JP4388050B2

JP4388050B2 - 遠心力発生装置

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Publication number: JP4388050B2
Application number: JP2006271057A
Authority: JP
Inventors: 健金原; 肇須藤; 健司大木; 知一土門
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2006-10-02
Filing date: 2006-10-02
Publication date: 2009-12-24
Anticipated expiration: 2026-10-02
Also published as: JP2008086919A; US20080081755A1

Description

この発明は、遠心分離分取を行なう為の遠心力発生装置に関係している。

遠心分離装置は、試料容器に入れられた流体試料を複数の成分に分離するために使用されている。試料容器中で遠心力により流体試料から分離された複数の成分は試料容器中で遠心力が作用した方向に相互に積層されている。このように、試料容器中で相互に分離され相互に積層されている複数の成分の中の所望の成分に対し種々の検査を行なうには、試料容器から所望の成分のみをさらに抽出しなければならない。

現状では、試料容器中の複数の成分から所望の成分を抽出するには通常ピペットが使用されている。しかし、ピペットで扱える所望の成分量には限界がある。

液体試料が例えば血液の場合、遠心分離装置により血液から有形成分である血球類と液体成分である血漿、もしくは血清とを分離することが出来る。

そして、現状では略１０ｍｌ程度の血液が各種血液検査を行うために必要な血液量となっている。
特開２００５−１１４４３８号公報特開昭６０−２３８７６０号公報特開昭６２−１５１７５６号公報特開昭６４−０２５０５８号公報特開２００５−２４１６１７号公報特開２００６−０５２９５０号公報特開２００６−１１０４９１号公報特開２００８−００８８７５号公報（特願２００６−１８２６２６号）

老齢者もしくは乳幼児から採血を行う事は、一般成人に比べ困難であるため、所望の血液検査の為に必要な採血量を大きく減らすことが出来ることがより望ましい。またより幅広い環境、簡便な環境での採血の需要も高い。

本願の発明は、このような事情の下で為され、本願の発明の目的は、従来に比べて準備する液体試料の量を大きく減らしても、このような液体試料から遠心力により分離された従来よりも遥かに少ない量の複数の成分を相互に容易に分取可能な、遠心分離分取を行なう為の遠心力発生装置を提供することである。

このような目的を達成するために、本願の発明に従った遠心力発生装置は：回転駆動源からの回転力が伝達されて所定の回転中心線の回りに回転する回転部材と；回転部材において回転中心線に対し対称に配置され、試料を保持した装置を上記回転中心線と交差する面内に配置されるよう夫々が着脱可能に支持し、回転部材の回転により回転中心線の周囲を公転する少なくとも１対の試料台と；回転部材に対し少なくとも１対の試料台を所定の第１の回転角位置と所定の第２の回転角位置との間で相互に正反対の方向に回動させる試料台回動機構と；そして、回転部材の回転中心線に対し対称に配置されていて、夫々が回転部材に回転可能に設けられていて、夫々が夫々の回転中心線に対し偏心した偏心錘を有しており、試料台回動機構による少なくとも１対の試料台の夫々の第１の回転角位置と第２の回転角位置との間の回動により回転し、夫々の試料台の第１の回転角位置及び第２の回転角位置への配置により夫々の偏心錘を回転部材の回転中心線と夫々の回転中心線とを通過する直線上で回転部材の回転中心線から夫々の回転中心線よりも外側に配置する少なくとも１対の偏心部材と、を備えている、ことを特徴とする。

上述した如く構成されていることを特徴としているこの発明に従った、遠心分離分取を行う為の遠心力発生装置によれば、従来に比べて準備する液体試料の量を大きく減らしても、このような液体試料から遠心力により分離された従来よりも遥かに少ない量の複数の成分を相互に容易に分取可能である。

図１の（Ａ）及び（Ｂ）中に示されている如く、この発明の一実施の形態に従っている遠心力発生装置に使用される遠心分離分取装置１０は、夫々の一端が相互に接続されている試料導入路１２，分離成分積層路１４，そして分取路１６を含んでいる本体１０ａを備えている。

試料導入路１２は直線状に延出していて、遠心分離される流体試料、この実施の形態では血液ＢＬ、を保持した流体試料保持部材１８が着脱可能に装着される他端を含む。流体試料保持部材１８は例えば摩擦嵌合により試料導入路１２の他端に着脱可能に装着され、試料導入路１２の他端に装着されたときに試料導入路１２の他端と同心的に配置される貫通孔１８ａを有している。貫通孔１８ａは１０μＬの容積を有している。

分離成分積層路１４の一端は、試料導入路１２の一端から試料導入路１２の延出方向に向かい少し直線状に延出していて、次に上記延出方向から９０度以内の範囲内、この実施の形態では略４５度、で傾斜して直線状に延出している。分離成分積層路１４の他端、即ち傾斜して延びている部分の延出端、は、上記他端に対し例えば螺合や摩擦嵌合により着脱可能に装着されているプラグ部材２０により閉塞されている。分離成分積層路１４は、その傾斜部分の空洞の容積がプラグ部材２０により閉塞される領域を除いて略６μＬである。

分取路１６は、試料導入路１２及び分離成分積層路１４と同じ平面内で試料導入路１２及び分離成分積層路１４の直線部分から分離成分積層路１４の傾斜部分が延びている側に直角に延出している。分取路１６の他端、即ち延出端、は、本体１０ａの外表面に開放されていて、少なくとも１つの所定量の容器２２が着脱可能に装着されるよう構成されている。この実施の形態において分取路１６の他端は複数に分岐されていて、相互に並列に配置されている。

分取路１６の他端の相互に並列な複数の分岐には、複数の相互に同じ寸法と容量を有した複数の容器２２が密封部材２４を介して着脱可能に液密に接続されている。複数の容器２２の夫々の容量は、略１１０ｎＬである。

複数の容器２２は相互に並列に容器保持部材２６に着脱可能に保持されている。容器保持部材２６は、本体１０ａの外表面において分取路１６の他端の相互に並列な複数の分岐が開放されている所定の部分に対し着脱可能に固定することが出来るよう構成されている。容器保持部材２６が、図１の（Ｂ）中に示されている如く、本体１０ａの外表面の上記所定の部分から分離されている間には、容器保持部材２６に対し複数の容器２２を容易に所定の配列で保持させることが出来るし、容器保持部材２６から複数の容器２２を容易に取り出すことが出来る。さらに、複数の容器２２を所定の配列で保持している容器保持部材２６を、図１の（Ａ）中に示されている如く、本体１０ａの外表面の上記所定の部分に固定することにより、分取路１６の他端の相互に並列な複数の分岐に対し複数の容器２２を同時に接続させることが出来る。

図２の（Ａ）及び（Ｂ）中に示されている如く、容器２２は、段付の円筒状の容器本体２２ａと、容器本体２２ａの孔中に液密で摺動可能に挿入されている一端を有するピストン２２ｂと、を含む。ピストン２２ｂの他端は容器本体２２ａの大径部における孔の開口から外部空間に所定距離突出しており、容器本体２２ａの小径部における孔の開口からピストン２２ｂの他端までの孔の部分に所定の容量（略１１０ｎＬ）の空洞を提供している。図２の（Ａ）及び（Ｂ）中には、容器２２の複数の寸法の一例が示されていて、各寸法の単位はミリメートルである。

図１の（Ａ）及び（Ｂ）を参照しながら前述した遠心分離分取装置１０の全ての構成部材は、合成樹脂により形成されていて、使い捨てである。

次に、図３の（Ａ）乃至（Ｅ）を参照しながら、図１の（Ａ）及び（Ｂ）を参照しながら前述した遠心分離分取装置１０を使用した遠心分離分取方法を説明する。

複数の空の容器２２を保持した容器保持部材２６が外表面の所定の部分に固定されている遠心分離分取装置１０の試料導入路１２の他端に、遠心分離される流体試料、この実施の形態では血液ＢＬ、を保持した流体試料保持部材１８が着脱可能に装着された後に、遠心分離分取装置１０は、後に詳細に説明するこの発明の一実施の形態に従った遠心力発生装置の所定の位置に着脱可能に固定される。

遠心力発生装置は、例えば電動機の如き回転駆動源に連結されている回転部材と、回転部材の上面に設置されている試料台と、を含む。試料台は、回転部材の上面に対し、９０度の回転角の範囲内で回動可能であり、上記回転角の一端と他端に選択的に固定可能である。

遠心分離分取装置１０は試料台上に載置され着脱可能に固定される。この時、遠心分離分取装置１０は、試料導入路１２，分離成分積層路１４，そして分取路１６が上記回転部材の回転中心軸と直交する仮想平面上に横たわるよう上記試料台上に載置される。しかも、図３の（Ａ）中に示されている如く、試料導入路１２及び試料導入路１２に対し直線状に延出している分離成分積層路１４の一端が上記回転中心軸の半径方向に略平行になるよう、上記試料台上で配置される。上記半径方向は、上記回転部材が回転したときに遠心分離分取装置１０に発生させる遠心力の向かう方向ＣＦＤである。

次に、遠心力発生装置の回転部材が所定の方向に所定の回転数で回転される。回転部材のこの回転により遠心力方向ＣＦＤに沿い負荷される第１遠心力により、図３の（Ｂ）中に示されている如く、遠心分離分取装置１０の試料導入路１２に装着されている流体試料保持部材１８の貫通孔１８ａ中の血液ＢＬは、貫通孔１８ａ中から試料導入路１２の一端を介して分離成分積層路１４の一端中に流出する。即ち、試料導入路１２の一端は遠心力が負荷された流体試料である血液ＢＬが遠心力により流出する流体試料出口として機能し、分離成分積層路１４の一端は流体試料出口から流出した流体試料である血液ＢＬが流入される流体試料入口として機能する。

分離成分積層路１４中に流入した血液ＢＬは、プラグ部材２０により閉塞されている他端上で上記遠心力の作用を受けて複数の成分、例えば有形成分である血球類ＢＣと液体成分である血漿（もしくは血清）ＢＰとに分離される。複数の成分である血球類ＢＣと血漿ＢＰとは、夫々の密度の差異により、分離成分積層路１４の他端上で相互に積層される。この際には、密度が大きな血球類ＢＣの全てが分離成分積層路１４の他端側の傾斜部分に位置し、密度が小さな血漿ＢＰは血球類ＢＣよりも分離成分積層路１４の一端に近い位置にある。詳細には、血漿ＢＰは、分離成分積層路１４において傾斜部分の入口近傍から、直線部分の分取路１６との交差部位の手前まで位置している。

次に、遠心力発生装置の回転部材の回転が停止され、試料台が回転部材に対し９０度自転された後に、回転部材に対し再度固定される。このときに試料台と一体になって自転した遠心分離分取装置１０では、図３の（Ｃ）中に示されている如く、試料導入路１２及び分離成分積層路１４の一端の直線部分に代わり分取路１６が、回転部材が回転したときに遠心分離分取装置１０に発生させる遠心力の向かう方向ＣＦＤに対し略平行に配置される。

遠心分離分取装置１０のこの自転により、分離成分積層路１４中の血漿ＢＰは分取路１６の一端に導入され、血球類ＢＣは傾斜部分中に残り傾斜部分と直線部分との境界を越えて直線部分には流入しない。このとき、試料導入路１２の一端の流体試料出口と分離成分積層路１４の一端の流体試料入口との間に位置する分取路１６の一端は、分離成分入口として機能する。

次に、遠心力発生装置の回転部材の回転が再度開始される。回転部材のこの回転により遠心力方向ＣＦＤに向かい負荷される第２遠心力により、血漿ＢＰは、図３の（Ｄ）中に示されている如く、分取路１６の一端から他端に向かい遠ざけられ、分離成分積層路１４中に留められる血球類ＢＣから分離される。分取路１６の他端に到達した血漿ＢＰは、他端の複数の容器２２の孔を順次満たす。

次に、遠心力発生装置の回転部材の回転が再度停止される。回転が停止された回転部材の試料台上の遠心分離分取装置１０から、図３の（Ｅ）中に示されている如く、容器保持部材２６を取り外せば、容器保持部材２６に保持されていて夫々の孔に血漿ＢＰが満たされている複数の容器２２を容器保持部材２６から取り外すことが出来る。複数の容器２２の夫々の孔に満たされている血漿ＢＰの量は相互に等しい。そして、夫々の容器２２の孔中の所定量の血漿ＢＰは、ピストン２２ｂを容器本体２２ａの小径部に向かい押すことにより、容器本体２２ａの孔中から押し出すことが出来る。

また、分離成分積層路１４の傾斜部分に残された血球類ＢＣは、プラグ部材２０を分離成分積層路１４の他端から取り外すことにより傾斜部分から容易に回収することが出来る。

図３の（Ａ）乃至（Ｅ）を参照した上述した説明からは、複数の空の容器２２を保持した容器保持部材２６及び血液ＢＬを保持した流体試料保持部材１８を伴った遠心分離分取装置１０が、図３の（Ａ）中に示されている如く、遠心力発生装置の回転部材の試料台に固定された後は、回転部材の回転，回転部材の回転停止及び試料台の９０度自転，回転部材の再回転，そして回転部材の回転再停止までを自動で行なうことが出来ることが明らかである。

そして、この自動操作の間に、遠心分離分取装置１０中では、血液ＢＬからの複数の成分、この実施の形態では血球類ＢＣ及び血漿ＢＰ、の分離，一方の成分である血漿ＢＰの他方の成分である血球類ＢＣからの分取，さらには分取された成分である血漿ＢＰの秤量までが全て自動で行なわれる。

この為、従来に比べて準備する液体試料としての血液ＢＬの量を大きく減らしても、このような液体試料から遠心力により分離された従来よりも遥かに少ない量の複数の成分である血球類ＢＣ及び血漿ＢＰを相互に容易に分取可能である。

次に図４を参照しながら、この発明の一実施の形態に従っている遠心力発生装置に使用されている遠心分離分取装置１０´について図４を参照しながら説明する。

この遠心分離分取装置１０´の構成部材の大部分は、図１の（Ａ）及び（Ｂ）中に示されている遠心分離分取装置１０の構成部材の大部分と同じである。従って、この遠心分離分取装置１０´において前述した遠心分離分取装置１０の構成部材と同じ構成部材には、前述した遠心分離分取装置１０の対応する構成部材に付されていた参照符号と同じ参照符号を付して、詳細な説明は省略する。

この遠心分離分取装置１０´が前述した遠心分離分取装置１０と異なっているのは、分取路１６の他端が複数に分岐されていないことである。遠心分離分取装置１０´の本体１０ａの外表面において分取路１６の他端が開口した所定の部分に着脱可能に固定された容器保持部材２６´は、分取路１６の延出方向に同軸上に直線状に相互に隣接して配置された複数の容器２２´を着脱可能に保持している。複数の容器２２´の夫々は相互に同じ寸法形状を有しており、大径部と小径部とを有した段付の円筒形状の容器本体２２´ａを含む。大径部において小径部とは反対側の端面には小径部よりも大きな径の凹所が形成されている。夫々の容器２２´において小径部の外周面には環状の密封部材２２´ｃが被嵌されている。複数の容器２２´は、夫々の容器本体２２´の密封部材２２´ｃを伴った小径部を隣接する容器２２´の容器本体２２´の大径部の凹所に挿入させることに容器保持部材２６´中に同軸上に直線状に配置されている。複数の容器２２´の相互間の密封部材２２´ｃは、複数の容器２２´の夫々の中心孔を密封状態で相互に接続していて、夫々の中心孔を相互に等しい容量の分取溜まりとしている。容器保持部材２６´が遠心分離分取装置１０´の本体１０ａの外表面の上記所定の部分に固定された時に分取路１６の他端の開口と対面する容器保持部材２６´中の最も外側の容器２２´の大径部の凹所にも環状の密封部材２２´ｃが配置されていて、この密封部材２２´ｃは上記所定の部分における分取路１６の他端の開口と上記最も外側の容器２２´の孔との密封した接続を保障する。

この遠心分離分取装置１０´は前述した遠心分離分取装置１０と同様にして、試料導入路１２に装着された流体試料保持部材１８が保持している血液ＢＬを遠心力を使用して複数の成分である血球類ＢＣと血漿ＢＰとに分離した後に、更に遠心力を利用して一方の成分である血漿ＢＰを他方の成分である血球類ＢＣから分離し分取路１６の他端に分取することができ、さらに複数の容器２２´の孔中に秤量することが出来る。

そして、この遠心分離分取装置１０´は前述した遠心分離分取装置１０と同様の技術的な利点を得ることが出来る。

遠心分離分取装置１０及び１０´の夫々において、試料導入路１２及び分離成分積層路１４の一端とは相互に直線状に配置され、分離成分積層路１４の他端を含む傾斜部は分離成分積層路１４の一端に対し４５度に傾斜し、そして試料導入路１２及び分離成分積層路１４の一端に対し分取路１６は分離成分積層路１４の傾斜部の側で９０度の角度で交差している。

しかしながら、この発明の目的を達成するには、遠心分離分取装置１０及び１０´の夫々において、試料導入路１２，分離成分積層路１４，そして分取路１６は、以下の条件を満たしていれば良い。

即ち、図５の（Ａ）中に示されている如く第１遠心力が負荷される場合：
試料導入路１２中で遠心力により試料導入路１２の一端の流体試料出口に向かい流体試料の一例としての血液ＢＬが移動する方向ＢＬＤと上記遠心力が向かう遠心力方向ＣＦＤとが為す第１角度θ１が、９０度未満であり；
分離成分積層路１４中で上記遠心力により流体試料の一例としての血液ＢＬから分離された複数の成分の一例としての血球類ＢＣ及び血漿ＢＰが積層される成分積層方向ＣＬＤと上記遠心力方向ＣＦＤとが為す第２角度θ２が、９０度未満であり；そして、
上記遠心力方向ＣＦＤに分取路１６が向けられた後に分取路１６中に導入された成分の一例としての血漿ＢＰが上記遠心力により分取路１６の一端の分離成分入口から遠ざかる分取方向が、上記遠心力方向ＣＦＤに分離成分積層路１４が向けられている間に、向いている分取前方向ＰＲＳＤと上記遠心力方向ＣＦＤとが為す第３角度θ３が、９０度以上１８０度未満である。ただし、第１角度θ１と第３角度θ３の合計は、１８０度未満である。

さらに、図５の（Ｂ）中に示されている如く第２遠心力が負荷される場合：
上記遠心力方向ＣＦＤに分取路１６が向けられた後に分離成分積層路１４における成分積層方向（図５の（Ａ）のＣＬＤ）が向いている成分積層後方向ＰＯＣＬＤと上記遠心力方向ＣＦＤとが為す第４角度φ２が、９０度未満であるとともに；
分取方向ＳＤと上記遠心力方向ＣＦＤとが為す第５角度φ３が、９０度未満である。

またさらに、試料導入路１２の全体，分離成分積層路１４の一端の直線部及び他端を含む傾斜部，そして分取路１６の全体の夫々は、直線状である必要はなく、以下の条件を満たすのであれば、湾曲していることが出来る。

即ち、図６中に示されている如く：
試料導入路１２中で上記遠心力により試料導入路１２の一端である流体試料出口に向かい移動する流体試料の一例である血液ＢＬが試料導入路１２の内周面の全ての位置において発生させる接線ベクトルＢＬＴＶと上記遠心力が向かう遠心力方向ＣＦＤと為す角度が、９０度未満であり；
分離成分積層路１４中で上記遠心力により流体試料の一例である血液ＢＬから分離され積層される複数の成分の一例である血球類ＢＣ及び血漿ＢＰが分離成分積層路１４の内周面の全ての位置において発生させる接線ベクトルＢＣＴＶと上記遠心力方向ＣＦＤとが為す角度が、９０度未満であり；
上記遠心力向ＣＦＤに分取路１６が向けられた後に分取路１６中に導入され上記遠心力により分取路１６の一端である分離成分入口から遠ざかる上記成分の一例である血漿ＢＰが分取路１６の内周面の全ての位置において発生させる接線ベクトルＢＰＴＶが、上記遠心力方向ＣＦＤに分離成分積層路が向けられている間に、向く方向と上記遠心力方向ＣＦＤとが為す角度が、９０度以上１８０度未満であり；
分離成分積層路１４中で上記遠心力により流体試料の一例である血液ＢＬから分離され積層される複数の成分の一例である血球ＢＣ及び血漿ＢＰが分離成分積層路１４の内周面の全ての位置において発生させる接線ベクトルＢＣＴＶが、上記遠心力方向ＣＦＤに分取路１６が向けられた後に、向く方向と上記遠心力方向ＣＦＤとが為す角度が９０度未満であり、そして；
上記遠心力方向ＣＦＤに分取路１６が向けられた後に分取路１６中に導入され上記遠心力により分取路１６の一端である分離成分入口から遠ざかる上記成分の一例である血漿ＢＰが分取路１６の内周面の全ての位置において発生させる接線ベクトルＢＰＴＶと上記遠心力方向ＣＦＤとが為す角度が、９０度未満である。

さらに、この発明の目的を達成するには、遠心分離分取装置１０及び１０´の夫々において、試料導入路１２，分離成分積層路１４，そして分取路１６は、以下の条件を満たす必要がある。

図７中に示されている如く、分離成分積層路１４中で流体試料の一例である血液ＢＬから分離された複数の成分の一例である血球類ＢＣ及び血漿ＢＰから、１つの成分の一例である血漿ＢＰを残りの成分の一例である血球類ＢＣから分取路１６中に分取するために、第１及び第２の実施の形態に従った遠心分離分取装置１０及び１０´の夫々を、分取路１６を遠心力方向ＣＦＤに向けた状態で遠心力発生装置の回転部材により回転部材の回転中心ＲＣの周りに公転させた時、図７中に示されている如く、この公転により分離成分積層路１４中の血球類ＢＣの表面が生じる等遠心力面ＥＱＣＦＳが分離成分積層路１４の一端に対する分取路１６の一端の交差位置を越えないことである。

次に、図８の（Ａ）及び（Ｂ）を参照しながら、図１の（Ａ）及び（Ｂ）中に示されている遠心分離分取装置１０の試料導入路１２及び分離成分積層路１４、そして次に分取路１６に遠心力を作用させるのに使用される、この発明の一実施の形態に従った遠心力発生装置３０の構造を説明する。

遠心力発生装置３０は：回転駆動源３２からの回転力が伝達されて所定の回転中心線の回りに回転する回転部材３４と；回転部材３４において回転中心線ＣＬに対し対称に配置された少なくとも１対、この実施の形態では１対、の試料台３６Ａ，３６Ｂと；そして、回転部材３４に対し１対の試料台３６Ａ，３６Ｂを所定の第１の回転角位置と所定の第２の回転角位置との間で相互に正反対の方向に回動させる試料台回動機構３８と；を備えている。

１対の試料台３６Ａ，３６Ｂの夫々には、遠心分離分取装置１０を、試料導入路１２，分離成分積層路１４，そして分取路１６が回転中心線ＣＬと交差する、この実施の形態では直交する、面内に配置されるよう、支持し着脱可能に固定することが出来る。１対の試料台３６Ａ，３６Ｂの夫々は、回転部材３４の回転により回転中心線ＣＬの周囲を公転する。

回転部材３４は円板形状をしていて、垂直上方に延出している回転中心軸３４ａを有している。回転中心軸３４ａは、図示されていない軸受を介して第１の回転中心軸支持体４０に回転自在に支持されている。回転駆動源３２は回転部材３４の上方に第１の回転駆動源支持体４２により支持されていて、両方向電動機により構成されている。両方向電動機の出力軸３２ａが、回転中心軸３４ａの上端に接続されている。

１対の試料台３６Ａ，３６Ｂの夫々は回転部材３４の上面に位置していて、回転部材３４に対し回転中心線ＣＬと同じ方向に相互に平行に延出した回転中心軸４４を有している。回転中心軸４４は回転部材３４により回転自在に支持されている。回転部材３４の下面側において回転中心軸４４には、回転力入力歯車４６が同心的に固定されている。

回転部材３４の下方には試料台回転駆動歯車４８が回転部材３４と同心的に配置されている。試料台回転駆動歯車４８は、垂直下方に延出している回転中心軸４８ａを有していている。回転中心軸４８ａは、図示されていない軸受を介して第２の回転中心軸支持体５０に回転自在に支持されている。第２の回転中心軸支持体５０の下方で、試料台回転駆動源５２が第２の回転駆動源支持体５４により支持されている。試料台回転駆動源５２は両方向ステップモータにより構成されていて、両方向ステップモータの出力軸５２ａが回転中心軸４８ａの下端に接続されている。回転中心軸４８ａにはさらにロータリーエンコーダ５６が取り付けられている。

試料台回転駆動歯車４８は、一方の試料台３６Ａの回転力入力歯車４６と直接かみ合わされていて、他方の試料台３６Ｂの回転力入力歯車４６とは、回転部材３４の下面に回転自在に支持されている反転歯車５８を介して間接的にかみ合わされている。試料台回転駆動歯車４８が一方向に回転すると、一方の試料台３６Ａは上記一方向とは反対の他方向に回転し、同時に他方の試料台３６Ｂは上記一方向に回転する。しかしながら、一方の試料台３６Ａの回転角度と他方の試料台３６Ｂの回転角度とは同じになるよう、一方の試料台３６Ａの回転力入力歯車４６，反転歯車５８，そして他方の試料台３６Ｂの回転力入力歯車４６の夫々の歯数が設定されている。

回転部材３４の下面にはさらに、回転中心線ＣＬに対し対称に１対の連結ピン３４ｂが固定されている。試料台回転駆動歯車４８の上面には、カム部材６０が固定されている。カム部材６０は、回転中心線ＣＬに対し同心的な仮想円上で所定の回転角度の間に延出した１対のカム溝６０ａを有していて、１対のカム溝６０ａは回転中心線ＣＬに対し対称に配置されている。

カム部材６０の上面と回転部材３４の下面との間には、図示しないクラッチ部材が介在されている。

回転部材３４の下面にはさらに、回転中心線ＣＬと１対の軸回転力入力歯車４６の回転中心軸４４の回転中心線とを結ぶ直線上で１対の軸回転力入力歯車４６の外側に配置されている相互に同じ１対の偏心錘歯車６２Ａ，６２Ｂが回転可能に配置されている。一方の偏心錘歯車６２Ａは一方の軸回転力入力歯車４６に噛みあわされていて、他方の偏心錘歯車６２Ｂは他方の軸回転力入力歯車４６に噛みあわされている。

試料台回動機構３８は、回転部材３４の１対の連結ピン６０と協働する１対のカム溝６０ａを有したカム部材６０を伴った試料台回転駆動歯車４８，１対の試料台３６Ａ，３６Ｂの１対の回転力入力歯車４６，そして反転歯車５８の組み合わせによって構成されている。

次に、図９の（Ａ）及び（Ｂ）をさらに参照しながら、図８の（Ａ）及び（Ｂ）を参照しながら前述した遠心力発生装置３０の動作を説明する。

図９の（Ａ）は、遠心力発生装置３０の初期状態を示している。この状態においては、回転部材３４の為の回転駆動源３２及び試料台回転駆動歯車４８の為の試料回転駆動源５２の夫々の動作は停止しており、１対の偏心錘歯車６２Ａ，６２Ｂは回転中心線ＣＬの径方向において夫々の偏心錘６４を相互に正反対の方向を向けている。また、回転部材３４の下面の１対の連結ピン３４ｂが、カム部材６０の１対のカム溝６０ａの夫々において、図９の（Ａ）のように回転駆動源３２から試料回転駆動源５２を見たときの反時計回り方向の端に当接している。さらに、カム部材６０と回転部材３４との間の図示しないクラッチ部材は、カム部材６０と回転部材３４とを相互に一体的に回転可能に接続している。回転部材３４におけるこの時の１対の試料台４６の夫々の回転角位置を第１の回転角位置と規定する。

この状態の間に、１対の試料台４６上に、夫々の試料導入路１２中に流体試料である血液が流体試料保持部材１８によって導入された１対の遠心分離分取装置１０が図９の（Ａ）中に示されているように載置され、そして着脱可能に固定される。

即ち、１対の遠心分離分取装置１０は、夫々の試料導入路１２及び分離成分積層路１４の直線部が回転中心線ＣＬの径方向の内方に向かうよう配置される。図３の（Ａ）を参照。

次に、回転部材３４の為の回転駆動源３２に通電され、そして試料台回転駆動歯車４８の為の試料台回転駆動源５２には通電されない。この結果、回転部材３４が図９の（Ａ）において矢印ＵＣＤで示す反時計回り方向に回転され、１対の試料台４６上の１対の遠心分離分取装置１０もまた上記反時計回り方向ＵＣＤに回転中心線ＣＬの周囲を公転する。

この間に、回転部材３４の回転は、図示しないクラッチ部材によりカム部材６０に伝達され、カム部材６０は回転部材３４と一体に回転する。従って、回転部材３４の回転中に、試料台回転駆動歯車４８は回転部材３４に対し相対的に回転しない。また、１対の偏心錘歯車６２Ａ，６２Ｂは、回転部材３４の回転に伴い夫々の偏心錘６４に負荷される遠心力により夫々の偏心錘６４を回転中心線ＣＬの径方向において相互に正反対の方向を向けているよう保持され、回転部材３４に対し相対的に回転（自転）しない。この結果、１対の遠心分離分取装置１０が固定された１対の試料台４６も、回転部材３４に対し相対的に回転（自転）しない。

１対の遠心分離分取装置１０の夫々の試料導入路１２中の流体試料保持部材１８に保持されている血液ＢＬは、遠心力により試料導入路１２の一端である流体試料出口から分離成分積層路１４中に分離成分積層路１４の一端である流体試料入口を介して流入され、さらには分離成分積層路１４中で上記遠心力の作用により複数の成分である血球類ＢＣ及び血漿ＢＰに分離され積層される。図３の（Ｂ）を参照。

次に、回転部材３４の為の回転駆動源３２に対する通電が停止され、回転部材３４の上述した回転が停止される。１対の遠心分離分取装置１０に遠心力が作用しなくなると、１対の遠心分離分取装置１０の夫々の分離成分積層路１４中で分離されて積層されている複数の成分、即ち血球類ＢＣ及び血漿ＢＰ、の中で分取通路１６の一端に近い一方の成分である血漿ＢＰが、分取路１６の一端である分離成分入口に流入するようになる。

また、回転部材３４とカム部材６０との間の図示しないクラッチ部材が遮断される。この後に試料台回転駆動歯車４８の為の試料台回転駆動源５２に通電され、回転部材３４に対し試料台回転駆動歯車４８が図９の（Ａ）において矢印ＵＣＤで示す反時計回り方向に回転される。試料台回転駆動歯車４８のこの相対的な回転は、回転部材３４の下面の１対の連結ピン３４ｂに対し、カム部材６０の１対のカム溝６０ａの夫々において、図９の（Ｂ）のように回転駆動源３２から試料回転駆動源５２を見たときの時計回り方向の端が当接した時点で、停止される。さらに、カム部材６０と回転部材３４との間の図示しないクラッチ部材が、カム部材６０と回転部材３４とを相互に一体的に回転可能に再び接続する。

試料台回転駆動歯車４８のこの回転は、１対の試料台３６Ａ，３６Ｂの回転力入力歯車４６に直接的に又は反転歯車５８を介して間接的に伝達される。そして、一方の試料台３６Ａの回転入力歯車４６を図９の（Ａ）中に示されている第１の回転角位置から時計回り方向に９０度回転させ、また、他方試料台３６Ｂの回転入力歯車４６を図９の（Ａ）中に示されている第１の回転角位置から反時計回り方向に９０度回転させる。さらに、１対の試料台３６Ａ，３６Ｂの回転力入力歯車４６のこのような回転は、１対の偏心錘歯車６２Ａ，６２Ｂの１回転を生じさせる。即ち、この１回転の後の１対の偏心錘歯車６２Ａ，６２Ｂは、図９の（Ｂ）中に示されているように、図９の（Ａ）中に示されているのと同様に、回転中心線ＣＬの径方向において夫々の偏心錘６４を相互に正反対の方向を向けている。

図９の（Ａ）中に示されている第１の回転角位置から時計回り方向又は反時計回り方向に９０度回転された１対の試料台３６Ａ，３６Ｂ上の１対の遠心分離分取装置１０は、図９の（Ｂ）中に示されている如く、夫々の試料導入路１２及び分離成分積層路１４の直線部に代わり夫々の分取路１６が回転中心線ＣＬの径方向の外方に向かうよう配置される。回転部材３４におけるこの時の１対の試料台４６の夫々の回転角位置を第２の回転角位置と規定する。

次に、回転部材３４の為の回転駆動源３２に前述したのとは逆方向に再度通電され、そして試料台回転駆動歯車４８の為の試料台回転駆動源５２には通電されない。この結果、回転部材３４が図９の（Ｂ）において図９の（Ａ）の場合とは逆の矢印ＣＤで示す時計回り方向に回転され、１対の試料台４６上の１対の遠心分離分取装置１０もまた上記時計回り方向ＣＤに回転中心線ＣＬの周囲を公転する。

１対の遠心分離分取装置１０の夫々において、前回の遠心により分離成分積層路１４中で分取通路１６の一端に近い位置に積層され分取路１６の一端である分離成分入口に流入していた一方の成分である血漿ＢＰが、遠心力の作用により分取路１６の一端から他端に向かい遠ざかる。この結果、血漿ＢＰは、分離成分積層路１４中で分取通路１６の他端のプラグ部材２０に近い位置に残留された他方の成分である血球類ＢＣから完全に分離される。分取路１６の他端に到達した血漿ＢＰは、上記他端において、容器保持部材２６中に保持されている複数の容器２２中に分取され秤量される。図３の（Ｄ）を参照。

次に、回転部材３４の為の回転駆動源３２に対する通電が停止され、回転部材３４の上述した回転が停止される。１対の遠心分離分取装置１０に遠心力が作用しなくなっても、分離成分積層路１４中で分取通路１６の他端のプラグ部材２０に近い位置に残留された他方の成分である血球類ＢＣは分取路１６の一端である分離成分入口に流入しない。

また、回転部材３４とカム部材６０との間の図示しないクラッチ部材が遮断される。この後に試料台回転駆動歯車４８の為の試料台回転駆動源５２に通電され、回転部材３４に対し試料台回転駆動歯車４８が図９の（Ｂ）において矢印ＣＤで示す時計回り方向に回転される。試料台回転駆動歯車４８のこの相対的な回転は、回転部材３４の下面の１対の連結ピン３４ｂに対し、カム部材６０の１対のカム溝６０ａの夫々において、図９の（Ａ）のように回転駆動源３２から試料回転駆動源５２を見たときの反時計回り方向の端が当接した時点で、停止される。さらに、カム部材６０と回転部材３４との間の図示しないクラッチ部材が、カム部材６０と回転部材３４とを相互に一体的に回転可能に再び接続する。

試料台回転駆動歯車４８のこの回転は、１対の試料台３６Ａ，３６Ｂの回転力入力歯車４６に直接的に又は反転歯車５８を介して間接的に伝達される。そして、一方の試料台３６Ａの回転入力歯車４６を図９の（Ｂ）中に示されている第２の回転角位置から反時計回り方向に図９の（Ａ）中に示されている第１の回転角位置まで９０度回転させ、また、他方試料台３６Ｂの回転入力歯車４６を図９の（Ｂ）中に示されている第２の回転角位置から反時計回り方向に図９の（Ａ）中に示されている第１の回転角位置まで９０度回転させる。さらに、１対の試料台３６Ａ，３６Ｂの回転力入力歯車４６のこのような回転は、１対の偏心錘歯車６２Ａ，６２Ｂの１回転を生じさせる。即ち、この１回転の後の１対の偏心錘歯車６２Ａ，６２Ｂは、図９の（Ａ）中に示されているように、回転中心線ＣＬの径方向において夫々の偏心錘６４を相互に正反対の方向を向けている。

図９の（Ｂ）中に示されている第２の回転角位置から反時計回り方向又は時計回り方向に９０度回転された１対の試料台３６Ａ，３６Ｂは１対の遠心分離分取装置１０とともに、図９の（Ａ）中に示されている第１の回転角位置に復帰する。このとき、遠心力発生装置３０は、図９の（Ａ）中に示されている初期状態に復帰する。

この後に、１対の試料台３６Ａ，３６Ｂから１対の遠心分離分取装置１０が取り外され、さらに１対の遠心分離分取装置１０の夫々から容器保持部材２６が取り外される。取り外された容器保持部材２６からは、複数の容器２２を取り外すことが出来る。図３の（Ｅ）を参照。

（Ａ）は、この発明の一実施の形態に従った遠心力発生装置に使用される遠心分離分取装置の概略的な水平断面図であり；そして、（Ｂ）は、（Ａ）に概略的に示されている遠心分離分取装置の分解図である。（Ａ）は、図１の（Ａ）中に示されている遠心分離分取装置の所定容量の容器の拡大された水平断面図であり；そして、（Ｂ）は、図２の（Ａ）中に示されている容器の正面図である。（Ａ）は、図１の（Ａ）中に示されている遠心分離分取装置を、試料導入路及び分離成分積層路が遠心力の作用する方向に向けられている間に試料導入路に液体試料としての血液が導入された状態で、概略的に示す水平断面図であり；（Ｂ）は、図３の（Ａ）中に示されている遠心分離分取装置に遠心力が負荷されて試料導入路から血液が分離成分積層路中に導入され、分離成分積層路中で複数の成分である血球類と血漿とに分離されて血球類と血漿とが積層された状態を、概略的に示す水平断面図であり；（Ｃ）は、図３の（Ｂ）中に示されている遠心分離分取装置を試料導入路及び分離成分積層路に代わり分取路を遠心力の作用する方向に向けるよう回動させることにより分離成分積層路から分取路中に血漿を導入した状態を、概略的に示す水平断面図であり；（Ｄ）は、図３の（Ｃ）中に示されている遠心分離分取装置に遠心力が負荷されて分取路中の血漿を分離成分積層路中の血球類から遠ざけて分離し所定容量の複数の容器に分取した状態を、概略的に示す水平断面図であり；そして、（Ｅ）は、図３の（Ｄ）中に示されている遠心分離分取装置から複数の容器を取り外した状態を、概略的に示す水平断面図である。この発明の一実施の形態に従った遠心力発生装置に使用される別の遠心分離分取装置の概略的な水平断面図である。（Ａ）は、図１の（Ａ）及び（Ｂ），そして図４中に図示されている遠心分離分取装置において試料導入路及び分離成分積層路が遠心力の作用する方向に向けられている間に、試料導入路，分離成分積層路，そして分取路が上記遠心力と協働して夫々の所望の機能を果たすのに必要な遠心力作用方向に対する角度条件を概略的に示す平面図であり；そして、（Ｂ）は、図１の（Ａ）及び（Ｂ），そして図４中に図示されている遠心分離分取装置において試料導入路及び分離成分積層路に代わり分取路が遠心力の作用する方向に向けられている間に、試料導入路，分離成分積層路，そして分取路が上記遠心力と協働して夫々の所望の機能を果たすのに必要な遠心力作用方向に対する角度条件を概略的に示す平面図である。図１の（Ａ）及び（Ｂ），そして図４中に図示されている遠心分離分取装置において試料導入路，分離成分積層路，そして分取路の夫々の中の流体試料又は分離成分が、遠心力の作用により試料導入路，分離成分積層路，そして分取路の夫々の中で適切に移動することが出来る夫々の内周面の任意の位置における接線ベクトル条件を概略的に示す平面図である。図１の（Ａ）及び（Ｂ），そして図４中に図示されている遠心分離分取装置において試料導入路及び分離成分積層路に代わり分取路が遠心力の作用する方向に向けられている間に、分離成分積層路中に残っている成分を遠心力により分取路中に流入させない条件を概略的に示す平面図である。（Ａ）は、図１の（Ａ）及び（Ｂ）中に示されている遠心分離分取装置の試料導入路及び分離成分積層路、そして次に分取路に遠心力を作用させるのに使用される、この発明の一実施の形態に従った遠心力発生装置の概略的な側面図であり；そして、（Ｂ）は、図８の（Ａ）中に示されている遠心力発生装置中で１対の試料台の回転角度位置を所定の範囲内で変化させる歯車列を概略的に示す平面図である。（Ａ）は、図８の（Ｂ）中に示されている歯車列により、図８の（Ａ）中に示されている１対の試料台に支持されている１対の遠心分離分取装置が試料導入路及び分離成分積層路を遠心力の作用する方向に向けられている状態を概略的に示す平面図であり；そして、（Ｂ）は、図８の（Ｂ）中に示されている歯車列により、図８の（Ａ）中に示されている１対の試料台に支持されている１対の遠心分離分取装置が試料導入路及び分離成分積層路に代わり分取路を遠心力の作用する方向に向けられている状態を概略的に示す平面図である。

符号の説明

１０，１０´…遠心分離分取装置、１０ａ…本体、１２…試料導入路、１４…分離成分積層路、１６…分取路、１８…流体試料保持部材、１８ａ…貫通孔、２０…プラグ部材、２２，２２´…容器、２２ａ，２２´ａ…容器本体、２２ｂ…ピストン、２２´ｃ…密封部材、２４…密封部材、２６，２６´…容器保持部材、ＢＬ…血液（流体試料）、ＢＣ…血球類（成分）、ＢＰ…血漿（成分）、ＣＦＤ…遠心力方向、３０…遠心力発生装置、３２…回転駆動源、３２ａ…出力軸、３４…回転部材、３４ａ…回転中心軸、３４ｂ…連結ピン、ＣＬ…回転中心線、３６Ａ，３６Ｂ…試料台、３８…試料台回動機構、４０…第１の回転中心軸支持体、４２…第１の回転駆動源支持体、４４…回転中心軸、４６…回転力入力歯車、４８…試料台回転駆動歯車、４８ａ…回転中心軸、５０…第２の回転中心軸支持体、５２…試料台回転駆動源、５２ａ…出力軸、５４…第２の回転中心軸支持体、５６…ロータリーエンコーダ、５８…反転歯車、６０…カム部材、６０ａ…カム溝、６２Ａ，６２Ｂ…偏心錘歯車（偏心部材）、６４…偏心錘。

Claims

回転駆動源からの回転力が伝達されて所定の回転中心線の回りに回転する回転部材と；
回転部材において回転中心線に対し対称に配置され、試料を保持した装置を上記回転中心線と交差する面内に配置されるよう夫々が着脱可能に支持し、回転部材の回転により回転中心線の周囲を公転する少なくとも１対の試料台と；
回転部材に対し少なくとも１対の試料台を所定の第１の回転角位置と所定の第２の回転角位置との間で相互に正反対の方向に回動させる試料台回動機構と；そして、
回転部材の回転中心線に対し対称に配置されていて、夫々が回転部材に回転可能に設けられていて、夫々が夫々の回転中心線に対し偏心した偏心錘を有しており、試料台回動機構による少なくとも１対の試料台の夫々の第１の回転角位置と第２の回転角位置との間の回動により回転し、夫々の試料台の第１の回転角位置及び第２の回転角位置への配置により夫々の偏心錘を回転部材の回転中心線と夫々の回転中心線とを通過する直線上で回転部材の回転中心線から夫々の回転中心線よりも外側に配置する少なくとも１対の偏心部材と、を備えている、
ことを特徴とする遠心力発生装置。
前記回転部材は前記回転中心線に沿った正反対の方向を向いている上面及び下面を有しており、
前記回転駆動源が前記回転部材の上方に配置されているとともに前記１対の試料台が前記回転部材の前記上面に配置されており、
前記回転駆動源が両方向に回転可能であり、
前記試料台回動機構が、前記回転部材の下方に配置され、両方向に回転可能な試料台回転駆動源を備えており、
前記回転部材の為の前記回転駆動源が動作を停止させている間に前記試料台回転駆動源は両方向に回転して前記少なくとも１対の試料台の夫々の前記第１の回転角位置と前記第２の回転角位置との間の回動を行なわせ、
前記回転部材の為の前記回転駆動源が動作する間には前記試料台回動機構の為の前記試料台回転駆動源は動作しない、
ことを特徴とする請求項１に記載の遠心力発生装置。
前記回転部材の下面に前記回転中心線から離れて連結ピンが固定されており、
前記試料台回動機構が、前記回転中心線に対し同心的な仮想円上で所定の回転角度延出して前記連結ピンと協働するカム溝を有したカム部材を含んでおり、
前記回転部材の為の前記回転駆動源が動作を停止させている間に前記試料台回動機構の為の前記試料台回転駆動源が一方向及び他方向に回転することにより前記カム部材の回転方向の前記カム溝の一端及び他端を前記回転部材の下面の前記連結ピンに当接させる所定の回転角度の間で回動し、この間に前記１対の試料台は前記第１の回転角位置と前記第２の回転角位置との間で相互に正反対の方向に回動し、また前記１対の偏心部材は１回転し前記偏心錘を前記回転中心線の径方向において相互に正反対の方向に向け、
前記回転部材の下面と前記カム部材の上面との間にはクラッチ部材が介在されていて、
前記クラッチ部材は、前記回転部材の為の前記回転駆動源が動作を停止させている間には前記回転部材の下面と前記カム部材の上面との間の回転力の伝達を行なわず、前記回転部材の為の前記回転駆動源が動作中には前記回転部材の下面と前記カム部材の上面との間の回転力の伝達を行う、
ことを特徴とする請求項２に記載の遠心力発生装置。
前記試料台回動機構が、前記回転部材の下方に配置され前記回転部材と同心的に回動可能な試料台回転駆動歯車と、前記回転部材の下面側において前記１対の試料台の一方の回転中心軸に同心的に固定され前記試料台回転駆動歯車と噛み合わされた回転力入力歯車と、前記回転部材の下面側において前記１対の試料台の他方の回転中心軸に同心的に固定された回転力入力歯車と、前記回転部材の下面に回転自在に支持され前記他方の試料台の前記回転中心軸の前記回転力入力歯車及び前記試料台回転駆動歯車と噛み合わされた反転歯車と、備えており、
前記カム部材は前記試料台回転駆動歯車の上面に固定されており、
前記１対の偏心部材が、夫々が偏心錘を伴っていて前記回転部材の下面側において前記１対の試料台の前記回転力入力歯車に噛み合った前記１対の偏心錘歯車を有していて、
前記回転部材の為の前記回転駆動源が動作を停止させている間に前記試料台回動機構の為の前記試料台回転駆動源が前記試料台回転駆動歯車を一方向及び他方向に回動させることにより前記試料台回転駆動歯車は前記カム部材の回転方向の前記カム溝の一端及び他端を前記回転部材の下面の前記連結ピンに当接させる所定の回転角度の間で回動し、この間に前記１対の試料台の前記回転力入力歯車は前記第１の回転角位置と前記第２の回転角位置との間で相互に正反対の方向に回動し、また前記１対の偏心部材の前記偏心錘歯車は１回転し前記偏心錘を前記回転中心線の径方向において相互に正反対の方向に向け、
前記クラッチ部材は、前記回転部材の為の前記回転駆動源が動作を停止させている間には前記回転部材の下面と前記カム部材の上面との間の回転力の伝達を行なわず、前記回転部材の為の前記回転駆動源が動作中には前記回転部材の下面と前記カム部材の上面との間の回転力の伝達を行う、
ことを特徴とする請求項３に記載の遠心力発生装置。
前記試料を保持した装置は、
遠心分離される流体試料が導入され、導入された流体試料に第１の回転角位置で第１遠心力が負荷されたときに上記第１遠心力により上記流体試料が流出する流体試料出口を有する試料導入路と、
上記第１遠心力により試料導入路の流体試料出口から流出した流体試料が流入される流体試料入口を有しており、流体試料入口から流入した上記流体試料に負荷された上記第１遠心力により上記流体試料から複数の成分が分離され、上記複数の成分が積層する分離成分積層路と、そして、
試料導入路の流体試料出口と分離成分積層路の流体試料入口との間に位置する分離成分入口を有しており、第２の回転角位置で第２遠心力が負荷されたときに分離成分積層路中の積層されている上記複数の成分の中の残りの成分から分離されて採取される分取路と、
を備えている遠心分離分取装置である、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の遠心力発生装置。