JPS5927626B2 - 遠心分離機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 血液の細胞を顕微鏡のスライド上に沈着させるための種
々の装置が知られている。

これらの装置の中には、米国特許第３，７０５，０４８
号および同第３，９０６，８９０号各明細書に記載され
ている装置が含まれる。これらの装置はスライドを該ス
ライド自体の表面に垂直な軸線のまわりに回転させ、そ
れによりスライド上に沈着した血液が遠心力によりスラ
イドの表面を横切つて駆動されそれにより試料の血液細
胞が広域に公布せしめられる。このような装置は血球算
定およびそれに類似したことを行なうための比較的迅速
で均一な技術を提供している。その他の用途では、スラ
イド上の細胞の濃縮をより大きくしかつその細胞を若干
扁平にしてそれらの細胞の構造をさらに容易に確認でき
るようにすることが望ましい。

この目的のための一つの装置はシヤンドンーエリオツト
による「シトスピン］（ＣｙｔＯｓｐｉｎ）の商品名で
入手可能でありかつ販売されている。このような装置は
外周部が顕微鏡のスライドを受け入れるようになつた垂
直壁体を規制するようなわん型の遠心分離機ロータを使
用している。沈降せしめられるべき試料を保持するため
の室がスライドに対向して半径方向に配置され、１枚の
沢紙が各々の室とスライドとの間に挿置されている。淵
紙の穴が室の出口オリフイスの上に配置されそれにより
該室の中に導入された流体の細胞が遠心分離作用をうけ
たときスライドに向つて駆動される。済紙は沈降せしめ
られた細胞が遠心分離作用をうけた後に所定位置に留ま
ることができるようにスライドの表面から過剰の流体を
抜き取る機能を果す。不幸にも、戸紙は有害な作用を有
している。

淵紙は流体を非常に迅速に吸収するので、細胞は出口オ
リフイスを包囲する済紙の周囲の端縁の中に文字どおり
「吸収」されかつ流体により運ばれ、比較的小数の細胞
がスライド自体に向つてペレツトになり、すなわち、沈
降する充分な時間を有することになる。また、済紙が流
体の大部分を吸収するので、スライド上に残る細胞は乾
燥する傾向を有している。一般的には、作用させた遠心
力が細胞の浸透圧を越えない限り細胞は円くされた状態
を維持する傾向を持つているので、細胞を湿つている間
に沈降させることがさらに望ましい。濾紙を使用したと
きに遭遇する他の一つの問題は使用可能な試料の容積が
比較的に小さいことである。この理由から、通常、単一
の試料の細胞のみを所定のスライド上に沈着させること
ができる。単一のスライド上への多数の試料を沈降させ
ることによる細胞の蓄積はその実施が不可能でないにし
ても困難である。シヤンドンーエリオツトの装置に類似
した装置が「ＩＩＴＩｒｌｕｎＯｒＯｇｙ」 １９６５
年９月４０３頁にシ一．エフ．トリ一氏等により「細胞
拡散剤（ＣｅｌｌＳｐｒｅａｄｓ）を調製するための装
置」と題する論文に記載されている。

シ一．エフ．トリ一氏等はもしもスライド（および済紙
）に作用する遠心力が不充分であれば大部分の細胞が戸
紙の中に吸いこまれると記載している。また、シ一．エ
フ．トリ一氏等は逆に力または圧力が大き過ぎると、そ
のような調製物を短い時間（１５分）で乾燥するのが阻
止されることになると記載している。従つて、スライド
上に粒子の拡散物を調整するための先行技術の装置は能
力に限界がありかつ完全に満足なものではない。これら
の支障の大部分を回避するように構成された遠心分離機
のロータがジエイ．ダブリユ一．ボエツケル氏等により
１９７９年２月２８日に出願されかつ本発明と同一の譲
渡人に譲渡された係属中の米国特許出願第１５，９１１
号明細書に記載されかつ特許請求中である。

このロータにおいては、導管装置が過剰の流体を抜き取
るために各々の室に連絡しておりかつロータボスに連結
されかつ流体回転シールを介して好適な真空発生源に連
結されている。この先行技術による装置は全般的には極
めて満足なものであるが二つの不利点を持つている。一
つの不利点は各々の真空ラインを使用していないときに
個々に密封しなければならないかまたは真空が望ましく
ない点まで減少せしめられるかもしれないことである。
第二の問題としては、各室中の流体が全般的に上方に吸
引されるので、流体が屡々排出ライン、すなわち、排出
導管の内部の凹部に捕捉されそれにより遠心分離操作の
ために新しいスライドが配置されるとき、前回の操作に
使用されたスライドからの流体のうちの一部が落下して
戻り新しいスライドを汚染することである。本発明によ
れば、これらの先行技術の不利点の多くは、沈着面上の
取り外し可能な室中に配置された試料中に懸濁している
粒子を沈着させるための遠心分離機であつて、各々が垂
直方向に配置された前記沈着面の一つおよび前記室の一
つを受け入れるようになつた円周方向に配置された領域
を規成する半径方向の内壁部を有するわん型のロータを
備え、前記の各々の室は円周方向の領域中に半径方向に
配置されかつ該各々の室と組み合わされた沈着面と取り
外しできるように係合するための出口オリフイスを有し
、それにより試料を沈着面と接触した状態で保持し、さ
らに前記ロータを装着するための中空駆動シヤフトと、
前記中空駆動シヤフトを回転させるための装置と、各々
の前記室から流体を除去するために各々の前記室と中空
１駆動シヤフトとを取り外しできるように相互に接続す
るためのチユーブ装置とを備えた遠心分離機によつて回
避することができる。

真空発生源が中空駆動シヤフトに接続され、かつ中空，
駆動シヤフトはロータ自体の下方に配置されている。

各々の室に半径方向に外方へのばねの扁位力を作用させ
てそれにより各々の前記室と沈着面とを漏洩を生じない
ように接触した状態を維持、すなわち、保証するために
板ばねがロータに固定されている。さらに、前記室のう
ちの反応する一つの室に流体を連通させるために可撓性
の導管、すなわち、チユーブの一方の端部がばね装置に
より支持されている。ロータにはばね装置と協働するリ
ング状の内側フランジが形成されており、それにより試
料室が存在しない場合にばね装置が可撓性のチユーブを
しめつけるようになつている。本発明の好ましい型式に
おいては、各室と接触しているチユーブの端部が該室と
液密接続を維持するために接触ノズルを備えている。こ
の装置では、各々の室から過剰の流体が除去されかつ下
向きに抜き取られる。

いかなる流体も一たん除去されると各々の室の中に逆戻
りしてその後の遠心分離操作中の新しいスライドを汚染
することは事実上不可能である。さらに、もしもいずれ
かの室が所定位置に配置されていないとすれば、その室
を所定位置に維持するためのばねが外方に延びてその室
に接続された真空ラインを閉ざすようになつている。こ
れは使用中の室に適正な真空を作用させることを保証す
る。本発明のさらに他の利点および特徴は添付図面に関
する以下の説明から明らかとなろう。

第１図には本発明により構成された遠心分離機の横断面
を例示した。

この遠心分離機の特定の細部は本発明の本来の部分では
ないので図示していない。細胞洗滌装置または小型の実
験室用の遠心分離機に代表的に用いられているような任
意の好適なハウジングを使用することができる。とにか
く、遠心分離機はシヤシ１０を有しており、このシヤシ
１０には、ローラ駆動組立体および遠心分離機のロータ
が固定されている。このようにして、遠心分離機駆動組
立体の装着板１２が例えば弾性材料で形成された慣用の
型式の振動装着部材１４によりシヤシ１０に弾溌的に取
りつけられている。これは機械的な振動がシヤシ１０に
伝達されないようにシヤシ１０から装着板１２を隔離す
る役目をする。装着用円錐形部材１６を装着板１２に例
えば溶接により固定することができる。装着用円錐形部
材１６は中央開口部１８を有しており、この中央開口部
１８の中に駆動カートリツジ組立体２０が固定されてい
る。駆動カートリツジ組立体２０はフランジ２２を開口
部１８に隣接した装着用円錐形部材１６の下側に例えば
溶接することにより該装着用円錐形部材に固定されてい
る。駆動カートリツジ組立体２０は内部に中空の駆動シ
ヤフト２６が装着されている外側スリーブ２４を含んで
いる。中空駆動シヤフト２６は例えば軸受２８により外
側スリーブ２４の内部に装着されている。軸受２８は好
適な「Ｃ」形リング３０および波形座金３２により所定
位置に固定されている。中空駆動シヤフト２６の外側部
は該シヤフトの軸受２８への装着を容易ならしめかつ該
シヤフトの軸線方向の移動を阻止するためにその下側が
適当に切り取られている。中空駆動シヤフト２６の下側
部分は該下側部分に固定された駆動滑車３４を有しかつ
ベルトにより，駆動される。このベルトはモータ４０の
駆動滑車３８により駆動される。モータ４０は装着板１
２に装着することができる。中空駆動シヤフト２６の最
下端部は固定シール４２の内部で回転せしめられる。固
定シール４２には好適な真空吸入管路（ＶａｃｕＬｌｎ
ｌｔａｋｅＯｆｆｌｉｎｅ） ４３が取りつけられてい
る。真空吸入管路４３は順次好適な真空発生源（図示せ
ず）に接続されている。ロータ４４が駆動シヤフト２６
の最土端部に取り外しできるように装着されている。

これはロータ４４を底部４６および側壁部４８を有する
わんのような形状に形成することにより達成される。ロ
ータ４４の内側壁部４８には、垂直方向に向きかつ円周
方向に隔置されたみぞ穴４９が形成されている。以下説
明するように、みぞ穴４９は顕微鏡のスライドのような
沈着面５０および試料ホルダー５２（第３図参照）を収
納するようになつている。前述したロータはジエイ．ダ
ブリユ一．ボエツケル氏等による米国特許出願明細書に
記載されているロータと類似している。ロータ４４の底
部４６の中央部分にはボス５６が形成され、またボス５
６には２本のピン６４が装着されている。

ボス５６は中空駆動シヤフト２６の上端部にわたつて配
置されかつロータ４４の１駆動を容易ならしめるために
内部に形成されかつピン６４と係合するように配置され
た穴６５を有する装着用つば６２の上に支持されている
。収集キヤツプ、すなわち、収集ボス７０がロータ４４
の底部４６のボス５６に対し清掃のために迅速に取り外
しできるように摩擦嵌合される他の好適な装置により固
定されている。収集ボス７０はボス５６と協働して中空
１駆動シヤフト２６と連絡する中央真空凹陥部７２を形
成している。このようにして、中空，駆動シヤフト２６
を通じて凹陥部７２に真空を作用させることができる。
オリフイス７４が凹陥部７２の周囲に収集ボス７０の壁
体中を半径方向に僅か上向きに延びるように形成されて
いる。前述したように、試料ホルダー５２は前記のジエ
イ．ダブリユ一．ボエツケル氏等による米国特許出願に
記載されている態様と類似の態様でスライド、すなわち
、沈着面５０と接触するようになつている。

この目的のため（こ、「０」リングまたは類似の装置７
８が顕微鏡のスライド５０と接触するように試料ホルダ
ー５２の半径方向の外面に形成された凹陥部の中にはめ
こまれておりかつスラード５０と試料ホルダー５２との
間にシールを形成している。試料室８０自体は該試料室
の土側壁体を通じて流体試料を導入させるために試料ホ
ルダー５２の内部に形成され、かつ遠心分離中の壁体の
作用を最小限にとどめるために半径方向に外方にフレア
がつけられている。試料室８０の頂部を閉鎖するために
、プラグ８４を使用することができる。以上説明したが
、試料ホルダー５２は前記ジエイ．ダブリユ一．ボエツ
ケル氏等による米国特許出願明細書に記載されているホ
ルダーと実質的に同じである。本発明によれば、穴８６
（第３図）が試料ホルダー５２の幅方向（半径方向）の
寸法に沿つて形成されており、かつ穴８６の中にチユー
ブ、すなわち、カニユーレ８８が滑動しうるように配置
されている。

カニユーレ８８の接触端部は該カニユーレを試料室８０
からの流体の抜き取りに使用できるようにするためにみ
ぞ穴の形状に形成するかまたは勾配をつけるかまたはそ
の他の形状に形成することができる。勾配の角度は抜き
取られる流体の量を決定する。従つて、大きい角度（鋭
く尖つたカニユーレ）の場合には多量の流体が残り、一
方小さい角度（鈍く尖つたカニユーレ）の場合には流体
の大部分が抜き取られる。カニユーレ８８の長さは一方
の端部がスライド５０と接触しかつ他方の端部が試料ホ
ルダー５２の裏面（半径方向の内面）に形成された凹陥
部９０の領域まで延びるように選択されている。「０」
リングシール９１は好適な弾性材料で形成されたノズル
９２と接触させることができるように、凹陥部９０の中
に配置されている。ノズル９２には（グロメツトの性質
を持たせるために）環状のみぞ穴９３が形成されている
。ノズル９２は板ばね９４の端部に形成された穴の内部
に配置されるようになつており、その際みぞ穴９３が板
ばね９４の端部の穴の端縁と係合してそれによりノズル
９２が板ばね９４に適宜装着される。ノズル９２自体は
後側ニツプル９６を有している。チユーブ１００のよう
な可撓性の連結装置がニツプル９６とニツプル１０２と
を相互に接続している。ニツプル１０２は収集ボス７０
中に形成されたオリフイス７４の中に押しこみによりは
めこまれる。従つて、スライド５０の付近から流体を抜
き取るために可撓性チユーブ１００を通じてカニユーレ
８８に、また試料室８０自体に真空を作用させることが
できる。収集ボス７０の最上部には穴１０４が形成され
ている。穴１０４はクランプノブ１０６を収納するため
にねじ切りされている。クランプノブ１０６は穴１０４
と係合するためにねじ切りされた植込みボルトを有して
いる。クランプノブ１０６は個々の板ばね９４を含むス
パイダ状の型打ちされたばね１０８を固定している。そ
れぞれの板ばね９４は各々の試料ホルダー５２およびみ
ぞ穴４９のそれぞれの位置に配置されている。単一の型
打ちされたばねが図面に例示されているが、個々の板ば
ねを同様に使用することができる。個個のばね９４は全
体として「Ｃ」字形にたわみかつスライド５０（沈着面
）に対向する位置に試料ホルダー５２を維持しかつノズ
ル９２を「Ｏ」リングシール９１に押しつけて後述する
ように液密シールを維持するために充分な圧力を作用さ
せるように形成されている。作動中、各々の試料ホルダ
ー５２はスライド５０と対向して配置される。

そのとき、一度に１個づつ、各々の板ばね９４を操作す
る人の指で引込めて（圧縮する）試料ホルダー５２およ
びスライド５０の組合せをみぞ穴４９（試料室内位置）
の中に導入する。その後、板ばね９４を釈放する。これ
により板ばね９４がノズル９２を介して試料ホルダー５
２の背面を押圧しかつシール９１と係合するように作用
させることができる。さらに、本発明によれば、図面に
例示したように板ばね９４を試料ホルダー５２に接触す
るように圧縮された位置に移動させることにより可撓性
チユーブ１００が開口する。

もしも試料室８０が設けられていなければ、板ばね９４
はチユーブ１００をリング形フランジ７６に対して押圧
して、それにより該チユーブをしめつけて該チユーブを
通じて真空が作用するのを阻止する。このようにするこ
とによりすべての真空吸引管路４３にかかる負荷が減少
せしめられかつ異なつた数の試料室を収納するための自
動装置が得られる。ロータが回転せしめられるとき、真
空吸引管路４３から中空駆動シヤフト２６、収集ボス７
０、可撓性チユーブ１００、ノズル９２およびカニユー
レ８８を通じて種々の試料室８０の中の所望されたそれ
ぞれの試料室に真空を作用させることができる。

遠心力により、カニユーレ８８が顕微鏡のスライド５０
に接触するように滑動する。これによりカニユーレの長
さに対する異なる製造公差をも許容することが容易にな
りかつ大抵の場合においてカニユーレの適正な位置決め
を保証することができる。前記のジエイ．ダブリユ一．
ボエツケル氏等による米国特許出願明細書に記載されて
いるように、試料は代表的にはスライド５０上に沈着さ
れるべき血液および血液細胞懸濁液である。

この用途に対しては、遠心分離機は代表的には毎分５〜
６，０００回転するように作動せしめられるが、所望さ
れる結果の如何により異なる回転速度も用いることがで
きる。細胞が一たんスライド上に沈着せしめられると、
真空吸引管路４３を介して真空を作用させて実質的には
細胞を含まない任意の上澄み液（血液の場合には血漿）
を取り出す。回転する中空シヤフト２６に対してシール
４２を使用しているため、この時間中、遠心分離機を連
続して作動させることができる。上澄み液を取り出した
後、所望によりスライドを乾燥させるために回転操作を
続けることができる。いかなる場合でも、細胞の沈着（
および乾燥）後、ロータを停止させかつスライドを取り
外して湿つているかまたは乾燥しているかを検査するこ
とができる。

本発明の特定の利点は前回の遠心分離操作時の上澄み液
が真空ライン、すなわち、真空チユーブ中に捕捉されて
残存して次回の遠心分離操作時の上澄み液を汚染する可
能性が殆どないように、流体除去管路を通じて土澄み液
を下方に抜き取ることである。いかなる捕捉された流体
も重力により試料ホルダーから落下する。すべての流体
ラインが実質的に試料ホルダーの下に配置される。以上
、粒子をスライド上またはその表面上に沈着させること
ができる比較的簡単な遠心分離機について記載した。

この装置は試料室を適正に位置決めし、任意の使用され
ていない試料室に至る真空管路を閉鎖しかつ真空装置か
らの引続いておこる試料間の汚染を減少させる。

【図面の簡単な説明】

第１図は懸濁した粒子をスライド上に沈着させるための
本発明により構成されたわん型の遠心分離機のロータの
部分平面図、第２図は第１図に示したわん状のロータを
含む遠心分離機駆動組立体を一部断面で示した立面図、
かつ第３図は第１図に示したロータの一部欠載側両立面
図であり、一つの場合として真空ラインと接触している
単一の室を例示しかつ他の一つの場合として真空管路が
板ばねによりしめつけられた位置にあつて室と接触して
いない状態を例示した図である。 １０・・・・・・シヤシ、１２・・・・・・装着板、１
４・・・・・・振動装着部材、１６・・・・・・装着用
円錐形部材、２０・・・・・・，駆動カートリツジ組立
体、２４・・・・・・外側スリーブ、２６・・・・・・
中空駆動シヤフト、２８・・・・・・軸受、３０・・・
・・・「Ｃ」形リング、３２・・・・・・座金、３４，
３８・・・・・・駆動滑車、４０・・・・・・モータ、
４２・・・・・・シール、４３・・・・・・真空吸引管
路、４４・・・・・・ロータ、４６・・・・・・底部、
４８・・・・・・側壁部、４９・・・・・・みぞ穴、５
０・・・・・・スライド、５２・・・・・・試料ホルダ
ー、５６・・・・・・ボス、７０・・・・・・収集ボス
、７２・・・・・・凹陥部、７４・・・・・・オリフイ
ス、７６・・・・・・環状リング、７８・・・・・・「
０」リング、８０・・・・・・試料室、８４・・・・・
・プラグ、８８・・・・・・チユーブ（カニユーレ）、
９１・・・・・・「０」リングシール、９２・・・・・
・ノズル、９４・・・・・・板ばね、１００・・・・・
・チユーブ、１０６・・・・・・クランプノブ、１０８
・・・・・・スパイダ状ばね。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 試料中に懸濁している粒子を沈着面上に沈着させる
   ための遠心分離機が、円周辺に沿つて内側に配置された
   複数個のみぞ穴を有する側壁部を備えたロータであつて
   該みぞ穴の各々が前記沈着面を一つずつ収容するように
   されさらに該みぞ穴の各々が出口オリフィスを備えた試
   料室を有する試料ホルダーを着脱可能に収容するように
   されていて該室と前記沈着面の一つとが着脱可能に係合
   するようにされていることによつて前記試料が前記沈着
   面の一つと接触しながら前記室内に保持されるようにし
   たロータと、該ロータを装着するための該ロータの直ぐ
   下方に配置された中空駆動シャフトと、該駆動シャフト
   を回転させるための装置と、複数個のチューブ装置であ
   つてその各々が前記室の別々の一つずつの室と着脱可能
   に連接するようにされ該チューブ装置を介して前記室と
   前記中空駆動シャフトの内部の中空部分とが相互に連通
   されて前記沈着面の一つと接触している前記室のいずれ
   からも流体を前記中空の内部へ除去させうるようにした
   チューブ装置とを備えていることを特徴とする遠心分離
   機。 ２ 前記中空駆動シャフトの中空の内部に真空を作用さ
   せるための前記中空駆動シャフトの内部の中空部分と連
   通する装置を含むことを特徴とする特許請求の範囲第１
   項に記載の遠心分離機。 ３ 前記中空駆動シャフトの上端部に固定されて真空凹
   陥部を規制する収集キャップと、前記収集キャップ中に
   形成された複数のオリフィスと、各各のオリフィスの位
   置において前記収集キャップに固定された外方に延びる
   板ばねと、一方の端部がそれぞれ一つのオリフィスに連
   結され且つ他方の端部がそれぞれの板ばねにより半径方
   向に外方に偏位せしめられていて一つの室の内部との除
   去されるべき流体の連通を容易ならしめる複数個の可撓
   性チューブとを含むことを特徴とする特許請求の範囲第
   １項または第２項に記載の遠心分離機。 ４ 各々の前記チューブの他方の端部が前記室の内部と
   連通されて流体の除去を可能とするためのノズルを備え
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第３項に記載の
   遠心分離機。 ５ 前記収集キャップは前記みぞ穴内に試料室を有する
   試料ホルダーが配置されていないときには前記板ばねの
   それぞれの１個ずつが前記チューブの各々を閉塞するた
   めの挟握面となるリング状のフランジを有する形状であ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第４項に記載の遠心
   分離機。 ６ 各々の前記みぞ穴は当該みぞ穴内に一つの試料室と
   沈着面とを位置決めするための半径方向で内方に延びる
   フランジによつて規制されていることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項または第５項に記載の遠心分離機。 ７ 試料中に懸濁している粒子を沈着面上に沈着させる
   ための遠心分離機が、円周辺に沿つて内側に配置された
   複数個のみぞ穴を有する側壁部を備えたロータであつて
   該みぞ穴の各々が前記沈着面を一つずつ収容するように
   されさらに該みぞ穴の各々が出口オリフィスを備えた試
   料室を有する試料ホルダーを着脱可能に収容するように
   されていて該室と前記沈着面の一つとが着脱可能に係合
   するようにされていることによつて前記試料が前記沈着
   面の一つと接触しながら前記室内に保持されるようにし
   たロータと、該ロータを装着するための該ロータの直ぐ
   下方に配置された中空駆動シャフトと、該駆動シャフト
   を回転させるための装置と、複数個のチューブ装置であ
   つてその各々が前記室の別々の一つずつの室と着脱可能
   に連接するようにされ該チューブ装置を介して前記室と
   前記中空駆動シャフトの内部の中空部分とが相互に連通
   されて前記沈着面の一つと接触している前記室のいずれ
   からも流体を前記中空の内部へ除去させうるようにした
   チューブ装置と、前記中空駆動シャフトの中空の内部に
   真空を作用させるための前記中空駆動シャフトの内部の
   中空部分と連通可能な装置と、前記室の各々に半径方向
   外方に向う偏位力を作用させることにより各々の前記室
   と該室に対応する沈着面とを漏洩を生じないように接触
   させることを保証するための前記中空駆動シャフトに固
   定された偏圧装置とを含むことを特徴とする遠心分離機
   。 ８ 各々の前記チューブ装置が可撓性を有していて且つ
   前記試料室のうちの該チューブ装置と対応する室が前記
   みぞ穴のうちの一つのみぞ穴内に配置されたときに前記
   室との流体の連通を容易ならしめるために前記チューブ
   装置が一方の端部を前記偏圧装置によつて支持されてい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第７項に記載の遠心
   分離機。 ９ 前記ロータは前記偏圧装置と前記室のうちの一つの
   室とが係合していないときには前記偏圧装置が当該室の
   配置されるべき前記みぞ穴に配置された可撓性チューブ
   を挟握して該チューブを閉塞するように作用するための
   リング状の内側フランジを有する形状であることを特徴
   とする特許請求の範囲第８項に記載の遠心分離機。