸を持ち定常の勾配磁場が発生される電磁石と、血液から分取した血清が収容される容器と、この容器を電磁石の内部空間において支持しながら電磁石中央を基点に上下に往復運動させる容器移動手段とを含むことを特徴とする血清攪拌装置である。
【0009】
本発明はまた、鉛直方向に中心軸を持ち定常の勾配磁場が発生される電磁石と、電流の向きが互いに異なる2つの電磁石を対として有し、前記電磁石の内部空間に同軸的に設けられる少なくとも1組の組電磁石と、血液から分取した血清が収容される容器と、この容器を少なくとも1組の組電磁石内に静置させる容器支持手段とを含むことを特徴とする血清攪拌装置であり、さらに本発明は前記各攪拌装置において、勾配磁場が発生される電磁石が、超電導電磁石から成ることを特徴とする血清攪拌装置である。
【0010】
【作用】
本発明に従えば、図4を参照して電磁石2の中心軸18上(Z−Z’)には、図4(b)に示すような分布の磁場が発生している。左右対象中心であるO(Z−Z’,R−R’の交点)の両側に急激な磁場勾配が形成され、この空間に置かれた磁性体には、下記式で表される如き、磁場強度Bと磁場の勾配の大きさ(dB/dZ)の積に比例する電磁力(F)が作用する。
【0011】
【数1】
F=Χ・B・dB/dZ ………(1)
但し、Χ:磁性体の磁化率
【0012】
電磁石2としては、常電導電磁石あるいは超電導電磁石のいずれでもよいが、超電導電磁石を用いるとより大きな電磁力を作用させることが可能である。なお、以下の説明は超電導電磁石を用いた例である。
【0013】
血清はアルブミン、グロブリンなどの蛋白質を主成分としているが、大半は水である。水は反磁性物質であるので勾配磁場を印加すると、水には磁場強度が小さい方向に電磁力が作用する。いま、積(B・dB/dZ)が130T2/m、水の磁化率が−0.712×10-6cgs であるとして、1g(1cc)の水に対して鉛直方向下向きに作用する力は0.1gであると計算される。その結果、水の見掛け上の比重は約10%大きくなる。一方、沈殿物の磁性については明確ではないが、一般に常磁性粒子であると考えられ、鉛直方向上向きの力が作用するので沈殿物の見掛け上の比重は小さくなり、磁化率が10-6cgs 程度であるとするとこの比重は約10%小さくなる。その結果、図5(その(a)は電磁力を作用させないとき、その(b)は電磁力を作用させたとき)に示すように、勾配磁場を印加することで、印加しない場合に沈殿物に生じる浮力より10%以上大きい浮力が発生する。
【0014】
もともと輸送中の血清は遠心分離機にかけられているので、血清中の成分の比重の差は数%程度と極めて少ないと考えられる。従って、磁場印加により10%以上大きい浮力が沈殿物に作用するとこの沈殿物は浮遊しはじめて対流が生まれる。その結果、血清は攪拌されるわけである。
【0015】
図6に示されるように血清が入っている容器を上下移動させたとすると、超電導電磁石2の中央O(R−R’)の両側に発生している向きの異なる勾配磁場を血清容器に印加することができ、鉛直下向きの電磁力と鉛直上向きの電磁力を交互に作用させることができる。このことにより、鉛直下向きの電磁力を作用させたときには沈殿物に浮上力が生じ、鉛直上向きの電磁力を作用させたときには沈殿物を沈降させる力が生じることになる。その結果、対流が大きくなって攪拌も促進される。
【0016】
また本発明によれば、図7に示すような鉛直方向に中心軸を持つ超電導電磁石の内部の均一磁場空間に、互いに電流の向きが異なる2つの電磁石16,17を対として有する組電磁石を少なくとも1組配置し、この組電磁石の中に血清容器を静置することによっても交互の電磁力を印加させることが可能である。即ち、電流の向きが異なる2つの電磁石16,17を対として有する組電磁石は磁場勾配(dB/dZ)を発生し、勾配の向きは電流の向きを反転させることによりかえることができる。一方、その周りの超電導電磁石2は強力な均一磁場を与える。従って、この装置では、前記(1)式におけるBとdB/dZを独立に変化させることができ、電磁力の大きさと向きを自由に変化させることができるので対流をコントロールできる。その結果、攪拌効率を向上させることが可能である。
【0017】
【実施例】
以下、本発明の実施例について添付図面を参照しながら説明する。図1は本発明の一実施例に係る血清攪拌装置の基本構造を示す正面図である。図1に示される血清攪拌装置は、鉛直方向に中心軸を持ち定常の勾配磁場が発生される電磁石2と、血液から分取した血清23が収容される容器13と、この容器13を電磁石2の内部空間において支持しながら電磁石中央6を基点に上下に往復運動させる容器移動手段とを含んで構成される。電磁石2としては、超電導電磁石が用いられて、鉛直方向に常温ボア9を有する真空断熱容器1内に収容される。超電導電磁石2は、Cu被覆NbTi合金導体をステンレス巻枠3に巻付けたものであり、酸化物超電導体からなるパワーリード4を介して電源5に接続されている。また、超電導電磁石2は例えば最大7ステラ(T)の強度の磁場を電磁石中央6に発生し、そして、冷凍機7により冷却されるとともに、輻射シールド板8により輻射熱の侵入が防止されるように設けられる。
【0018】
一方、前記容器移動手段は、ウインチ10、ワイヤ11、籠12、変換ギア14及びモータ15を備える。ワイヤ11が巻装されているウインチ10は、常温ボア9の上部に取付けられていて、変換ギア14を介してモータ15の回転が伝達されるようになっている。ウインチ10から垂下するワイヤ11の端部には籠12が取付けられていて、この籠12の中央部には、血清23を入れた容器13が垂直に支持されている。モータ15の回転数と回転方向とを制御することにより、容器13の位置を調節することができるようになっている。
【0019】
このような構成に成る血清攪拌装置において、電磁石の中心軸上の磁場分布(中央6から片側が表示される)が図2に示されるが、最大の磁場勾配(dB/dZ)は例えば23T/mであり、中央6から150mmの位置(点P)で磁場強度(B)と磁場勾配の積(B・dB/dZ)が130T2/mで最大であった。遠心分離機により分取したヒト血清40ccを2本のガラス容器(容積50cc)に入れ、1 本はB・dB/dZが最大の位置(点P)に置き、もう1本は対照として超電導電磁石2の外部で磁場が印加されない個所に置いた。
【0020】
磁場が印加されない対照のものは、試験開始から約1時間後に容器の下部に白い沈殿物が溜まった。一方、点Pで静置された磁場が印加される試料容器では、1時間後には沈殿物は殆ど見られなかった。しかし、1日後にはやはり容器の下部に沈殿物が溜まっていた。そこで、中央に対して点Pの対称の位置を点P’とすると、点Pと点P’間を1時間に1周期の速さで往復摺動させてみた。その結果、1日後にも沈殿物は殆ど見られなかった。この結果は、勾配磁場により対流が生じていることを示しており、攪拌の効果は磁場の勾配方向を反転させることにより向上することを示している。従って、以上の実施例によれば本発明が有効なものであることを証明している。
【0021】
図3には、本発明の他実施例に係る血清攪拌装置の基本構造が正面図で示される。この他実施例は、図1に示される前記実施例に類似し、対応する各部材には同一の参照符号が付されている。この他実施例で構成上の注目される点は、超電導電磁石2の内部空間に1組の組電磁石が同軸的に設けられることと、容器13を保持する籠12が超電導電磁石2の中央6において固定的に支持されていることとである。一対の常電導電磁石16,17からなる組電磁石は超電導電磁石2の中央6の均一磁場空間に同軸に設けられるとともに、その中心部に血清が入った容器13が静置されている。複数の血清入り容器13を処理する場合には、一対の常電導電磁石16,17の内部に多数の血清入り容器13を併設してもよいし、血清入り容器13と同数の組電磁石を均一磁場空間に配置して、それぞれの内部に血清入り容器13を静置させるようにしてもよい。このような構成の血清攪拌装置においての電磁攪拌作用については〔作用〕の項において詳述していることから、ここでは説明を省略する。
【0022】
【発明の効果】
本発明は以上述べる如き構成を有し、かつ作用を成すものであって、電磁攪拌を採用してなることによって攪拌効率が飛躍的に向上するとともに、人力によるものとは異なり一定した均一な攪拌が行えることによって攪拌性能が安定し、かつ省力化が図れ、さらに衛生的であり、かつ、消耗部品がなくて経済効果に優れる利点がある。かくして本発明は特に血清輸送の際における合理的・経済的な管理の推進を期すことが可能であり、斯界に貢献するところ多大な発明である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る血清攪拌装置の基本構造を示す正面図である。
【図2】図1図示実施例における電磁石の磁場分布図である。
【図3】本発明の他実施例に係る血清攪拌装置の基本構造を示す正面図である。
【図4】電磁石と磁場分布の関係が示される説明図である。
【図5】水に作用する電磁力と水中の沈殿物の浮力との関係を示す説明図である。
【図6】電磁石中で試料を上下動させた際の浮上・沈降力が示される説明図である。
【図7】電磁石と組電磁石とを組合せた場合の浮上・沈降力が示される説明図であり、(a)は電磁力がバイアス磁場と順方向の場合、(b)は電磁力がバイアス磁場と逆方向の場合をそれぞれ示す。
【図8】全血の遠心分離による血清の分離状態を説明する図である。
【図9】輸送中における被分取血清の状態説明図である。
【符号の説明】
1…真空断熱容器、 2…(超電導)電磁石、 3…巻枠、
4…パワーリード、 5…電源、 6…電磁石中央、
7…冷凍機、 8…輻射シールド板、 9…常温ボア、
10…ウインチ、 11…ワイヤ、 12…籠、
13…容器(血清)、 14…変換ギア、 15…モータ、
16…電磁石、 17…電磁石、 18…中心軸、
23…血清、
Claims (7)
- 血液から分取した血清のみが収容された容器を電磁石の勾配磁場内に配置し、反重力方向の電磁力を容器内の血清に作用させることによって、血清に対流を発生させ攪拌することを特徴とする血清攪拌方法。
- 電磁石における磁場強度と磁場勾配の少なくとも一方が時間的に変化されることによって、攪拌効率が向上される請求項1記載の血清攪拌方法。
- 勾配磁場が発生される電磁石が、超電導電磁石から成る請求項1又は請求項2に記載の血清攪拌方法。
- 鉛直方向に中心軸を持ち定常の勾配磁場が発生される電磁石と、血液から分取した血清が収容される容器と、この容器を電磁石の内部空間において中央から上下に離れた位置に静置させる容器支持手段とを含むことを特徴とする血清攪拌装置。
- 鉛直方向に中心軸を持ち定常の勾配磁場が発生される電磁石と、血液から分取した血清が収容される容器と、この容器を電磁石の内部空間において支持しながら電磁石中央を基点に上下に往復運動させる容器移動手段とを含むことを特徴とする血清攪拌装置。
- 鉛直方向に中心軸を持ち定常の勾配磁場が発生される電磁石と、電流の向きが互いに異なる2つの電磁石を対として有し、前記電磁石の内部空間に同軸的に設けられる少なくとも1組の組電磁石と、血液から分取した血清が収容される容器と、この容器を少なくとも1組の組電磁石内に静置させる容器支持手段とを含むことを特徴とする血清攪拌装置。
- 勾配磁場が発生される電磁石が、超電導電磁石から成る請求項4、5又は6に記載の血清攪拌装置。
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