JPWO2018131605A1 - 遠心分離容器及び遠心分離装置 - Google Patents

Abstract

遠心分離装置１の遠心分離容器２は、回転軸Ｘを基準として被処理液供給口５０よりも遠位側に配置される遠位領域５２及び被処理液供給口５０よりも近位側に配置される近位領域５３を含み、近位領域５３に被処理液排出口５１が設けられている分離部４０と、遠位領域５２よりも遠位側に配置され且つ連通路４２を介して遠位領域５２の遠位端部５２ａに連通されており、被処理液中の遠沈される分散質を分散させる回収液によって満たされる回収部４１と、を備える。

Description

本発明は、遠心分離容器及び遠心分離装置に関する。

特許文献１に記載された遠心分離装置は、全血から赤血球成分を遠心分離する遠心分離容器としての処理室を備える。処理室は、全体として扁平であり、相対的に幅狭な下方部分と相対的に幅広な上方部分とを有し、上縁の両端に位置する上方部分の両肩部は、両肩部の間の中間部及び下方部分よりも回転軸から遠位に配置されている。下方部分には、処理される全血の供給口が設けられており、上方部分の両肩部及び中間部には排出口が設けられている。

処理室の下方部分に供給された全血の赤血球成分は回転軸から最も遠位に配置されている上方部分の両肩部に収集され、収集された赤血球成分は両肩部に設けられている排出口を通して回収される。一方、残余の成分（血漿成分）は、上方部分の中間部に収集され、収集された残余の成分は中間部に設けられている排出口を通して回収される。

日本国特公昭６３−１４６２８号公報

特許文献１に記載された遠心分離装置では、処理室の上方部分の中間部に収集されている残余の成分は、中間部の排出口に接続されたポンプによって中間部の排出口から吸い出され、上方部分の両肩部に収集されている赤血球成分は、例えば下方部分に全血が追加で供給されることによって、両肩部の排出口から押し出される。このとき、処理室の内部に流れが生じるが、両肩部に収集されている赤血球成分と中間部に収集されている残余の成分とを隔てるものはなく、処理室の内部に生じた流れに乗って、中間部の排出口に赤血球成分が流入し、又は両肩部の排出口に残余の成分が流入し、分離効率が低下する虞がある。

本発明は、上述した事情に鑑みなされたものであり、分離効率を高めることが可能な遠心分離容器及び遠心分離装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様の遠心分離容器は、回転軸まわりに旋回される遠心分離容器であって、上記回転軸を基準として被処理液供給口よりも遠位側に配置される遠位領域及び上記被処理液供給口よりも近位側に配置される近位領域を含み、上記近位領域に被処理液排出口が設けられている分離部と、上記遠位領域よりも遠位側に配置され且つ連通路を介して上記遠位領域の遠位端部に連通されており、被処理液中の遠沈される分散質を分散させる回収液によって満たされる回収部と、を備える。

本発明の一態様の遠心分離装置は、上記遠心分離容器と、上記遠心分離容器を保持し且つ回転軸まわりに上記遠心分離容器を旋回させる駆動部と、上記回転軸上に設置されるロータリージョイントを介して上記遠心分離容器の上記分離部に設けられている上記被処理液供給口及び上記被処理液排出口に接続され、上記遠心分離容器に対して上記被処理液を給排する被処理液給排部と、を備える。

本発明によれば、分離効率を高めることが可能な遠心分離容器及び遠心分離装置を提供することができる。

本発明の実施形態を説明するための、遠心分離装置の一例の模式図である。 本発明の実施形態を説明するための、ロータリージョイントの一例の縦断面の模式図である。 図２のロータリージョイントの軸側供給流路及び筒側供給流路並びに供給連通流路を含む横断面の模式図である。 ロータリージョイントの供給連通流路から筒側供給流路に流入する被処理液の挙動を示す模式図である。 ロータリージョイントの供給連通流路から筒側供給流路に流入する被処理液の挙動を示す模式図である。 図２のロータリージョイントの軸側排出流路及び筒側排出流路並びに排出連通流路を含む横断面の模式図である。 ロータリージョイントの筒側排出流路から排出連通流路に流入する被処理液の挙動を示す模式図である。 ロータリージョイントの筒側排出流路から排出連通流路に流入する被処理液の挙動を示す模式図である。 本発明の実施形態を説明するための、遠心分離容器の一例の縦断面の模式図である。 図１の遠心分離装置によって処理される被処理液の挙動を示す模式図である。 図９の遠心分離容器の変形例の縦断面の模式図である。 図９の遠心分離容器の変形例の横断面の模式図である。 本発明の実施形態を説明するための、遠心分離装置及び遠心分離容器の他の例の模式図である。 図１３の遠心分離容器の縦断面の模式図である。 図１３の遠心分離容器の横断面の模式図である。

図１は、本発明の実施形態を説明するための、遠心分離装置の一例を示す。

遠心分離装置１は、遠心分離容器２と、遠心分離容器２を回転軸Ｘまわりに旋回させる駆動部３と、旋回される遠心分離容器２に対して被処理液を給排する被処理液給排部４及びロータリージョイント５と、を備える。

駆動部３は、架台１０と、回転軸Ｘまわりに回転可能となるように架台１０によって支持されている回転テーブル１１と、回転テーブル１１を回転させるモータ１２とを有する。遠心分離容器２は、回転テーブル１１上において回転軸Ｘから離間した箇所に設置されており、回転テーブル１１がモータ１２によって回転されることにより、回転軸Ｘまわりに旋回される。なお、遠心分離容器２の設置数及び設置箇所は特に限定されないが、典型的には、図示の例のように複数の遠心分離容器２（図示の例では２つの遠心分離容器２）が回転軸Ｘを中心とする円周方向に等しい間隔をあけて設置される。

被処理液給排部４とロータリージョイント５とは送液管６Ａ及び送液管６Ｂによって接続されており、ロータリージョイント５と各遠心分離容器２とは送液管７Ａ及び送液管７Ｂによって接続されている。分散質を含む被処理液が被処理液給排部４からロータリージョイント５を介して遠心分離容器２に供給される。遠心分離容器２に供給された被処理液に含まれる分散質は、遠心分離容器２の旋回に起因する遠心力の作用下で分離される。そして、本例では、分散質が除かれた残余の被処理液が、遠心分離容器２からロータリージョイント５を介して被処理液給排部４に排出される。

図２はロータリージョイント５の構成を示す。

ロータリージョイント５は、回転軸Ｘ上に配置される軸体２０と、軸体２０に対して相対回転可能に軸体２０が挿通される筒体２１とを備える。軸体２０は、架台１０（図１参照）に固定されることによって不動に設置されている。一方、筒体２１は、回転テーブル１１（図１参照）に固定されており、回転テーブル１１上に設置されている遠心分離容器２と一体に回動される。

不動に設置される軸体２０と回転される筒体２１との間には、複数のベアリング２２が軸方向に異なる位置に配置されており、筒体２１はこれらのベアリング２２によって回転可能に支持されている。図示の例では、二つのベアリング２２が筒体２１の上端部と軸体２０との間及び筒体２１の下端部と軸体２０との間に配置されているが、ベアリング２２の配置数及び配置箇所は特に限定されない。ベアリング２２は、転がり軸受であってもよいし、すべり軸受であってもよく、すべり軸受である場合に、オイル又はグリースを必要とする給油式の軸受であってもよいし、無給油式の軸受であってもよいが、好ましくは無給油式の軸受である。ロータリージョイント５に流通される被処理液によってはオートクレーブ（高圧蒸気滅菌処理）がロータリージョイント５に施される場合があり、無給油式の軸受であれば、高温に晒された場合のオイル又はグリースの漏出がなくなり、オートクレーブが可能となる。

軸体２０には、軸体２０の内部を軸方向に延びる軸側供給流路３０及び軸側排出流路３１が設けられている。軸側供給流路３０の一端側の開口３０ａは、筒体２１の外に露呈する軸体２０の外面に形成されており、他端側の開口３０ｂは、二つのベアリング２２の間に位置する軸体２０の外周面に形成されている。軸側排出流路３１の一端側の開口３１ａは、軸体２０の上端面に形成されており、他端側の開口３１ｂは、二つのベアリング２２の間に位置する軸体２０の外周面に形成され、且つ軸体２０の外周面において軸側供給流路３０の開口３０ｂとは軸方向に離間した異なる位置に形成されている。軸体２０の上端面に形成されている軸側供給流路３０の開口３０ａには、被処理液給排部４に通じる送液管６Ａが接続され、軸側排出流路３１の開口３１ａには、被処理液給排部４に通じる送液管６Ｂが接続されている。

筒体２１には、筒体２１の内周面から外周面に亘って筒体２１を貫通する筒側供給流路３２及び筒側排出流路３３が設けられている。筒側供給流路３２は、軸側供給流路３０の開口３０ｂと軸方向に重なる位置に配置されており、筒側排出流路３３は、軸側排出流路３１の開口３１ｂと軸方向に重なる位置に配置されている。筒体２１の外周面に形成されている筒側供給流路３２の開口３２ａには、遠心分離容器２に通じる送液管７Ａが接続され、筒側排出流路３３の開口３３ａには、遠心分離容器２に通じる送液管７Ｂが接続されている。

軸体２０の外周面と筒体２１の内周面との間で軸側供給流路３０の開口３０ｂ及び筒側供給流路３２と軸方向に重なる位置には、供給連通流路３４が設けられている。供給連通流路３４は、軸体２０を中心とする環状に設けられており、軸側供給流路３０と筒側供給流路３２とは、筒体２１の回転にかかわらず、供給連通流路３４を介して互いに連通した状態に保たれる。

また、軸体２０の外周面と筒体２１の内周面との間で軸側排出流路３１の開口３１ｂ及び筒側排出流路３３と軸方向に重なる位置には、排出連通流路３５が設けられている。排出連通流路３５は、軸体２０を中心とする環状に設けられており、軸側排出流路３１と筒側排出流路３３とは、筒体２１の回転にかかわらず、排出連通流路３５を介して互いに連通した状態に保たれる。

供給連通流路３４及び排出連通流路３５は、筒体２１の内周面に設けられた環状の凹部によって形成されている。

軸体２０と筒体２１との間には複数のシール部材２３が設けられており、軸体２０と筒体２１との間に設けられている供給連通流路３４及び排出連通流路３５並びに二つのベアリング２２は、これらのシール部材２３によって互いに隔絶されている。シール部材２３は、例えば軸体２０及び筒体２１それぞれに摺接環が固定され、二つの摺接環が互いに摺接することによって構成される、いわゆるメカニカルシールであってもよいし、エラストマー等からなる環状のリップを軸体２０の外周面に摺接させる、いわゆるリップシールであってもよい。これらのシール部材２３は、ロータリージョイント５の条件、要求仕様、寸法等に応じて適宜選択可能である。

被処理液給排部４（図１参照）から供給される被処理液は、まず、軸側供給流路３０の開口３０ａを通して軸側供給流路３０に流れ込み、続いて供給連通流路３４を経て筒側供給流路３２に流入し、筒側供給流路３２から遠心分離容器２に送り出される。また、遠心分離容器２から排出された被処理液は、まず、筒側排出流路３３の開口３３ａを通して筒側排出流路３３に流れ込み、続いて排出連通流路３５を経て軸側排出流路３１に流入し、軸側排出流路３１から被処理液給排部４に送り出される。ロータリージョイント５を介して遠心分離容器２に対して被処理液が給排される間、筒体２１は遠心分離容器２と一体に一定方向に回動される。

筒体２１が回動され、軸体２０が不動に設置されることにより、軸体２０の軸側供給流路３０及び軸側排出流路３１を流れる被処理液には遠心力が作用せず、被処理液に含まれる分散質の軸側供給流路３０における滞留が抑制される。本例では、軸側排出流路３１に流れる被処理液は遠心分離容器２によって分散質が除かれた残余の被処理液であるが、例えば分離された分散質が分散されてなる分散液が軸側排出流路３１に流される場合には、軸側供給流路３０と同様に、被処理液に含まれる分散質の軸側排出流路３１における滞留も抑制される。一方、回動される筒体２１の筒側供給流路３２及び筒側排出流路３３は筒体２１の内周面から外周面に亘って筒体２１を貫通して延びており、すなわち遠心力の作用方向に延びていることから、分散質の筒側供給流路３２及び筒側排出流路３３における滞留もまた抑制される。

さらに、軸体２０の軸側供給流路３０及び軸側排出流路３１を流れる被処理液に遠心力が作用しないことから、軸体２０に作用する負荷が軽減され、軸体２０の細径化が可能となる。そして、シール部材２３がリップシールである場合に、軸体２０が細径化されることによって、軸体２０の外周面に摺接するリップの相対的な周速度は低下し、より高速な回転にも対応可能となる。

図３は、軸側供給流路３０及び筒側供給流路３２並びに供給連通流路３４の構成を示す。

被処理液を遠心分離容器２に向けて送り出す筒側供給流路３２は、軸体２０を中心とする放射方向であって、筒側供給流路３２と供給連通流路３４との接続部の中心、すなわち筒体２１の内周面に形成されている筒側供給流路３２の開口３２ｂの中心Ｏ１を通る放射方向Ｒ１に対し、筒体２１の回転方向Ｙとは反対のＰ１方向に傾斜されている。

図４及び図５は、供給連通流路３４から筒側供給流路３２に流入する被処理液の挙動を模式的に示し、特に、図４は、仮に筒側供給流路３２が放射方向Ｒ１に延びているとした場合の被処理液の挙動を示し、図５は、筒側供給流路３２が放射方向Ｒ１に対して筒体２１の回転方向Ｙとは反対方向に傾斜されている場合の被処理液の挙動を示す。

図４に示すとおり、仮に筒側供給流路３２が放射方向Ｒ１に延びているとした場合に、筒体２１の回動に応じて移動される筒側供給流路３２の開口３２ｂの移動方向と供給連通流路３４から開口３２ｂを通して筒側供給流路３２に流入する被処理液の流れ方向とのなす角度θ１は略９０°となる。このため、被処理液には、開口３２ｂの近傍にて比較的強いせん断が作用することになる。

一方、図５に示すとおり、筒側供給流路３２が放射方向Ｒ１に対して筒体２１の回転方向Ｙとは反対方向に傾斜されている場合には、筒体２１の回動に応じて移動される筒側供給流路３２の開口３２ｂの移動方向と供給連通流路３４から開口３２ｂを通して筒側供給流路３２に流入する被処理液の流れ方向とのなす角度θ２が９０°より大きくなる。換言すれば、開口３２ｂの移動方向と被処理液の流れ方向とが図４に示した場合よりも平行に近づく。さらに、筒側供給流路３２の放射方向Ｒ１に対する傾斜が筒体２１の回転方向Ｙとは反対方向であることにより、筒体２１の回動に応じて被処理液が筒側供給流路３２に円滑に流れ込む。これにより、開口３２ｂの近傍にて被処理液に作用するせん断が緩和され、被処理液に含まれる分散質の損壊が抑制される。

軸体２０に垂直な断面に表れる開口３２ｂ（筒側供給流路３２と供給連通流路３４との接続部）の両端のうち筒側供給流路３２の中心軸を挟んで軸体２０側とは反対側に位置する一端を外側端Ｅ１として、処理液に作用するせん断を抑制する観点から、筒側供給流路３２は、軸体２０を中心として外側端Ｅ１を通る円Ｃ１の外側端Ｅ１における接線Ｔ１に沿って延びていることが好ましい。

なお、被処理液は軸側供給流路３０から開口３０ｂを通して供給連通流路３４に流入し、開口３０ｂは、好ましくは図２及び図３に示すように、供給連通流路３４側に向けて断面積が漸増するテーパ状に形成される。これにより、被処理液が軸側供給流路３０から環状の供給連通流路３４に円滑に流入する。

図６は、軸側排出流路３１及び筒側排出流路３３並びに排出連通流路３５の構成を示す。

遠心分離容器２から排出された被処理液が流れ込む筒側排出流路３３は、軸体２０を中心とする放射方向であって、筒側排出流路３３と排出連通流路３５との接続部の中心、すなわち筒体２１の内周面に形成されている筒側排出流路３３の開口３３ｂの中心Ｏ２を通る放射方向Ｒ２に対し、筒体２１の回転方向Ｙと同じＰ２方向に傾斜されている。

図７及び図８は、筒側排出流路３３から排出連通流路３５に流入する被処理液の挙動を模式的に示し、特に、図７は、仮に筒側排出流路３３が放射方向Ｒ２に延びているとした場合の被処理液の挙動を示し、図５は、筒側排出流路３３が放射方向Ｒ２に対して筒体２１の回転方向Ｙに傾斜されている場合の被処理液の挙動を示す。

図７に示すとおり、仮に筒側排出流路３３が放射方向Ｒ２に延びているとした場合に、筒体２１の回動に応じて移動される筒側排出流路３３の開口３３ｂの移動方向と筒側排出流路３３から開口３３ｂを通して排出連通流路３５に流入する被処理液の流れ方向とのなす角度θ３は略９０°となる。このため、被処理液には、開口３３ｂの近傍にて比較的強いせん断が作用することになる。そして、排出連通流路３５に流入した被処理液は、軸体２０の外周面において開口３３ｂに相対する部位に正面から衝突することになる。

一方、図８に示すとおり、筒側排出流路３３が放射方向Ｒ２に対して筒体２１の回転方向Ｙに傾斜されている場合には、筒体２１の回動に応じて移動される筒側排出流路３３の開口３３ｂの移動方向と筒側排出流路３３から開口３３ｂを通して排出連通流路３５に流入する被処理液の流れ方向とのなす角度θ４が９０°より大きくなる。換言すれば、開口３３ｂの移動方向と被処理液の流れ方向とが図７に示した場合よりも平行に近づく。さらに、筒側排出流路３３の放射方向Ｒ２に対する傾斜が筒体２１の回転方向Ｙであることにより、筒体２１の回動に応じて被処理液が筒側排出流路３３から円滑に送り出される。これにより、開口３３ｂの近傍にて被処理液に作用するせん断が緩和され、排出連通流路３５に流入した被処理液の軸体２０の外周面との衝突も緩和される。本例では、筒側排出流路３３に流れる被処理液は遠心分離容器２によって分散質が除かれた残余の被処理液であるが、例えば分離された分散質が分散されてなる分散液が筒側排出流路３３に流される場合には、この分散液に含まれる分散質の損壊が抑制される。

軸体２０に垂直な断面に表れる開口３３ｂ（筒側排出流路３３と排出連通流路３５との接続部）の両端のうち筒側排出流路３３の中心軸を挟んで軸体２０側とは反対側に位置する一端を外側端Ｅ２として、処理液に作用するせん断を抑制する観点から、筒側排出流路３３は、軸体２０を中心として外側端Ｅ２を通る円Ｃ２の外側端Ｅ２における接線Ｔ２に沿って延びていることが好ましい。

なお、被処理液は排出連通流路３５から開口３１ｂを通して軸側排出流路３１に流入し、開口３１ｂは、好ましくは図２及び図６に示すように、排出連通流路３５に向けて断面積が漸増するテーパ状に形成される。これにより、被処理液が環状の排出連通流路３５から軸側排出流路３１に円滑に流入する。

次に、遠心分離容器２について説明する。図９は、遠心分離容器２の構成を示す。

遠心分離容器２は、遠心分離容器２に供給される被処理液に含まれる分散質を分離するための分離部４０と、分離された分散質を回収するための回収部４１と、分離部４０と回収部４１とを連通させる連通路４２とを備える。

分離部４０は、図示の例では円筒状に形成されており、分離部４０の中心軸Ｚが回転軸Ｘと略直交した状態で遠心分離容器２は回転テーブル１１（図１参照）上に設置される。なお、分離部４０の形状は、円筒状に限られるものではなく、例えば角筒状であってもよい。また、遠心分離容器２の設置状態は、分離部４０の中心軸Ｚが回転軸Ｘと略直交した状態に限られるものではない。例えば、分離部４０の中心軸Ｚが回転軸Ｘと略直交する状態に対して回転軸Ｘの軸方向に傾斜された状態で遠心分離容器２は回転テーブル１１上に設置されてもよく、さらには分離部４０の中心軸Ｚが回転軸Ｘと交差せずに回転軸Ｘに対してオフセットされた状態で遠心分離容器２は回転テーブル１１上に設置されてもよい。分離部４０の中心軸Ｚが回転軸Ｘに対してオフセットされることにより、回転軸Ｘ上に配置されるロータリージョイント５を避け、遠心分離装置１を大型化させることなく分離部４０を延長することができ、また、遠心分離容器２とロータリージョイント５とを接続する送液管７Ａ及び送液管７Ｂの取り回しも容易となる。

分離部４０には、被処理液供給口５０と、被処理液排出口５１とが設けられている。被処理液供給口５０には、ロータリージョイント５の筒側供給流路３２（図２参照）に通じる送液管７Ａが接続されており、一方、被処理液排出口５１には、ロータリージョイント５の筒側排出流路３３（図２参照）に通じる送液管７Ｂが接続されている。

被処理液供給口５０は円筒状の分離部４０の周壁に形成されており、分離部４０には、回転軸Ｘを基準として、被処理液供給口５０よりも遠位側に配置される遠位領域５２と、分離部４０の軸方向に遠位領域５２と隣り合い且つ被処理液供給口５０よりも近位側に配置される近位領域５３とが設けられている。そして、被処理液排出口５１は近位領域５３に設けられている。

遠心分離容器２に供給される被処理液は、被処理液供給口５０を通じて分離部４０に流れ込む。遠心分離容器２が回転軸Ｘまわりに旋回されることにより、分離部４０内の被処理液に含まれる分散質は遠心分離容器２の旋回に起因する遠心力の作用下で分離され、分離された分散質は分離部４０の遠位領域５２に沈降される。一方、分散質が除かれた残余の被処理液は分離部４０の近位領域５３に収集される。近位領域５３に収集された残余の被処理液は、被処理液が分離部４０に追加で流れ込むのに応じて、被処理液排出口５１を通じて分離部４０から排出される。

本例では、被処理液排出口５１に流れ込む残余の被処理液を濾過するフィルタ５４が分離部４０に設けられている。例えば被処理液排出口５１に流れ込む残余の被処理液の流速が分散質の沈降速度との関係で過大である場合などに分散質が被処理液に僅かに残留する可能性もあるが、残留した分散質はフィルタ５４によって被処理液から除去される。なお、分散質の沈降速度と被処理液の流速とが適切に調節され、又は被処理液に分散質が残留していても支障がない場合には、フィルタ５４は省略されてもよい。分散質の沈降速度は、例えば遠心分離容器２の旋回半径、遠心分離容器２の旋回角速度、被処理液の粘度等によって適宜調節可能である。

フィルタ５４の目詰まりを抑制する観点から、フィルタ５４は分離部４０の近位領域５３に設けられている。遠心力の作用下で近位領域５３に移動される分散質は主として比較的微細な粒子であり、フィルタ５４の目開きに対して微細な粒子はフィルタ５４の目詰まりを生じさせ難くい。好ましくは、近位領域５３に移動される分散質がフィルタ５４の目開きよりも微細な粒子となるよう、被処理液の流速及び分散質の沈降速度と、フィルタ５４の目開きとが適宜設定される。これにより、フィルタ５４の目詰まりが一層抑制される。さらに、フィルタ５４によって被処理液から除去された分散質には、分散質を遠位領域５２に沈降させる遠心力が依然として作用しており、フィルタ５４が近位領域５３に配置されていることによって、被処理液から除去された分散質のフィルタ５４への付着が抑制され、フィルタ５４の目詰まりが抑制される。

分離された分散質を回収するための回収部４１は、分散質が沈降される分離部４０の遠位領域５２よりも遠位側に配置されており、連通路４２を介して遠位領域５２の遠位端部５２ａに連通されている。そして、回収部４１は、分散質が分散可能な回収液によって満たされている。分離部４０の遠位領域５２に沈降された分散質は、遠心力の作用下で、遠位領域５２よりも遠位側に配置されている回収部４１に連通路４２を通って移動され、回収部４１内の回収液に分散される。

連通路４２は、遠心力の作用下での分散質の流通を許容し、且つ分離部４０内の被処理液及び回収部４１内の回収液の流通を抑制可能に構成され、連通路４２の長手方向に垂直な断面において、少なくとも連通路４２の断面積は、分離部４０の遠位領域５２及び回収部４１それぞれの連通路４２との接続部分の断面積よりも小さくされる。連通路４２が円管である場合に、連通路４２の直径は、分散質の粒子径等にもよるが、例えば１ｍｍ〜２ｍｍが適当である。

分離部４０の遠位領域５２に沈降された分散質を連通路４２に円滑に移動させる観点から、好ましくは、分離部４０の遠位領域５２は、連通路４２に向けて断面積が漸減するテーパ状に形成される。

回収液は、分散質が分散可能であれば特に限定されず、被処理液の母液と同一の液であってもよいし、異なる液であってもよいが、回収液の比重は、回収液の流れが遠心力と液の比重でうける相互作用により乱されない、すなわち、集められた分散質が乱流により分散質の回収に影響を及ぼす程度の舞いあがりが発生しない程度の濃度であって、遠心分離装置の回転数や非処理液の濃度に応じて適宜選択すればよく、非処理液と回収液の比重は略同等であることがより好ましい。

図１０は、遠心分離装置１によって処理される被処理液の挙動を示す。

遠心分離容器２を備える遠心分離装置１を用いた遠心分離処理では、まず、遠心分離容器２の回収部４１が回収液によって満たされている状態で、被処理液が遠心分離容器２の分離部４０に供給され、分離部４０が被処理液によって満たされる。このとき、分離部４０の中心軸Ｚが回転軸Ｘと略直交する状態に対して回転軸Ｘの軸方向に傾斜された状態で遠心分離容器２が回転テーブル１１上に設置されていることにより、分離部４０のエア抜きが容易となる。そして、分離部４０が被処理液によって満たされた後に、遠心分離容器２が回転軸Ｘまわりに旋回され、被処理液に含まれる分散質の遠心分離が開始される。遠心分離が開始された後は、被処理液は、連続的に又は間欠的に分離部４０に供給される。空の状態で旋回されている分離部４０に処理液が供給された場合には、空の分離部４０に流れ込んだ被処理液に含まれる分散質と分離部４０の内周面との衝突が緩衝されず、分散質が損壊する懸念があるが、遠心分離が開始される以前に分離部４０が被処理液によって満たされていることにより、分散質の保護が図られる。そして、遠心分離が開始されると、分離部４０に供給された被処理液に含まれる分散質は分離部４０の遠位領域５２に沈降される。

本例では、被処理液供給口５０が円筒状の分離部４０の周壁に形成されており、送液管７Ａが接続される被処理液供給口５０の継手部分５５及び送液管７Ａの少なくとも継手部分５５との接続部分は回転軸Ｘを中心とする放射方向と交差する方向に延びる。このため、図１０に示すように、継手部分５５及び送液管７Ａの接続部分を流通する被処理液には遠心力が作用し、被処理液に含まれる分散質は、この遠心力の作用下で継手部分５５及び送液管７Ａの接続部分の遠位側に寄せられており、分散質の分離が促進される。継手部分５５及び送液管７Ａの接続部分での分散質の分離を促進する観点から、被処理液供給口５０は、分離部４０の中心軸方向中央よりも遠位側に配置されていることが好ましい。これにより、被処理液供給口５０の継手部分５５及び送液管７Ａの接続部分を流通する被処理液に作用する遠心力が強められ、分散質の分離が一層促進される。

遠位領域５２に沈降された分散質は、遠心力の作用下で、遠位領域５２から連通路４２を通って回収部４１に逐次移動される。ここで、被処理液が分離部４０に追加で供給されることによって分離部４０内に被処理液の流れが発生する。仮に、遠位領域５２に沈降される分散質が引き続き遠位領域５２に貯留されるとすると、一旦は遠位領域５２に沈降された分散質が、発生した被処理液の流れによって巻き上げられ、近位領域５３側に移動されてフィルタ５４に捕捉されるか、又はフィルタ５４が省略される場合に被処理液排出口５１を通して排出されてしまう虞がある。これに対し、遠位領域５２に沈降された分散質が回収部４１に逐次移動されることにより、分離部４０内に発生した被処理液の流れによって分散質が巻き上げられることが抑制される。これにより、分散質の分離効率が高められる。

そして、回収部４１に移動された分散質は、回収部４１内の回収液中に濃縮された状態で回収部４１に貯留され、例えば回収部４１に貯留可能な分散質の上限量に達したところで回収液と共に回収される。換言すれば、上限量に達するまで遠心分離処理を継続することが可能である。回収部４１に貯留可能な分散質の上限量は回収部４１の容積に関連し、回収部４１の容積（形状）は、回収部４１が分離部４０よりも遠位に配置される限りにおいて特に制限されない。そこで、比較的多量の被処理液であっても相応の容積を有する回収部４１が用いられることによって一度に遠心分離処理することが可能となり、作業効率が高められる。分散質及び回収液は、遠心分離容器２の旋回が停止されて遠心分離容器２が遠心分離装置１の回転テーブル１１（図１参照）から取り外された後、例えばシリンジによって回収部４１から吸い出されて回収される。なお、回収部４１が分離部４０に対して着脱可能に構成されてもよく、この場合に分散質及び回収液の回収作業が容易となり、作業効率がさらに高められる。

図１１及び図１２は、遠心分離容器２の変形例を示す。

分散質の分離効率を高める観点では、分離部４０に流れ込んだ被処理液の流速及び被処理液に含まれる分散質の移動速度を速やかに低下させることも有効である。被処理液及び分散質が速度を保ったままであると、分散質が被処理液の流れに乗って近位領域５３側に移動される虞がある。被処理液及び分散質の速度を速やかに低下させるため、本例では、整流体５６が分離部４０に設けられている。

整流体５６は、分離部４０の遠位領域５２及び近位領域５３に跨って収容され、被処理液供給口５０を覆って配置されている。そして、整流体５６は、分離部４０の内周面との間に隙間をあけて且つ内周面に沿って設けられている。上記のとおり、遠位領域５２がテーパ状に形成されていることから、整流体５６もまたテーパ状に形成されている。

分離部４０に流れ込んだ被処理液及び分散質は、分離部４０の内周面と整流体５６の外周面との隙間に流通される。分離部４０の内周面及び整流体５６の外周面の表面近傍を流れる被処理液の流速は、表面に近づくほどに低下され、表面では実質的にゼロとなる。分離部４０の内周面と整流体５６の外周面との隙間が分散質の流通に支障がない範囲で適宜狭められることにより、被処理液の流速が低下され、被処理液に含まれる分散質の移動速度もまた低下され、分散質が遠位領域５２に安定して沈降される。これにより、分散質の分離効率が高められる。分離部４０の内周面と整流体５６の外周面との隙間は、分散質の粒子径等にもよるが、例えば１ｍｍ〜５ｍｍが適当である。

ここで、図１２に示すように、整流体５６によって覆われる被処理液供給口５０の継手部分５５は、好ましくは、分離部４０の中心軸Ｚから被処理液供給口５０の中心Ｏ３を通って延びる放射方向Ｒ３に対し、分離部４０の周方向に傾斜しており、さらに好ましくは、中心軸Ｚに垂直な断面に表れる被処理液供給口５０の両端のうち被処理液供給口５０の継手部分５５の中心軸を挟んで分離部４０の中心軸Ｚ側とは反対側に位置する一端を外側端Ｅ３として、中心軸Ｚを中心として外側端Ｅ３を通る円Ｃ３の外側端Ｅ３における接線Ｔ３に沿って延ばされる。これにより、被処理液供給口５０を通して分離部４０に流れ込む被処理液が、分離部４０の内周面と整流体５６の外周面との隙間に円滑に導入され且つ両周面に沿って流通され、被処理液及び分散質の速度が一層効果的に低下される。

図１３から図１５は、本発明の実施形態を説明するための、遠心分離装置及び遠心分離容器の他の例を示す。なお、上述した遠心分離装置１及び遠心分離容器２と共通する要素には共通する符号を付して説明を省略又は簡略する。

上述した遠心分離容器２では、回収部４１に貯留された分散質が回収される際には、遠心分離容器２の旋回が停止され、被処理液の遠心分離処理もまた停止される。これに対し、図１３から図１５に示す遠心分離容器１０２では、回収液供給口５７及び回収液排出口５８が回収部４１に設けられており、遠心分離装置１０１は、回収部４１に対して回収液を給排する回収液給排部１０８をさらに備え、遠心分離容器１０２の旋回が継続された状態で、回収部４１に貯留された分散質の回収が可能に構成されている。

被処理液は、ロータリージョイント１０５を介して被処理液給排部４から遠心分離容器１０２の分離部４０に供給され、ロータリージョイント１０５を介して分離部４０から被処理液給排部４に排出される。回収液もまた同様に、ロータリージョイント１０５を介して回収液給排部１０８から遠心分離容器１０２の回収部４１に供給され、ロータリージョイント１０５を介して回収部４１から回収液給排部１０８に排出される。図示は省略するが、ロータリージョイント１０５は、軸体２０に設けられる軸側供給流路３０及び軸側排出流路３１と、筒体２１に設けられる筒側供給流路３２及び筒側排出流路３３と、軸体２０の外周面と筒体２１の内周面との間に設けられる供給連通路３４及び排出連通路３５と（いずれも図２参照）を一組の給排流路として、被処理液用の給排流路と、回収液用の給排流路とを備える。

回収部４１に供給される回収液は、回収液供給口５７を通じて回収部４１に流れ込む。そして、回収部４１に元々収容されている回収液は、回収液が回収部４１に流れ込むのに応じ、回収液排出口５８を通じて回収部４１から排出される。このとき、回収部４１に貯留されている分散質もまた、回収液と共に回収部４１から排出される。回収部４１から排出された分散質は回収液給排部１０８にて回収される。

図１４及び図１５に示すように、回収部４１に貯留されている分散質は、遠心力の作用下で、回収部４１の遠位端部４１ａに沈降される。回収液供給口５７及び回収液排出口５８は、分散質が沈降される遠位端部４１ａに設けられており、且つ互いに対向して設けられている。回収液供給口５７及び回収液排出口５８が互いに対向して設けられていることにより、回収部４１内で回収液の余計な流れが発生することが抑制され、遠位端部４１ａに沈降された分散質の散逸が抑制される。そして、回収液供給口５７及び回収液排出口５８が遠位端部４１ａに設けられていることにより、遠位端部４１ａに沈降された分散質は、回収液供給口５７から回収液排出口５８に向かう回収液の流れの作用下に置かれ、回収液排出口５８に効率よく流れ込む。これにより、分散質の回収効率が高められる。

分散質の回収効率を高める観点から、回収部４１の遠位端部４１ａは、遠位側に向けて断面積が漸減するテーパ状に形成されていることが好ましい。これにより、回収液供給口５７から回収液排出口５８に向かう回収液の流れの作用下に分散質が密集され、分散質の回収効率がさらに高められる。

遠心分離容器１０２を備える遠心分離装置１０１を用いた遠心分離処理では、まず、分離部４０が被処理液によって満たされ、回収部４１が回収液によって満たされている状態で、被処理液に含まれる分散質の遠心分離が開始される。遠心分離が開始された後は、被処理液は、連続的に又は間欠的に分離部４０に供給される。遠心分離が開始されると、分離部４０に供給された被処理液に含まれる分散質は分離部４０の遠位領域５２に沈降される。

遠位領域５２に沈降された分散質は、遠心力の作用下で、遠位領域５２から連通路４２を通って回収部４１に逐次移動される。回収部４１に移動された分散質は、回収部４１内の回収液に分散された状態で回収部４１に貯留される。回収部４１には、連続的に又はそして、適宜なタイミング（例えば、回収部４１に貯留された分散質が回収部４１に貯留可能な分散質の上限量に達したタイミング）で間欠的に回収液が供給され、回収部４１に貯留されていた分散質が回収部４１から排出される。

回収部４１に対する回収液の給排がロータリージョイント１０５を介して行われることから、回収液の給排期間も遠心分離容器１０２の旋回は継続される。ただし、遠心分離容器１０２の旋回角速度は回収液の給排期間において低下されてもよい。回収部４１に貯留されている分散質は、遠心力の作用下で、回収部４１の内側表面に押し付けられているが、遠心分離容器１０２の旋回角速度が低下されることによって遠心力が弱まり、分散質の排出が促進される。

回収部４１に対する回収液の給排によって回収部４１に貯留されていた分散質が回収部４１から排出されることにより、回収部４１は再び分散質を貯留可能となり、遠心分離処理が継続される。これにより、極めて多量の被処理液であっても一度に遠心分離処理することが可能となり、作業効率が一層高められる。また、回収部４１に回収液が供給されるだけで回収部４１に貯留された分散質が回収部４１から排出され且つ回収されるので、回収作業が極めて容易であり、作業効率がさらに高められる。

以上説明したとおり、本明細書に開示されたロータリージョイントは、回転軸まわりに旋回される容器に対して液を供排するロータリージョイントであって、不動に設置される軸体と、上記軸体が挿通され且つ上記軸体まわりに回転される筒体と、を備え、上記軸体の内部に設けられており、上記軸体の外周面に開口を有する軸側供給流路と、上記軸体の内部に設けられており、上記軸体の外周面において上記軸側供給流路の開口とは上記軸体の軸方向に離間した異なる位置に開口を有する軸側排出流路と、上記筒体の内周面から外周面に亘って上記筒体を貫通して設けられており、上記軸側供給流路の上記開口と上記軸体の軸方向に重なる位置に配置されている筒側供給流路と、上記筒体の内周面から外周面に亘って上記筒体を貫通して設けられており、上記軸側排出流路の上記開口と上記軸体の軸方向に重なる位置に配置されている筒側排出流路と、上記軸体の外周面と上記筒体の内周面との間で上記軸体を中心とする環状に設けられており、上記軸側供給流路と上記筒側供給流路とを連通させる供給連通流路と、上記軸体の外周面と上記筒体の内周面との間で上記軸体を中心とする環状に設けられており、上記軸側排出流路と上記筒側排出流路とを連通させる排出連通流路と、を含み、上記筒側供給流路は、上記軸体から上記筒側供給流路と上記供給連通流路との接続部の中心を通って延びる放射方向に対し、上記筒体の回転方向とは反対方向に傾斜しており、上記筒側排出流路は、上記軸体から上記筒側排出流路と上記排出連通流路との接続部の中心を通って延びる放射方向に対し、上記筒体の回転方向と同方向に傾斜している。

また、本明細書に開示されたロータリージョイントは、上記筒側供給流路が、上記軸体に垂直な断面に表れる上記筒側供給流路と上記供給連通流路との接続部の両端のうち上記筒側供給流路の中心軸を挟んで上記軸体側とは反対側に位置する一端を外側端として、上記軸体を中心として外側端を通る円のこの外側端における接線に沿って延びており、上記筒側排出流路は、上記軸体に垂直な断面に表れる上記筒側排出流路と上記排出連通流路との接続部の両端のうち上記筒側排出流路の中心軸を挟んで上記軸体側とは反対側に位置する一端を外側端として、上記軸体を中心として外側端を通る円のこの外側端における接線に沿って延びている。

また、本明細書に開示されたロータリージョイントは、上記供給連通流路及び上記排出連通流路が、上記筒体の内周面に設けられた環状の凹部によって形成されている。

また、本明細書に開示されたロータリージョイントは、上記軸体と上記筒体との間で上記軸体の軸方向に異なる位置に配置されており、上記筒体を回転可能に支持する少なくとも二つのベアリングと、上記軸体と上記筒体との間に配置されており、上記供給連通流路及び上記排出連通流路並びに上記ベアリングを互いに隔絶する複数のシール部材と、をさらに備える。

また、本明細書に開示された遠心分離装置は、上記ロータリージョイントの上記軸側供給流路及び上記軸側排出流路に接続される被処理液給排部と、上記ロータリージョイントの上記筒側供給流路及び上記筒側排出流路に接続される遠心分離容器と、上記ロータリージョイントの上記筒体及び上記遠心分離容器を保持し、上記筒体を上記ロータリージョイントの上記軸体まわりに回転させ且つ上記遠心分離容器を上記軸体まわりに旋回させる駆動部と、を備え、上記ロータリージョイントを介して上記被処理液給排部と上記遠心分離容器との間で被処理液を給排する。

また、本明細書に開示された遠心分離容器は、回転軸まわりに旋回される遠心分離容器であって、上記回転軸を基準として被処理液供給口よりも遠位側に配置される遠位領域及び上記被処理液供給口よりも近位側に配置される近位領域を含み、上記近位領域に被処理液排出口が設けられている分離部と、上記遠位領域よりも遠位側に配置され且つ連通路を介して上記遠位領域の遠位端部に連通されており、被処理液中の遠沈される分散質を分散させる回収液によって満たされる回収部と、を備える。

また、本明細書に開示された遠心分離容器は、上記回収部が、回収液供給口及び回収液排出口を有する。

また、本明細書に開示された遠心分離容器は、上記遠位領域が、上記連通路に向けて断面積が漸減するテーパ状に形成されている。

また、本明細書に開示された遠心分離容器は、上記分離部が、筒状に形成されており、
上記被処理液供給口は、上記分離部の周壁に形成されており、上記遠位領域及び上記近位領域は、上記分離部の軸方向に隣設されている。

また、本明細書に開示された遠心分離容器は、上記被処理液供給口が、上記分離部の中心軸から上記被処理液供給口の中心を通って延びる放射方向に対し、上記分離部の周方向に傾斜している。

また、本明細書に開示された遠心分離容器は、上記被処理液供給口が、上記分離部の中心軸に垂直な断面に表れる上記被処理液供給口の両端のうち上記被処理液供給口の中心軸を挟んで上記分離部の中心軸側とは反対側に位置する一端を外側端として、上記分離部の中心軸を中心として上記外側端を通る円の上記外側端における接線に沿って延びている。

また、本明細書に開示された遠心分離容器は、上記分離部の上記遠位領域及び上記近位領域に跨って収容されており、上記分離部の内周面との間に隙間をあけて且つ内周面に沿って設けられている整流体をさらに備える。

また、本明細書に開示された遠心分離容器は、上記分離部の上記近位領域に収容されており、上記被処理液排出口に流れ込む上記被処理液を濾過するフィルタをさらに備える。

また、本明細書に開示された遠心分離装置は、上記遠心分離容器と、上記遠心分離容器を保持し且つ回転軸まわりに上記遠心分離容器を旋回させる駆動部と、上記回転軸上に設置されるロータリージョイントを介して上記遠心分離容器の上記分離部に設けられている上記被処理液供給口及び上記被処理液排出口に接続され、上記遠心分離容器に対して上記被処理液を給排する被処理液給排部と、を備える。

また、本明細書に開示された遠心分離装置は、上記遠心分離容器と、上記遠心分離容器を保持し且つ回転軸まわりに上記遠心分離容器を旋回させる駆動部と、上記回転軸上に設置されるロータリージョイントを介して上記遠心分離容器の上記分離部に設けられている上記被処理液供給口及び上記被処理液排出口に接続され、上記分離部に対して上記被処理液を給排する被処理液給排部と、上記回転軸上に設置されるロータリージョイントを介して上記遠心分離容器の上記回収部に設けられている上記回収液供給口及び上記回収液排出口に接続され、上記回収部に対して上記回収液を給排する回収液給排部と、を備える。

本発明は、例えば医薬品、化学品の製造等に用いることができる。

以上本発明の実施形態を詳述したがこれはあくまで一例示であり、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲において種々変更を加えた態様で実施可能である。本出願は、２０１７年１月１０日出願の日本特許出願（特願２０１７−００２１４８）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。

１ 遠心分離装置
２ 遠心分離容器
３ 駆動部
４ 被処理液給排部
５ ロータリージョイント
６Ａ，６Ｂ 送液管
７Ａ，７Ｂ 送液管
１０ 架台
１１ 回転テーブル
１２ モータ
２０ 軸体
２１ 筒体
２２ ベアリング
２３ シール部材
３０ 軸側供給流路
３０ａ，３０ｂ 開口
３１ 軸側排出流路
３１ａ，３１ｂ 開口
３２ 筒側供給流路
３２ａ，３２ｂ 開口
３３ 筒側排出流路
３３ａ，３３ｂ 開口
３４ 供給連通流路
３５ 排出連通流路
４０ 分離部
４１ 回収部
４１ａ 遠位端部
４２ 連通路
５０ 被処理液供給口
５１ 被処理液排出口
５２ 遠位領域
５２ａ 遠位端部
５３ 近位領域
５４ フィルタ
５５ 継手部分
５６ 整流体
５７ 回収液供給口
５８ 回収液排出口
１０１ 遠心分離装置
１０２ 遠心分離容器
１０５ ロータリージョイント
１０８ 回収液給排部
Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３ 円周
Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３ 外側端
Ｏ１，Ｏ２，Ｏ３ 中心
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３ 放射方向
Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３ 接線
Ｘ 回転軸
Ｙ 回転方向
Ｚ 中心軸
θ１，θ２，θ３，θ４ 角度
Ｐ１ 筒側供給流路の傾斜方向
Ｐ２ 筒側排出流路の傾斜方向

Claims (10)

1. 回転軸まわりに旋回される遠心分離容器であって、
   前記回転軸を基準として被処理液供給口よりも遠位側に配置される遠位領域及び前記被処理液供給口よりも近位側に配置される近位領域を含み、前記近位領域に被処理液排出口が設けられている分離部と、
   前記遠位領域よりも遠位側に配置され且つ連通路を介して前記遠位領域の遠位端部に連通されており、被処理液中の遠沈される分散質を分散させる回収液によって満たされる回収部と、
   を備える遠心分離容器。
2. 請求項１記載の遠心分離容器であって、
   前記回収部は、回収液供給口及び回収液排出口を有する遠心分離容器。
3. 請求項１又は２記載の遠心分離容器であって、
   前記遠位領域は、前記連通路に向けて断面積が漸減するテーパ状に形成されている遠心分離容器。
4. 請求項１から３のいずれか一項記載の遠心分離容器であって、
   前記分離部は、筒状に形成されており、
   前記被処理液供給口は、前記分離部の周壁に形成されており、
   前記遠位領域及び前記近位領域は、前記分離部の軸方向に隣設されている遠心分離容器。
5. 請求項４記載の遠心分離容器であって、
   前記被処理液供給口は、前記分離部の中心軸から前記被処理液供給口の中心を通って延びる放射方向に対し、前記分離部の周方向に傾斜している遠心分離容器。
6. 請求項５記載の遠心分離容器であって、
   前記被処理液供給口は、前記分離部の中心軸に垂直な断面に表れる前記被処理液供給口の両端のうち前記被処理液供給口の中心軸を挟んで前記分離部の中心軸側とは反対側に位置する一端を外側端として、前記分離部の中心軸を中心として前記外側端を通る円の前記外側端における接線に沿って延びている遠心分離容器。
7. 請求項４から６のいずれか一項記載の遠心分離容器であって、
   前記分離部の前記遠位領域及び前記近位領域に跨って収容されており、前記分離部の内周面との間に隙間をあけて且つ当該内周面に沿って設けられている整流体をさらに備える遠心分離容器。
8. 請求項１から７のいずれか一項記載の遠心分離容器であって、
   前記分離部の前記近位領域に収容されており、前記被処理液排出口に流れ込む前記被処理液を濾過するフィルタをさらに備える遠心分離容器。
9. 請求項１から８のいずれか１項に記載の遠心分離容器と、
   前記遠心分離容器を保持し且つ回転軸まわりに前記遠心分離容器を旋回させる駆動部と、
   前記回転軸上に設置されるロータリージョイントを介して前記遠心分離容器の前記分離部に設けられている前記被処理液供給口及び前記被処理液排出口に接続され、前記遠心分離容器に対して前記被処理液を給排する被処理液給排部と、
   を備える遠心分離装置。
10. 請求項２及び請求項２を引用する請求項３から８のいずれか１項に記載の遠心分離容器と、
    前記遠心分離容器を保持し且つ回転軸まわりに前記遠心分離容器を旋回させる駆動部と、
    前記回転軸上に設置されるロータリージョイントを介して前記遠心分離容器の前記分離部に設けられている前記被処理液供給口及び前記被処理液排出口に接続され、前記分離部に対して前記被処理液を給排する被処理液給排部と、
    前記回転軸上に設置されるロータリージョイントを介して前記遠心分離容器の前記回収部に設けられている前記回収液供給口及び前記回収液排出口に接続され、前記回収部に対して前記回収液を給排する回収液給排部と、
    を備える遠心分離装置。
    

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