WO2022070536A1 - 遠心機及びそれに用いられるロータ - Google Patents

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WO2022070536A1
WO2022070536A1 PCT/JP2021/024635 JP2021024635W WO2022070536A1 WO 2022070536 A1 WO2022070536 A1 WO 2022070536A1 JP 2021024635 W JP2021024635 W JP 2021024635W WO 2022070536 A1 WO2022070536 A1 WO 2022070536A1
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WO
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cleaning liquid
distribution element
test tube
rotor
centrifuge
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PCT/JP2021/024635
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諒 佐藤
真之 椎名
秀隆 大澤
憲 朝倉
浩 早坂
Original Assignee
エッペンドルフ・ハイマック・テクノロジーズ株式会社
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    • B04B5/0414Radial chamber apparatus for separating predominantly liquid mixtures, e.g. butyrometers for liquids contained in receptacles comprising test tubes
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    • B04B11/06Arrangement of distributors or collectors in centrifuges
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    • B04BCENTRIFUGES
    • B04B9/00Drives specially designed for centrifuges; Arrangement or disposition of transmission gearing; Suspending or balancing rotary bowls

Definitions

  • the present invention relates to a centrifuge that automatically cleans living cells such as erythrocytes using centrifugal force, and particularly relates to a centrifuge that has a large cleaning effect and is suitable for improving cleaning reliability, and a rotor used therein.
  • Patent Document 1 A well-known cell washing centrifuge as shown in Patent Document 1 has a motor having a drive shaft, a rotor connected to the drive shaft of the motor and rotated by the motor, and rotatably mounted on the rotor in a circular row.
  • the washing process including the washing liquid (physiological saline) injection step, the centrifugation step, the supernatant discharge step, and the shaking step is automatically executed in sequence.
  • the supernatant liquid discharge step the test tube holder is attracted by a magnetic device, the rotor is rotated while holding the test tube in a substantially vertical direction, and the supernatant liquid in the test tube is discharged by centrifugal force.
  • the cleaning liquid distribution element in Patent Document 1 has nozzles (cleaning liquid introduction ports) whose inner surface is radially installed from the outer periphery of the bottom surface of the conical container, and centrifugal force is applied to the cleaning liquid supplied to the cleaning liquid distribution element that rotates together with the rotor. It was poured from a nozzle and the cleaning liquid was supplied to many test tubes at the same time.
  • FIG. 10A is a vertical cross-sectional view showing the structure of the rotor 130 for cell washing of a conventional centrifuge.
  • the rotor 130 is composed of a rotor main body 31 having a test tube holder 36 attached to the outer peripheral side and a washing liquid distribution element 150 attached to the upper part of the rotor main body 31.
  • the cleaning liquid distribution element 150 attached to the upper surface of the rotor main body 31 also rotates, and the cleaning liquid is supplied into the internal space 155 from the cleaning liquid introduction port 154 of the rotating cleaning liquid distribution element 150.
  • the cleaning liquid distribution element 150 has a cleaning liquid introduction port 154 formed in the upper distribution element 151, and the lower portion of the cleaning liquid introduction port 154 has a conical inner wall 151a.
  • the lower distribution element 161 fixed so as to face the upper distribution element 151 has a conical surface 162 formed in a mountain shape. Since the inclination of the inner wall 151a is formed to be larger than that of the conical surface 162, the space between the upper distribution element 151 and the lower distribution element 161 becomes an internal space 155 through which the cleaning liquid introduced from the cleaning liquid introduction port 154 passes.
  • the internal space 155 extends like an umbrella, and a groove portion 167 that serves as a passage for the cleaning liquid is formed radially outward from the vicinity of the outer edge.
  • FIG. 10B is a perspective view showing the shape of the lower distribution element 161 of FIG. 10A.
  • the lower distribution element 161 is arranged around a conical surface 162 formed in a mountain shape, a substantially annular cleaning liquid receiving portion 163 connected radially outward from the outer edge of the conical surface 162, and a cleaning liquid receiving portion 163.
  • the lower annular portion 164 is formed.
  • a planar contact surface 164a that contacts the upper distribution element 151 is formed on the upper surface of the lower ring portion 164.
  • the upper side of the conical surface 162 is a space for the liquid to move radially outward, and the annular cleaning liquid receiving portion 163 is connected to the radial outer side of the conical surface 162, and the groove portion is narrowed down from the cleaning liquid receiving portion 163 in a spire shape.
  • a plurality (for example, 24 places) of protruding portions 166 projecting outward in the radial direction are formed at equal intervals in the circumferential direction in the vicinity of the outer edge in the radial direction of the lower distribution element 161.
  • a groove 167 is arranged at the center of the protrusion 166 in the circumferential direction, and the outer tip of the groove 167 serves as an injection port 167b for the cleaning liquid into the test tube 80.
  • Each of the plurality of contact surfaces 164a is provided with a screw hole 168 in which a female screw is formed.
  • a cylindrical portion 169 is formed below the lower annular portion 164 of the lower distribution element 161.
  • the cleaning liquid supplied to the internal space 155 of the rotating cleaning liquid distribution element 150 descends the slope of the conical surface 162 by gravity while receiving centrifugal force, and the conical surface 162 From the nozzle portion to the inside of each test tube 80 through the annular cleaning liquid receiving portion 163 formed near the bottom surface, through the groove portion 167 which is the cleaning liquid passage radially installed from the inflow port 167a on the outer periphery of the cleaning liquid receiving portion 163. Is poured out to.
  • the cleaning liquid is intentionally overflowed from the test tubes, there is no problem due to the variation in the distribution amount to each test tube.
  • the distribution accuracy by the cleaning liquid distribution element is high.
  • this discharge procedure complicated control by a motor is required, but it is difficult to improve the accuracy of the remaining amount in the test tube more than the present situation only by controlling the rotation of the motor.
  • the present invention has been made in view of the above background, and an object thereof is a centrifuge having improved the distribution accuracy of the cleaning liquid using a cleaning liquid distribution element and capable of evenly distributing the cleaning liquid to a test tube, and a rotor used therein. Is to provide.
  • Another object of the present invention is a centrifuge that improves the distribution accuracy of the cleaning liquid only by changing the shape of the cleaning liquid distribution element without changing the rotation control of the motor for the conventional centrifuge or the configuration on the rotor body side. The purpose is to provide a rotor used for it.
  • the centrifuge of the present invention is mounted in a circular row on the outer peripheral side of a motor having a drive shaft, a rotor body connected to the drive shaft of the motor and rotated by the motor, and the outer peripheral side of the rotor body.
  • Multiple test tube holders that are rotatably supported on the outside of the circular row by centrifugal force in the horizontal direction, and multiple test tubes that are attached to the rotor body and discharge the cleaning liquid in the radial direction from the center of rotation to the outer circumference. It includes a cleaning liquid distribution element that supplies cleaning liquid into a plurality of test tubes held in holders, and a control device that controls a motor.
  • the cleaning liquid distribution element is configured so that the upper distribution element and the lower distribution element are combined, and the upper distribution element has a cleaning liquid introduction portion having a cleaning liquid introduction port in the center and a continuous upper circle around the cleaning liquid introduction portion.
  • a ring portion is formed, and the lower distribution element is arranged with a concave portion recessed in a direction away from the side where the upper distribution element is located and a position on the radial outer side of the concave portion facing the upper annular portion.
  • the lower annulus is formed.
  • a plurality of radial grooves are formed on the lower surface of the upper ring portion or the upper surface of the lower ring portion, and the cleaning liquid is discharged from the cleaning liquid distribution element by joining the grooves to the facing annular portions.
  • the flow path to be formed is formed.
  • An inclined portion is formed on the outer peripheral portion of the concave portion of the lower distribution element so as to rise radially outward from the center axis of rotation, and the cleaning liquid supplied when the rotor rotates is inclined in the concave portion due to centrifugal force. It flows into the flow path as if climbing (rising) the part.
  • the concave portion is composed of an inclined portion and an axial center portion formed inside the inclined portion, the inclined portion occupies more than half of the concave portion in the radial direction, and the axial central portion is an inclined portion. It is formed of a flat surface, a curved surface, or a gentle surface having a different inclination from the above.
  • the cleaning liquid introduction portion is formed by including a neck portion connected to the inner peripheral edge portion of the upper annulus portion and an annulus portion that protrudes radially inward or / or outward from the upper edge portion of the neck portion, and is a circle. The ring portion forms a cleaning liquid inlet.
  • the cleaning liquid introduction port is positioned above the dividing surface between the upper distribution element and the lower distribution element, and the axial center portion is positioned below the division surface between the upper distribution element and the lower distribution element.
  • the flow paths formed by joining the upper distribution element and the lower distribution element are arranged at equal intervals in the circumferential direction, and in the portion other than the groove portion when viewed in the circumferential direction, The lower surface of the upper distribution element and the lower surface of the lower distribution element are in close contact with each other to prevent the passage of the cleaning liquid.
  • Screw portions are provided on the surfaces of the upper distribution element and the lower distribution element in close contact with each other, and the upper distribution element and the lower distribution element are fixed by the screws.
  • the width (length in the circumferential direction) of the groove portion that becomes the flow path is wide on the inner peripheral edge side of the lower distribution element, and the width of the flow path becomes narrower toward the outside in the radial direction, so that the cross section of the flow path is narrowed down.
  • the slope shape of the inclined portion has a linear vertical cross-sectional shape and is formed so as to have an inclination of 10 degrees to 45 degrees, particularly preferably 25 degrees to 35 degrees with respect to the horizontal plane.
  • the vertical cross-sectional shape of the inclined portion may be configured to be an arc shape having an upward convex shape or a downward convex shape.
  • the cleaning liquid distribution element is detachably fixed to the main body of the rotor with screws, and the inner diameter of the annular portion may be 60 mm or more and 80 mm or less so that the outer diameter of the flange portion can be easily grasped with one hand.
  • the cleaning liquid supplied to the internal space of the cleaning liquid distribution element is injected into the space (lower space) defined by the concave portion, and the cleaning liquid equalizes the slope inside the concave portion by centrifugal force. Since it rises to reach the inlet of the groove for distribution and is poured into the test tubes through the grooves, the same amount of cleaning liquid can be accurately supplied to a large number of test tubes at the same time.
  • pulsating current may occur and the flow rate may vary slightly.
  • the cleaning liquid may be supplied continuously or intermittently. , Can be evenly distributed to test tubes.
  • FIG. 1 It is a vertical sectional view which shows the whole structure of the centrifuge 1 which concerns on this invention. It is a vertical sectional view of the rotor 30 of FIG. It is an exploded perspective view of the cleaning liquid distribution element 50 of FIG. 1 is a partial vertical cross-sectional view of the rotor body 31 of FIG. 1, in which (A) is a state in which the swing of the test tube holder 36 is restricted, and (B) is a state in which the swing of the test tube holder 36 is permitted and the arrow 37. It is in a state of swinging in the direction of. (A) partial top view and (B) partial side view of the test tube holder 36 with the test tube 80 attached (resting state).
  • FIG. 1 It is a time chart which shows an example of the rotation speed control of a rotor 30 in a washing cycle. It is a figure which shows the process in a washing cycle and the state of a test tube 80. It is a vertical sectional view which shows the detailed shape of the cleaning liquid distribution element 50 of FIG.
  • (A) is a cross-sectional view showing the flow of the cleaning liquid in the cleaning liquid distribution element 50
  • (B) and (C) are cross-sectional views of the cleaning liquid distribution element according to the first and second modified examples.
  • (A) is a vertical sectional view showing a rotor 130 for cell washing of a conventional centrifuge
  • (B) is a perspective view of a lower distribution element 161.
  • FIG. 1 is a vertical sectional view showing the overall configuration of the centrifuge 1 according to the present invention.
  • the cell washing centrifuge (cell washing centrifuge) 1 includes a housing (frame) 2 having a quadrangular cross-sectional shape when viewed from above, a door 6 that opens and closes the upper part of the housing 2, and the inside of the housing 2. It has a chamber 3 arranged in a chamber 3 and rotates a rotor 30 inside the chamber 3 (rotor chamber 4).
  • the housing 2 has a plurality of legs 5 and is installed on the floor or the like.
  • the door 6 is an opening / closing type in which the front side can swing in the vertical direction with the hinge 6a provided on the rear side as the center.
  • a motor 8 is arranged on the base portion 2a of the housing 2, and the drive shaft 9 of the motor 8 extends to the internal space of the rotor chamber 4 so as to penetrate the through hole at the bottom of the chamber 3.
  • the motor 8 is attached to a column (metal) 13 via a rubber damper 14 for reducing vibration, and the column 13 is fixed to the base portion 2a of the housing 2.
  • the rotor 30 is mounted on the upper end of the drive shaft 9.
  • the motor 8 is, for example, a brushless DC motor, its rotation is driven by an inverter circuit (not shown), and the rotation speed (rotation speed) of the motor 8 is controlled by the control device 10.
  • An operation display panel 12 (touch-type liquid crystal display or the like) is provided on the front side surface of the housing 2.
  • the operation display panel 12 is a means for inputting information from the user and a means for displaying information from the control device 10.
  • the rotor 30 is a dedicated centrifuge rotor for washing cells, and has a plurality of (24 in this case) test tube holders 36 arranged side by side at equal intervals in the circumferential direction when viewed from the upper surface.
  • the test tube holder 36 is pivotally supported by the circular holding portion 34 of the rotor 30 on the inner peripheral side surface, so that the test tube holder 36 can swing (rotate) freely in the centrifugal direction (diameter direction).
  • the test tube holder 36 is composed of a magnetic material member, and the test tube 80 (see FIG. 2) is inserted from top to bottom.
  • test tube 80 A sample (liquid) containing living cells such as erythrocytes is previously placed inside each test tube 80 (not shown), and the test tube 80 containing the sample is manually placed in the test tube 80 before the start of the centrifugation operation. It is set in each of the holders 36.
  • the rotor 30 includes holding means 43 for holding the longitudinal center axis of the test tube holder 36 at a small swing angle that is vertical or close to vertical.
  • the holding means 43 rotates integrally with the rotor 30 and maintains a state in which the test tube 80 cannot swing by attracting the metal test tube holder 36 by magnetic force.
  • the holding means 43 electrically switches between the attracted state (fixed state or swingable state) and the released state (swingable state) of the test tube holder 36 by the control of the control device 10 by using the magnetic element by the electromagnet. Can be done.
  • test tube holder 36 When the test tube holder 36 is in the suction state, it functions as an angle rotor having a so-called negative swing angle, and when the test tube holder 36 is in the open state, it functions as an angle rotor having a positive swing angle.
  • the swing angle ⁇ 1 of the test tube in the open state is about 40 °.
  • the rotor 30 for cell washing is removable from the drive shaft 9. Therefore, it is also possible to mount a normal angle rotor or a swing rotor that cannot supply the cleaning liquid during rotation to the drive shaft 9.
  • the rotor 30 for cell cleaning is a rotor 30 in which a cleaning liquid distribution element 50 is attached to the upper part of a rotor main body 31 that holds a plurality of test tubes 80, and the cleaning liquid supply pipe 18 provided in the door 6 is used in the rotor 30.
  • a liquid such as a cleaning liquid is supplied into the test tube 80 during rotation (during swing).
  • the cleaning liquid distribution element 50 is fixed to the rotor main body 31 with a plurality of screws, and rotates integrally with the rotor main body 31 on which the test tube holder 36 in a circular row is mounted.
  • a pump (not shown) is connected to the outer end of the cleaning liquid supply pipe 18 that supplies the cleaning liquid to the cleaning liquid distribution element 50.
  • the cleaning liquid 17 is sucked out from an external cleaning liquid tank (not shown), and the cleaning liquid is discharged from the nozzle 19 located at the upper part of the centrifuge 1 through the cleaning liquid supply pipe 18. ..
  • the cleaning liquid discharged from the nozzle 19 to the cleaning liquid distribution element 50 is the cleaning liquid introduction port 54 in the central portion of the cleaning liquid distribution element 50 that rotates at high speed integrally with the rotor main body 31. Is introduced into the internal space of the cleaning liquid distribution element 50.
  • a bowl-shaped bottom surface 41 is formed at the bottom of the rotor body 31.
  • the bottom surface portion 41 is a member that acts as a stopper for limiting the swing angle of the test tube holder 36.
  • the test tube holder 36 rotates in the radial horizontal direction around the circumference of the rotor body 31, tilts until the lower portion of the test tube holder 36 (holding bottom portion 36c described later in FIG. 2) hits the wall surface of the bottom surface portion 41, and hits the test tube holder 36. In this state, the sample such as blood cells in the test tube 80 is centrifuged.
  • the drain pipe 7 is connected to a part of the bottom surface of the chamber 3, and the discharge port 7a extending to the outside of the housing 2 is arranged at the tip of the drain pipe 7.
  • the user collects or disposes of excess cleaning liquid (waste liquid) using a hose or the like at the tip of the discharge port 7a.
  • Most of the discharged cleaning liquid falls downward from the discharge portion 90a through the space of the cleaning liquid recovery cover 90, flows into the drain pipe 7, and is discharged to a drain pipe or the like (not shown) through the discharge port 7a.
  • FIG. 2 is a vertical sectional view of the rotor 30.
  • FIG. 2 shows a state in which the test tube 80 is attached to each of the test tube holders 36 and is rotating at a predetermined rotation speed or higher (a state in which the test tube 80 is swinging).
  • the holding means 43 included in the rotor 30 is not shown.
  • the rotor main body 31 has a main shaft portion 32b mounted on the drive shaft 9, a flange portion 32a formed in a disk shape formed at the upper end portion of the main shaft portion 32b, and a mounting portion 32c formed at the lower end portion of the main shaft portion 32b. Consists of including.
  • the rotor main body 31 may be made of metal or synthetic resin, and the flange portion 32a and the circular holding portion 34 may be manufactured by integral molding.
  • the flange portion 32a is a fixing portion for screwing the circular holding portion 34 and the cleaning liquid distribution element 50.
  • the cleaning liquid distribution element 50 is composed of two members, an upper distribution element 51 and a lower distribution element 61, and by joining the upper distribution element 51 and the lower distribution element 61, the internal space (55, 66) and the flow flow.
  • a plurality of groove portions 67 serving as roads are formed.
  • a cleaning liquid introduction port 54 for receiving the cleaning liquid discharged from the nozzle 19 (see FIG. 1) arranged on the rotation axis A1 is formed on the upper portion of the upper distribution element 51.
  • a plurality of radial grooves 67 are formed on the upper surface of the lower annulus 62, and the lower annulus 62 is joined to the upper annulus 52 having a flat bottom surface to form a cleaning liquid by the grooves 67.
  • a flow path is formed. The radial outer peripheral end of the groove 67 is opened as a discharge port 67b.
  • the test tube holder 36 is a member that holds the test tube 80 made of glass or synthetic resin so as not to fall when stopped and when the centrifugal separation operation is performed. Each test tube holder 36 is held on the outer peripheral edge of the circular holding portion 34 in a swingable state by the rotating shaft 35.
  • the test tube holder 36 swings to the state shown in FIG. 2, the position of the opening 80a of the test tube 80 moves, and the discharge port 67b comes close to the opening 80a of the test tube 80. In the state of FIG.
  • the cleaning liquid is supplied to the internal space (55, 66) from the cleaning liquid introduction port 54, the cleaning liquid moves radially through the internal space 66 and the groove portion 67 by centrifugal force, and the cleaning liquid is a test tube from the discharge port 67b. It is injected inside the 80.
  • the test tube holder 36 swings and the opening 80a of the test tube 80 approaches the discharge port 67b at the timing of supplying the cleaning liquid. If sometimes set, the supplied cleaning liquid is supplied to the inside of the test tube 80 through the opening 80a without leaking to the outside of the test tube 80.
  • the stopper 36d formed on the test tube holder 36 is provided so as not to tilt in the rotation axis A1 direction more than necessary when the rotor 30 is removed from the centrifuge 1.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view of the cleaning liquid distribution element 50.
  • the cleaning liquid distribution element 50 is composed of two parts, an upper distribution element 51 and a lower distribution element 61, and the upper distribution element 51 is formed by screwing screws (not shown) into a large number of formed screw holes 56 and screw grooves 68, respectively. And the lower distribution element 61 are fixed.
  • the upper distribution element 51 is integrally manufactured by injection molding of a synthetic resin, and is formed by a cleaning liquid introduction portion 53 and an upper annulus portion 52 formed radially outside the cleaning liquid introduction portion 53.
  • the cleaning liquid introduction portion 53 is formed by a neck portion 53b and a flange portion 53a connected to the upper end of the neck portion 53b.
  • the flange portion 53a is an annular member extending radially outward and inward from the upper end of the neck portion 53b, and the inside of the flange portion 53a serves as a cleaning liquid introduction port 54.
  • the outer edge of the portion 53a can be gripped. Further, the user can insert 3 to 4 fingers of one hand inside the flange portion 53a to grip the flange portion 53a.
  • the flange portion 53b can be used as a part of the portion that grips not only the outside but also the inside.
  • the cleaning liquid introduction port 54 is used as a gripping portion by the user as described above, it is desirable to create the flange portion 53a with a diameter of about 60 mm to 80 mm, which is a range in which the diameter (outer diameter) of the flange portion 53a can be easily grasped with one hand.
  • the screw hole 56 is formed in a conical shape in the vicinity of the opening so that a flat head having a countersunk head with a cross hole and a countersunk head cut out can be attached, and a female screw portion is formed in the lower part of the conical portion.
  • the threaded portion of the flat head screw (not shown) is screwed into the 24 screw grooves 68 formed on the lower distribution element 61 side.
  • the head of the screw hole 56 can be configured to be substantially flush with the upper annulus portion 52.
  • the lower surface is formed of a flat horizontal surface except for the screw hole 56 portion, and is in close contact with the flat surface (contact surface) 62a of the lower annulus portion 62.
  • the lower distribution element 61 is integrally manufactured by injection molding of synthetic resin, and is formed as a concave portion 63 in which more than half of the radial direction is recessed downward from the rotation axis A1. Further, a mountain-shaped axial center portion 65 is formed on the rotation axis A1 of the concave portion 63. The axial center portion 65 is a portion formed so as to correspond to the upper end portion of the rotor main body 31 projecting hemispherically.
  • the lower distribution element 61 is fixed to the rotor main body 31 by a screw (not shown) inserted from the lower side to the upper side.
  • the concave portion 63 forms an internal space 66 (see FIG. 2 for reference numerals) of the lower distribution element 61.
  • a slope (inclined portion 64) is formed in the concave portion 63 so as to rise as the distance from the rotation axis increases, and a lower annular portion 62 is formed radially outward from the vicinity of the outer peripheral edge of the slope.
  • a plurality of groove portions 67 extending from the inside to the outside in the radial direction are formed in the lower annular portion 62, a flat surface 62a is provided between the groove portions 67 and the adjacent groove portions 67, and the flat surface 62a is substantially in the center of the flat surface 62a.
  • a plurality of screw holes 68 are formed.
  • the cleaning liquid that has moved radially outward on the inclined surface of the concave portion 63 due to the centrifugal force during rotation of the rotor 30 reaches the vicinity of the boundary with the lower annular portion 62 and flows into any of the groove portions 67.
  • the width seen in the circumferential direction of the groove portion 67 is wide on the inner peripheral edge side of the lower distribution element, and is formed in a tapered shape so that the cross section of the flow path is narrowed toward the outer side in the radial direction, and the inner peripheral side becomes the inflow port 67a. , The outer peripheral side end portion becomes the discharge port 67b.
  • the depth of the groove 67 (the width in the vertical direction) is constant, but the depth of the groove 67 is arbitrary.
  • the groove 67 on the inner peripheral edge side is made deeper, and the groove 67 is made shallower toward the outer side in the radial direction.
  • the cross section of the flow path may be further narrowed down.
  • the inlet side has a predetermined width in the circumferential direction so that an equal amount of cleaning liquid can easily flow into the 24 grooves 67 arranged at equal intervals in the circumferential direction, and the circumferential width as it goes outward in the radial direction.
  • the shape is narrowed, and the discharge port 67b is formed so that the circumferential width is reduced so that the cleaning liquid can be accurately injected into the opening 80a of the test tube 80.
  • the region of the lower annulus portion 62 other than the portion where the groove portion 67 and the screw groove 68 are formed becomes a flat surface 62a and is in good contact with the lower surface of the upper annulus portion 52.
  • the upper distribution element 51 and the lower distribution element 61 are both manufactured by integral molding of synthetic resin, and the flow path from which the cleaning liquid is discharged is the groove portion 67 formed in the lower distribution element 61 and the groove portion 67. Since the groove space is formed by covering the upper surface, it is easy to manufacture and a desired flow path shape can be realized.
  • the cleaning liquid distribution element 50 shown in FIG. 3 is configured to form a groove 67 on the lower distribution element 61 side and close it on the lower side surface (plane surface) of the upper distribution element 51.
  • the flow path may be formed by forming a groove portion on both the upper distribution element 51 and the lower distribution element 61 so as to match the upper groove and the lower groove.
  • the groove portion (cleaning liquid passage) 67 may be formed so as to have a constant width (slightly constant cross-sectional area) on the outer side in the radial direction.
  • FIGS. 4A and 4B are partial vertical sectional views of the rotor 30, in which FIG. 4A shows a state in which the swing of the test tube holder 36 is restricted by the holding means 43, and FIG. 4B shows a state in which the swing of the test tube holder 36 is allowed. It is in a state of being.
  • FIG. 4A shows a state in which the test tube 80 is attached to the test tube holder 36
  • FIGS. 4A and 4B show the state of the rotor 30 during rotation, but the state of FIG. 4A shows the suction force generated by the holding means 43 rather than the centrifugal force applied to the test tube holder 36. Since the (magnetic force) is strong, the test tube holder 36 maintains a substantially vertical state.
  • FIG. 4B since there is no attractive force (magnetic force) by the holding means 43, the test tube holder 36 swings in the direction of the arrow (swing direction) 37 due to the centrifugal force.
  • the test tube holder 36 is manufactured of a stainless alloy made of a magnetic material, for example, SUS430, which is attracted to a magnet, and holding insertion portions 36a and 36b are formed in the middle of the longitudinal direction, and the lower end portion in the longitudinal direction is tested.
  • a holding bottom 36c is formed to support the bottom of the tube 80.
  • the holding insertion portions 36a and 36b are portions formed by bending a part of the metal plate into a ring shape, and the holding bottom portion 36c is tested by bending a part of the metal plate cut out by press working outward in the radial direction. It is a part that holds the bottom of the tube 80.
  • Each test tube holder 36 is held on the outer peripheral edge of the circular holding portion 34 in a swingable state by the rotating shaft 35. When an external force due to centrifugal force is not applied to the test tube holder 36, the test tube holder 36 stops at a position in the direction of being adsorbed to the holding means 43 as in (A).
  • the holding means 43 includes a magnetic element (electromagnet) that generates magnetism by electric power.
  • the holding means 43 includes a disk-shaped upper magnetic material member 44 and a lower magnetic material member 45, and further has a ring shape of an insulating conductor installed so as to be sandwiched between the upper magnetic material member 44 and the lower magnetic material member 45. It is composed of a coil (magnetic coil) 46. Since the holding means 43 is fixed to the rotor 30, it rotates together with the rotor 30. Further, when the rotor 30 is removed from the drive shaft 9, the holding means 43 is also removed.
  • Wiring of the holding means 43 to the magnetic coil 46 is performed from the bottom surface side of the chamber 3 by a slip ring (not shown), and current can be supplied to the magnetic coil 46 not only when the rotor 30 is stopped but also when the rotor 30 is rotating. Is. Since this wiring structure is known, the description thereof is omitted here.
  • the on or off of the current supply to the magnetic coil 46 is controlled by the control device 10 having a microcomputer. When an electric current is applied to the magnetic coil 46, a strong magnetic force can be generated through the upper magnetic material member 44 and the lower magnetic material member 45. Since the test tube holder 36 is made of a magnetic material, it forms a magnetic circuit together with the upper magnetic material member 44 and the lower magnetic material member 45.
  • the outer diameter of the suction portion 44a (the portion in contact with the test tube holder 36) of the upper magnetic material member 44 is slightly larger than the outer diameter of the suction portion 45a (the portion in contact with the test tube holder 36) of the lower magnetic material member 45. ..
  • the suction portions 44a and 45a of the upper magnetic material member 44 and the lower magnetic material member 45 are in a state where the test tube 80 is slightly tilted inward with respect to the vertical line (parallel to the rotor rotation axis A1), in other words.
  • a labyrinth portion 45b is formed on the bottom surface of the lower magnetic material member 45 to limit the flow of air and water between the bearing 15 and the rotor chamber 4.
  • FIG. 4B shows a state in which the rotor 30 is rotating at a high rotation speed.
  • the test tube holder 36 holding the test tube 80 by centrifugal force is indicated by an arrow 37 about the rotation shaft 35. Swing in the direction (radial direction).
  • the maximum value of the swing angle ⁇ 1 is limited by the holding bottom portion 36c of the test tube holder 36 coming into contact with the outer peripheral portion of the cup-shaped bottom surface portion 41. That is, the outer edge wall of the bottom surface portion 41 functions as a stopper in the swing state of the test tube holder 36. This swing is performed when the ring-shaped coil 46 is not energized.
  • the test tube holder 36 swings greatly as shown in FIG.
  • the holding bottom portion 36c of the test tube holder 36 comes into contact with the stopper 42 for strengthening the strength (for example, made of metal such as stainless steel).
  • the swing angle ⁇ 1 is about 40 °, and the centrifugal separation operation is performed in this state.
  • the test tube holder 36 rotates in the horizontal direction outside the circular row due to the centrifugal force generated by the rotation of the rotor 30.
  • the opening 80a of the test tube 80 faces the rotation axis A1
  • the cleaning liquid enters the test tube 80 from the discharge port 67b (see FIG. 2) of the cleaning liquid distribution element 50. It can be injected.
  • the test tube holder 36 is fixed in a substantially vertical state by the holding means 43 and the rotor 30 is rotated to rotate the excess supernatant. 17a can be discharged to the outside from the test tube 80.
  • 5A and 5B are a partial top view of the test tube holder 36 with the test tube 80 attached and a partial side view of the test tube holder 36, and the rotor 30 is stationary or the test tube holder 36 is prevented from swinging. Indicates that the test is in the state of being rotated.
  • a plurality of test tube holders 36 are arranged side by side at equal intervals in the rotation direction.
  • a test tube 80 made of glass or synthetic resin is attached to each of the test tube holders 36.
  • a cleaning liquid distribution element 50 is provided on the inner peripheral side of the opening 80a of the test tube 80 (only the lower distribution element 61 is shown in the figure), and a plurality of discharge ports 67b from the groove portion 67 which is the passage of the cleaning liquid. A passage leading to is formed.
  • the discharge port 67b is arranged corresponding to each test tube 80.
  • the discharge port 67b and the opening 80a of the test tube 80 are arranged at a distance from the discharge port 67b in the radial direction. This is because the positional relationship is such that the pipe 80 is injected into the opening 80a.
  • FIG. 5B is a side view of one test tube 80 and a test tube holder 36.
  • the bottom of the test tube holder 36 is fixed by the holding bottom 36c so that the test tube 80 to be held does not come off during centrifugal operation, and the ring-shaped holding insertion portion is slightly above the center of the test tube 80 in the axial direction.
  • a ring-shaped holding / inserting portion 36a is formed, and a ring-shaped holding / inserting portion 36b is formed between the ring-shaped holding / inserting portion 36a and the holding bottom portion 36c.
  • the holding insertion portions 36a and 36b and the holding bottom portion 36c are formed of an integral product of magnetic metal.
  • the central axis B1 is held so as to coincide with the vertical line direction along the rotation axis A1 of the rotor 30 in the side view.
  • FIG. 6 is a time chart showing an example of rotation speed control of the rotor 30 in the cleaning cycle.
  • FIG. 7 is a diagram showing the state of each process and the test tube 80 in the cleaning cycle.
  • the motor 8 is started from time 0 to time t1 to accelerate the rotor 30 to the centrifugal separation rotation speed R3.
  • the test tube holder 36 can swing, that is, the test tube holder 36 is not adsorbed by the holding means 43 (see FIG. 4).
  • the cleaning liquid is dropped downward from the nozzle 19 and injected into the inside of the cleaning liquid distribution element 50 from the cleaning liquid introduction port 54.
  • the cleaning liquid that has entered the inside of the cleaning liquid distribution element 50 is supplied to the inside of each test tube 80 through the groove portion 67, through the discharge port 67b, and from the upper opening 80a of the test tube 80 in a swung state.
  • the acceleration section (section (1)) for supplying this cleaning liquid is (1) cleaning liquid injection step (WASH) shown in FIG. 7, and is performed until a predetermined amount of cleaning liquid is supplied.
  • a certain amount of cleaning liquid for example, physiological saline
  • the cleaning liquid is pumped to the cleaning liquid distribution element by the pump 99 (see FIG. 1). It is sent to the (distributor) 50 , and the cleaning liquid is supplied until the rotor 30 is settled (constant speed operation) after time t1 (the liquid feeding may be completed before the settling).
  • the physiological saline solution is vigorously injected into each test tube 80 from the cleaning liquid distribution element 50 by centrifugal force. At this time, the blood cells in the test tube 80 are sufficiently suspended with physiological saline.
  • the supernatant liquid discharge step is performed.
  • the test tube holder 36 is adsorbed by energizing the ring-shaped coil 46 of the holding means 43 (see FIG. 2).
  • the state of the test tube 80 at this time is such that the opening 80a faces slightly outward so that the swing angle is slightly negative as shown in (3) supernatant discharge step (DECANT) of FIG.
  • DECANT supernatant discharge step
  • the rocking step ( 4 ) is then executed.
  • the shaking step is a step (AGITATE) of stirring the remaining cleaning liquid and the sample by shaking the test tube holder a plurality of times in a short time.
  • the rotation speed of the rotor 30 is accelerated to R 1 , settled for a short time, then decelerated immediately, and the operation of repeating rotation and stop in small steps of this acceleration-settling-stop is repeated multiple times (here, 5 times).
  • the washing cycle from (1) to (4) is repeated a plurality of times, for example, about 3 to 4 times, and after the shaking step (4) of the final washing cycle, the additional centrifugation step of (5) (“centrifugation”). Separation 2 ”) is executed and the process ends.
  • the rotor 30 is rotated for about several seconds.
  • the concave portion 63 for storing the cleaning liquid injected into the lower distribution element 61 is formed, and the portion of the concave portion 63 particularly connected to the groove portion 67 on the outer peripheral portion is formed from the inside to the outside. Since it was formed on a slope that rises as it goes, the cleaning liquid is supplied to the outer peripheral side of the concave portion 63 so as to climb the slope by centrifugal force, and has the same number (24) as the test tubes 80 held in the test tube holder 36. It is branched into each flow path (groove portion 67) and is vigorously injected into each test tube 80 from the discharge port 67b of the cleaning liquid distribution element 50.
  • FIG. 8 is a vertical sectional view showing a detailed shape of the cleaning liquid distribution element 50 of this embodiment.
  • the upper distribution element 51 is formed by a cleaning liquid introduction portion 53 located on the inner peripheral side and an upper annular portion 52 located on the outer peripheral side.
  • the lower surface of the upper annulus portion 52 (the portion facing the groove portion 67) is formed flat.
  • the cleaning liquid introduction portion 53 is a portion that rises upward in a cylindrical shape, and is formed by a raised neck portion 53b and a flange portion 53a formed above the neck portion 53b, and an internal space 55 is formed inside the flange portion 53a.
  • the internal space 55 is a space for preventing overflow when the flow rate from the pump is larger than expected or when the discharge amount from the discharge port 67b is smaller than expected.
  • the lower distribution element 61 is formed by a concave portion 63 located on the inner peripheral side and a lower annular portion 62 located on the outer peripheral side.
  • the concave portion 63 is formed by an axial center portion 65 formed in a chevron shape and an inclined portion 64 formed between the axial center portion 65 and the lower annular portion 62.
  • the inclined portion 64 is a conical surface formed at an inclination angle ⁇ with respect to a horizontal plane when viewed in a vertical cross section. Since the concave portion 63 forms an internal space 66 having a predetermined size on the lower side of the dividing surface of the upper distribution element 51 and the lower distribution element 61, the cleaning liquid injected into the inside from the cleaning liquid introduction port 54 is recessed.
  • the inflow port 67a of the groove 67 is connected to the outer peripheral edge of the inclined portion 64.
  • the groove portion 67 extends from the inner peripheral edge to the outer peripheral edge of the lower annular portion 62, and the cleaning liquid is discharged at the discharge port 67b.
  • the axial center portion 65 is formed of a flat surface or a curved surface having an inclination different from that of the inclined portion 64, and a mounting portion 69 is formed below the axial center portion 65.
  • the mounting portion 69 is a portion for fixing to the flange portion 32a of the rotor main body 31, and a screw boss (not shown) is formed in the mounting portion 69, and the cleaning liquid distribution element 50 is fixed to the rotor main body 31 by a plurality of screws (not shown). do.
  • FIG. 9A is a diagram showing a state of injecting the cleaning liquid 17 into the cleaning liquid distribution element 50.
  • the rotor 30 is rotated at 1200 rpm (constant speed rotation), and the cleaning liquid 17 is discharged from the nozzle 19 as shown by an arrow, so that the rotor 30 falls into the concave portion 63.
  • the cleaning liquid 17 is dropped on the axis center portion 65 slightly deviated from the rotation axis A1 as shown by the arrow 20a. Since the determination of the drop position indicated by the arrow 20a does not have to be strict, it is sufficient to select the inside of the axial center portion 65 or the vicinity of the inner peripheral edge of the inclined portion 64.
  • the cleaning liquid 17 that has fallen on the concave portion 63 collects on the lowest bottom portion in the concave portion 63, and then climbs the slope by centrifugal force in the vicinity indicated by the arrow 20b.
  • the amount of the cleaning liquid supplied from the nozzle 19 is larger than that of the cleaning liquid climbing the inclined portion 64 due to the centrifugal force, so that the cleaning liquid temporarily accumulates on the lower side of the surface (so-called bottom portion 64b).
  • the cleaning liquid that has climbed the slope of the inclined portion 64 as shown by the arrow 20b causes retention in the vicinity of the arrow 20c on the outer edge of the slope, that is, in the vicinity of the inlet of the groove portion 67 (near the inflow port 67a). Since the slope is climbed uniformly by the centrifugal force, the centrifugal force applied to the stagnant cleaning liquid is also uniform. Further, since the amount of the accumulated cleaning liquid is also uniform in all 24 locations, as a result, the amount of the cleaning liquid 17 flowing into the groove 67 from the vicinity of the arrow 20d and being discharged from the discharge port 67b is a plurality of discharges. It becomes uniform at the outlet 67b.
  • the inclination angle ⁇ of the inclined portion 64 of this embodiment is 25 ° with respect to the rotation axis A1. If the angle of the slope 64a is increased, the rotor 30 needs to be rotated at high speed in order to supply the cleaning liquid from the discharge port 67b to the test tube 80, and the size of the cleaning liquid distribution element 50 becomes large in the vertical direction. There is a drawback that it becomes. On the contrary, if the angle of inclination is made small, there is an advantage that the size of the cleaning liquid distribution element 50 is small in the vertical direction and can be manufactured compactly. There is a possibility that the amount of the cleaning liquid branched into each flow path (groove 67) may vary.
  • the angle of the slope 64a is set to 15 ° to 45. It is good to set it in the range of °, and particularly preferably in the range of 25 to 35 °.
  • the cleaning liquid 17 supplied from the nozzle 19 forms the slope of the axial center portion 65 by the force emitted from the nozzle 19 (see FIG. 1) and the kinetic energy due to gravity. After descending and accumulating near the lowest bottom of the inclined portion 64 (near the arrow 64b), it climbs the slope by centrifugal force and reaches the inflow port 67a of the groove portion 67.
  • the vertical cross-sectional shape of the slope 64a passing through the rotation axis A1 does not necessarily have to be linear. For example, as shown in FIG.
  • the cleaning liquid may rise on the slope due to centrifugal force, and after rising, is uniform in the groove portion 67.
  • the effect of the present invention can be obtained if a uniform amount can be configured to flow in at a uniform pressure.
  • the cleaning liquid 17 is supplied to the test tube 80 by using centrifugal force, the same effect as having a centrifugal force type pump in the cleaning liquid distribution element 50 can be obtained.
  • the cleaning liquid distribution element 50 is made of synthetic resin, but the material of the cleaning liquid distribution element 50 is arbitrary, and may be made of metal or other materials.
  • the groove 67 may not be formed by injection molding of synthetic resin, but may be formed by cutting by machining. Further, the cleaning liquid distribution element 50 and the rotor main body 31 may be detachably configured with one touch. Further, the groove 67 may be provided in both the upper and lower distribution elements.

Landscapes

  • Centrifugal Separators (AREA)

Abstract

血球等の生体細胞を洗浄するための遠心機の洗浄液注入工程で、多数の試験管内に供給される洗浄液量のばらつきを少なくする。ロータ本体(31)の上側部分に取り付けられる洗浄液分配素子(50)は、上側分配素子(51)と下側分配素子(61)により構成され、ロータ(30)の回転中に洗浄液導入口(54)から洗浄液が供給され、下側分配素子(61)の凹状の内側部分に入る。内側部分に入った洗浄液は、遠心力により回転中心付近から径方向外側に向けて傾斜部(64)を登るように移動する。傾斜部(64)の先端の下側円環部に、複数の洗浄液通路(67)が放射状に形成され、洗浄液通路(67)の吐出口(67b)から径方向外向きに洗浄液が排出される。傾斜部(64)を形成したことにより、各試験管(80)の中に洗浄液を均等に分配できる。

Description

遠心機及びそれに用いられるロータ
 本発明は、遠心力を利用して赤血球等の生体細胞の洗浄を自動で行う遠心機に関し、特に、洗浄効果が大きく、洗浄の信頼性向上に好適な遠心機およびそれに用いられるロータに関する。
 従来より、輸血検査時の抗グロブリン試験、交差適合試験、不規則抗体スクリーニング等において、赤血球を生理食塩水等の洗浄液で洗浄し、懸濁液中の余分な抗体等を除去するために用いられる細胞洗浄遠心機(血球洗浄遠心機)が販売されている。このような細胞洗浄遠心機として例えば特許文献1の技術が知られている。特許文献1に示すような周知の細胞洗浄遠心機は、駆動軸を有するモータと、該モータの駆動軸に連結され、モータで回転されるロータと、ロータ上に円形列に回動自在に装着され、かつロータの回転による遠心力によって円形列の外側水平方向に回動する複数の試験管ホルダと、ロータに装着され、ロータと同時に回転し、複数の試験管ホルダにそれぞれ保持された複数の試験管内に洗浄液を供給する洗浄液分配素子(ディストリビューター)と、磁気コイルへの通電に基づいて発生する磁気吸引力によって前記試験管ホルダを垂直または垂直に近い角度に吸着する磁気素子(保持手段)とを備えている。
 細胞洗浄遠心機では、洗浄液(生理食塩水)注入工程、遠心工程、上澄液排出工程、および揺動工程を含む洗浄プロセスが、順次、自動的に実行される。その内、上澄液排出工程において磁気装置により試験管ホルダを吸着させて、試験管をほぼ鉛直方向に保持したままロータを回転させ、遠心力によって試験管内の上澄み液を排出させる。特許文献1における洗浄液の分配素子は、内面が円錐形状容器の底面外周から放射状に設置されたノズル(洗浄液導入口)を有し、ロータと共に回転する洗浄液分配素子に供給された洗浄液を遠心力でノズルから注出し、多数の試験管内に同時に洗浄液を供給するようにしていた。
 図10(A)は、従来の遠心機の細胞洗浄用のロータ130の構造を示す縦断面図である。ロータ130は、細胞洗浄遠心機においては、外周側に試験管ホルダ36が取り付けられたロータ本体31と、ロータ本体31の上部に取り付けられる洗浄液分配素子150によって構成される。ロータ130が回転すると、ロータ本体31の上面に取り付けられた洗浄液分配素子150も回転し、回転中の洗浄液分配素子150の洗浄液導入口154から内部空間155内に洗浄液が供給される。洗浄液分配素子150は、上側分配素子151に洗浄液の導入口154が形成され、洗浄液導入口154の下部が円錐状の内壁151aを有する。一方、上側分配素子151に対向するように固定される下側分配素子161は、円錐面162が山状に形成される。内壁151aの傾斜は、円錐面162よりも大きく形成されることによって、上側分配素子151と下側分配素子161の間は、洗浄液導入口154から導入された洗浄液が通る内部空間155となる。内部空間155は傘状に広がり、外縁付近から径方向外側に向けて放射状に洗浄液の通路となる溝部167が形成される。
 図10(B)は図10(A)の下側分配素子161の形状を示す斜視図である。下側分配素子161には山状に形成された円錐面162と、円錐面162の外縁から径方向外側に接続される略円環状の洗浄液受部163と、洗浄液受部163の周囲に配置される下側円環部164が形成される。下側円環部164の上面は上側分配素子151と接触する平面状の接触面164aが形成される。円錐面162の上側は液体が径方向外側に移動する空間となり、円錐面162の径方向外側には円環状の洗浄液受部163が接続され、洗浄液受部163から尖塔状に絞り込まれるような溝部167に接続される。下側分配素子161の径方向の外縁付近には、径方向外側に向けて突出する突出部166が、周方向に等間隔に、複数(例えば24カ所)形成される。突出部166の周方向中央には溝部167が配置され、溝部167の外側先端が、洗浄液の試験管80への注入口167bになる。複数の接触面164aには雌ネジの形成されたネジ穴168がそれぞれ設けられる。下側分配素子161の下側円環部164よりも下側には円筒部169が形成される。
特開2009-2777号公報
 図10に記載された従来のロータ130においては、回転中の洗浄液分配素子150の内部空間155に供給された洗浄液は、遠心力を受けながら重力により円錐面162の斜面を下り、円錐面162の底面付近に形成された円環状の洗浄液受部163を通り、洗浄液受部163の外周の流入口167aから放射状に設置された洗浄液通路となる溝部167を通ってノズル部分から各試験管80の内部へ注出される。上記の洗浄液分配素子150を使用している細胞洗浄遠心機では、洗浄液を意図的に試験管からあふれさせる動作を行うため、各試験管への分配量のばらつきによる問題は発生していないが、洗浄液分配素子による分配精度は高い方が望ましい。特に、細胞洗浄工程の最後に試験管内の液量を調整する必要があり、方法として、試験管を垂直に近い角度で保持した状態でロータを回転させ、遠心力により余分な上澄み液を排出させる。この排出手順においては、モータによる複雑な制御が必要であるが、モータの回転制御だけで現状以上に試験管内の残量の精度を向上させることが困難である。
 本発明は上記背景に鑑みてなされたもので、その目的は、洗浄液分配素子を用いた洗浄液の分配精度を向上させ、試験管に洗浄液を均等に分配できるようにした遠心機及びそれに用いられるロータを提供することにある。
 本発明の他の目的は、従来の遠心機用のモータの回転制御やロータ本体側の構成を変えないで、洗浄液分配素子の形状を変更するだけで洗浄液の分配精度を向上させた遠心機及びそれに用いられるロータを提供することにある。
 本願において開示される発明のうち代表的なものの特徴を説明すれば次の通りである。
 本発明の特徴によれば、本願発明の遠心機は、駆動軸を有するモータと、モータの駆動軸に連結され、モータで回転されるロータ本体と、ロータ本体の外周側に円形列に装着され、遠心力によって円形列の外側水平方向に回動可能に支持された複数の試験管ホルダと、ロータ本体に装着され、回転中心から外周に向く径方向に洗浄液を吐出することにより複数の試験管ホルダにそれぞれ保持された複数の試験管内に洗浄液を供給する洗浄液分配素子と、モータを制御する制御装置と、を備える。洗浄液分配素子は、上側分配素子と下側分配素子を合わせるようにして構成され、上側分配素子には、中央部に洗浄液導入口を有する洗浄液導入部と、洗浄液導入部の周囲に連続する上側円環部が形成され、下側分配素子には、上側分配素子の位置する側から離れる方向に窪む凹状部と、凹状部の径方向外側であって上側円環部と対向する位置に配置された下側円環部が形成される。上側円環部の下面、又は、下側円環部の上面の一方には、放射状の複数の溝部が形成され、溝部が対向する円環部と接合されることによって洗浄液が洗浄液分配素子から放出される流路が形成される。下側分配素子の凹状部の外周部分には、回転中心軸から径方向外側に行くにつれて上昇するような傾斜部が形成され、ロータの回転時に供給される洗浄液は、遠心力により凹状部の傾斜部を登る(上昇する)ようにして流路に流入する。
 本発明の他の特徴によれば、凹状部は傾斜部とその内側に形成される軸心部により構成され、傾斜部は凹状部のうち径方向の半分以上を占め、軸心部は傾斜部とは異なる傾斜を有する平面、曲面、または緩やかな面にて形成される。また、洗浄液導入部は、上側円環部の内周縁部に接続される首部と、首部の上縁部から径方向内側、又は/及び、外側に突出する円環部を含んで形成され、円環部によって洗浄液導入口が形成される。さらに、洗浄液導入口は、上側分配素子と下側分配素子との分割面より上方に位置づけられ、軸心部は、上側分配素子と下側分配素子との分割面より下方に位置づけられる。ここで、洗浄液導入口の外周部にフランジ部を形成するようにして、そのフランジ部の直径を80mm以下で構成すると良い。
 本発明のさらに他の特徴によれば、上側分配素子及び下側分配素子の接合によって形成される流路は、円周方向に等間隔に配置され、周方向に見て溝部以外の部分では、上側分配素子及の下面と下側分配素子の下面が密着することで洗浄液の通過を阻止する。上側分配素子と下側分配素子の密着する面にはそれぞれネジ部が設けられ、上側分配素子及び下側分配素子がネジによって固定される。また、流路となる溝部の幅(周方向の長さ)は、下側分配素子の内周縁側が広く、径方向外側に行くにつれて流路の幅が狭くなることにより流路の断面が絞り込まれるように形成される。この傾斜部の斜面形状は、その鉛直断面形状が直線状であり、水平面に対して10度~45度、特に好ましくは、25度~35度の傾斜を有するように形成される。また、傾斜部の鉛直断面形状が上向き凸状又は下向き凸状の円弧状になるように構成しても良い。洗浄液分配素子は、ロータの本体部分にネジによって着脱可能に固定され、フランジ部の外径は片手で容易に掴めるように、円環部の内径は60mm以上80mm以下にすると良い。
 本発明の上述した構成により、洗浄液分配素子の内部空間に供給された洗浄液は、凹状部によって画定される空間(下部空間)へと注入され、凹状部の内部で洗浄液が遠心力により斜面を均等に上昇して分配用の溝部の入口に到達して溝部を通って試験管へ注出されるため、多数の試験管へ、同時に同量の洗浄液を精度良く供給することができる。また、洗浄液を送るポンプの種類によっては脈流が発生して流量がわずかにばらつく可能性があるが、本発明の構造を採用することにより、洗浄液の供給が連続的か断続的かによらず、均等に試験管へ分配できる。
本発明に係る遠心機1の全体構成を示す縦断面図である。 図1のロータ30の縦断面図である。 図2の洗浄液分配素子50の分解斜視図である。 図1のロータ本体31の部分縦断面図であって、(A)は試験管ホルダ36のスイングが制限されている状態であり、(B)は試験管ホルダ36のスイングが許容され、矢印37の方向にスイングしている状態である。 試験管80を装着した状態の試験管ホルダ36の、(A)部分上面図と、(B)部分側面図である(静止状態)。 洗浄サイクルにおけるロータ30の回転速度制御の一例を示すタイムチャートである。 洗浄サイクルにおけるプロセスと試験管80の状態を示す図である。 図1の洗浄液分配素子50の詳細形状を示す縦断面図である。 (A)は洗浄液分配素子50における洗浄液の流れを示す断面図であり、(B)、(C)は第1及び第2の変形例に係る洗浄液分配素子の断面図である。 (A)は従来の遠心機の細胞洗浄用のロータ130を示す縦断面図であり、(B)は下側分配素子161の斜視図である。
 本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施例を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明を省略する。尚、本明細書中の“平行”、“垂直”等の記載は、機械加工公差や、組立公差等を含んでいる状態も含んでいる。
 図1は本発明に係る遠心機1の全体構成を示す縦断面図である。細胞洗浄用の遠心機(細胞洗浄遠心機)1は、上面から見た断面形状が四角形を有する筐体(フレーム)2と、筐体2の上部を開閉するドア6と、この筐体2内に配置されたチャンバ3を有し、チャンバ3の内部(ロータ室4)でロータ30を回転させる。筐体2は複数の脚部5を有し、床等に設置される。ドア6は後方側に設けた蝶番6aを中心にして、前方側が上下方向に揺動可能な開閉式である。筐体2のベース部2aにはモータ8が配置され、モータ8の駆動軸9がチャンバ3の底部の貫通孔を貫通するようにしてロータ室4の内部空間まで延在する。モータ8は振動を低減されるためのゴム製ダンパ14を介して支柱(金属製)13に取り付けられ、支柱13は筐体2のベース部2aに固定される。ロータ30は駆動軸9の上端に装着される。モータ8は、例えばブラシレスDCモータであり、その回転は図示しないインバータ回路によって駆動され、モータ8の回転数(回転速度)は制御装置10によって制御される。筐体2の前側側面には、操作表示パネル12(タッチ式の液晶ディスプレイ等)が設けられる。操作表示パネル12は、ユーザからの情報の入力手段であり、また、制御装置10からの情報の表示手段である。
 ロータ30は細胞洗浄を行うための専用の遠心機用ロータであり、上面から見て周方向に等間隔で並べて配置された複数(ここでは24個)の試験管ホルダ36を有する。試験管ホルダ36は、内周側側面をロータ30の円形保持部34によって軸支されることによって、遠心方向(径方向)にスイング(回動)自在に保持される。試験管ホルダ36は磁性体部材より構成され、試験管80(図2を参照)が上から下方向に挿入される。図示しない各試験管80の内部には、予め赤血球等の生体細胞が入った試料(液体)が入れられ、遠心分離運転の開始前に、試料を入れた試験管80がユーザの手によって試験管ホルダ36のそれぞれにセットされる。
 ロータ30は、試験管ホルダ36の長手方向中心軸を垂直または垂直に近い小さい揺動角度に保持するための保持手段43を備える。保持手段43はロータ30と一体で回転するもので、磁力によって金属製の試験管ホルダ36を吸着することによって試験管80がスイングできないような状態を維持する。保持手段43は、電磁石による磁気素子を用いることにより、試験管ホルダ36の吸着状態(固定状態又はスイング不能状態)と、解放状態(スイング可能状態)を制御装置10の制御により電気的に切り替えることができる。試験管ホルダ36が吸着状態の時は、いわゆる負のスイング角を有するアングルロータとして機能し、試験管ホルダ36が解放状態の時は、正のスイング角を有するアングルロータとして機能する。解放状態時の試験管のスイング角θは約40°である。
 細胞洗浄用のロータ30は、駆動軸9に対して着脱可能である。従って、駆動軸9には、回転中に洗浄液を供給できない通常のアングルロータや、スイングロータを装着することも可能である。細胞洗浄用のロータ30は、複数の試験管80を保持するロータ本体31の上部に洗浄液分配素子50が取り付けられたもので、ドア6内に設けられた洗浄液供給管18を用いてロータ30の回転時(スイング時)に試験管80内に洗浄液等の液体を供給する。洗浄液分配素子50はロータ本体31に複数のネジにより固定され、円形列の試験管ホルダ36を搭載するロータ本体31と一体で回転する。
 洗浄液分配素子50に洗浄液を供給する洗浄液供給管18の外側の端部には、図示しないポンプが接続される。制御装置10によってポンプ99の動作をオンにすることにより、図示しない外部の洗浄液タンクから洗浄液17が吸い出され、洗浄液供給管18を通して遠心機1の上部に位置するノズル19から洗浄液が排出される。図6、7にて後述する“洗浄液注入工程”において、ノズル19から洗浄液分配素子50に排出される洗浄液は、ロータ本体31と一体で高速回転する洗浄液分配素子50の中央部の洗浄液導入口54から洗浄液分配素子50の内部空間に導入される。
 ロータ本体31の下部には、ボウル状の底面部41が形成される。底面部41は試験管ホルダ36のスイング角を制限するためのストッパの役割を果たす部材である。試験管ホルダ36は、ロータ本体31の円周の放射水平方向に回動し、試験管ホルダ36の下部(図2で後述する保持底部36c)が底面部41の壁面に当たるまで傾き、その当たった状態にて試験管80内の血球などの試料を遠心分離する。
 ロータ30を回転させた状態で洗浄液を注入し、また、試験管80の内部から余剰の洗浄液が排出されるため、チャンバ3の底面部にはこぼれた洗浄液がたまる場合がある。そのため、チャンバ3の底面の一部にドレンパイプ7が接続され、そのドレンパイプ7の先端には筐体2の外側に至る排出口7aが配置される。ユーザは排出口7aの先にホース等を用いて余剰の洗浄液(廃液)を回収又は廃棄する。なお、大部分の排出された洗浄液は、洗浄液回収カバー90の空間を経て排出部90aから下方に落下してドレンパイプ7に流れ込み、排出口7aを介して図示しない排水パイプ等に排出される。
 図2はロータ30の縦断面図である。図2では試験管ホルダ36にそれぞれ試験管80が装着され、所定の回転数以上で回転している状態(試験管80がスイングしている状態)を示している。ここではロータ30に含まれる保持手段43(図1参照)の図示は省略している。ロータ本体31は、駆動軸9に装着される主軸部32bと主軸部32bの上端部に形成され円板状に形成されたフランジ部32aと、主軸部32bの下端部に形成された取付部32cを含んで構成される。ロータ本体31は金属製でも合成樹脂製でも良く、フランジ部32aと円形保持部34を一体成型にて製造しても良い。フランジ部32aは、円形保持部34と洗浄液分配素子50をネジ止めするための固定部位である。
 洗浄液分配素子50は、上側分配素子51と下側分配素子61の2つの部材から構成され、上側分配素子51と下側分配素子61を接合することによって、内部空間(55、66)と、流路となる複数の溝部67が形成される。上側分配素子51の上部には、回転軸線A1上に配置されるノズル19(図1参照)から排出される洗浄液を受け入れるための洗浄液導入口54が形成される。下側円環部62の上面には放射状の複数の溝部67が形成され、下側円環部62が平板状の底面を有する上側円環部52と接合されることによって、溝部67による洗浄液の流路が形成される。溝部67の径方向外周端部は、吐出口67bとして開口する。
 試験管ホルダ36は、ガラス又は合成樹脂製の試験管80を停止時及び遠心分離運転時に落ちないように保持する部材である。各々の試験管ホルダ36は、回動軸35によってスイング可能な状態で円形保持部34の外周縁に保持される。試験管ホルダ36が図2の状態にスイングすると、試験管80の開口部80aの位置が移動し、吐出口67bが試験管80の開口部80a上に近接することになる。図2の状態にて洗浄液導入口54から内部空間(55、66)に洗浄液が供給され、遠心力によって洗浄液が内部空間66と溝部67を径方向に移動し、吐出口67bから洗浄液が試験管80の内部に注入される。洗浄液供給のタイミングを、ロータ30の回転速度が所定の回転数以上であって、図2に示すように試験管ホルダ36がスイングをして試験管80の開口部80aが吐出口67bに接近した時に設定すれば、供給される洗浄液は、試験管80の外に漏れることなく開口部80aから試験管80の内部に供給される。尚、試験管ホルダ36に形成されるストッパ36dは、ロータ30を遠心機1から取り外した時に、必要以上に回転軸A1方向に傾かないようにするために設けられている。
 図3は洗浄液分配素子50の分解斜視図である。洗浄液分配素子50は、上側分配素子51と下側分配素子61の2つの部品からなり、多数形成されたネジ穴56とネジ溝68に、図示しないネジをそれぞれ螺合させることで上側分配素子51と下側分配素子61が固定される。上側分配素子51は、合成樹脂の射出成形によって一体に製造されるもので、洗浄液導入部53と、洗浄液導入部53よりも径方向外側に形成される上側円環部52により形成される。洗浄液導入部53は、首部53bと、首部53bの上端に接続されたフランジ部53aにより形成される。フランジ部53aは、首部53bの上端から径方向外側及び内側に延在する環状の部材であり、フランジ部53aの内側が洗浄液導入口54となる。洗浄液分配素子50の洗浄液導入口54の直径は、本実施例では比較的大きめに形成され、フランジ部53aの直径(=外径)は70mm程度とし、ユーザがロータ30全体を把持する際にフランジ部53aの外縁を把持できるようにした。また、ユーザは片手の指3~4本をフランジ部53aの内側に入れて、フランジ部53aを把持できる。つまり、フランジ部53bは外側だけでなく内側も把持する部分の一部として利用できる。このように洗浄液導入口54を、ユーザによる把持部位として活用する場合は、フランジ部53aの直径(外径)を片手で容易につかめる範囲である60mm~80mm程度の直径で作成するのが望ましい。
 上側分配素子51の上側円環部52には、周方向に等間隔で24個のネジ穴56が形成される。ネジ穴56には、十字穴付きで頭部座面側を切り取った皿頭を有するサラネジが取り付けられるように開口付近が円錐状に形成され、円錐状部分の下部に雌ねじ部が形成される。図示しないサラネジのネジ部は、下側分配素子61側に形成された24個のネジ溝68に螺合する。サラネジを用いることでネジ穴56の頭部が上側円環部52とほぼ同一面になるように構成できる。図3では上側円環部52の下面形状が見えないが、下面はネジ穴56部分を除いて平坦な水平面で形成され、下側円環部62の平坦面(接触面)62aと密接する。
 下側分配素子61は合成樹脂の射出成形によって一体に製造されるもので、回転軸線A1から径方向の半分以上が下方向に窪む凹状部63として形成される。また、凹状部63の回転軸線A1には山状に形成された軸心部65が形成される。軸心部65はロータ本体31の半球状に突出する上端部に対応するように形成された部位である。下側分配素子61はロータ本体31に下側から上側に向けて挿入される図示しないネジにより固定される。凹状部63によって下側分配素子61の内部空間66(符号は図2参照)が形成される。凹状部63には回転軸線から離れるに従って上昇するような斜面(傾斜部64)が形成され、斜面の外周縁付近より径方向外側に下側円環部62が形成される。下側円環部62には、径方向内側から外側に向けて延在する溝部67が複数形成され、隣接する溝部67との間に平坦面62aが設けられ、平坦面62aのほぼ中央には複数のネジ穴68が形成される。
 ロータ30の回転時の遠心力によって凹状部63の傾斜面を径方向外側に移動した洗浄液は、下側円環部62との境界付近に到達し、溝部67の何れかの内部に流入する。溝部67の周方向に見た幅は、下側分配素子の内周縁側が広く、径方向外側に行くにつれて流路の断面が絞り込まれるような先細り状に形成され、内周側が流入口67aとなり、外周側端部が吐出口67bとなる。溝部67の深さ(上下方向の幅)は一定としているが、溝部67の深さは任意で有り、内周縁側の溝部67を深くして、径方向外側に行くにつれて溝部67を浅くして、流路の断面がさらに絞り込まれるように形成しても良い。ここでは、周方向に等間隔で配置される24個の溝部67に等しい量の洗浄液が流入しやすいように、入口側が周方向に所定の幅を有し、径方向外側に行くにつれて周方向幅が狭まる形状とし、吐出口67bでは試験管80の開口部80a内に正確に洗浄液を注入すべく周方向幅が小さくなるように形成される。
 下側円環部62のうち、溝部67とネジ溝68が形成されている部分以外の領域は、平坦面62aとなり上側円環部52の下面と良好に密着する。このように、上側分配素子51と下側分配素子61は共に合成樹脂の一体成形によって製造され、洗浄液が排出される流路は、下側分配素子61に形成された溝部67と、溝部67の上面を覆うことによって溝空間を形成するので、製造が容易な上に所望の流路形状を実現できる。尚、図3に示す洗浄液分配素子50は、下側分配素子61側に溝部67を形成し、それを上側分配素子51の下側面(平面)にて閉鎖するように構成したが、これらの関係を逆にして、上側分配素子51側に溝部を形成し、それを下側分配素子61の上側面(平面)にて閉鎖するように構成しても良い。また、上側分配素子51と下側分配素子61の双方に溝部を形成するようにして上側の溝と下側の溝を合わせるようにして流路を形成するようにしても良い。さらに、上側分配素子51と下側分配素子61を別体式としないで一体成形によって製造することや、上側分配素子51と下側分配素子61を2分割でなくて多分割形式として実現しても良い。更に、溝部(洗浄液通路)67は、径方向外側に一定の幅(断面積略一定)になるように形成しても良い。
 図4はロータ30の部分縦断面図であって、(A)は試験管ホルダ36のスイングが保持手段43によって制限されている状態であり、(B)は試験管ホルダ36のスイングが許容されている状態である。ここでは図1と違って試験管80を試験管ホルダ36に装着した状態を図示している。図4(A)、(B)共にロータ30の回転時の状態を示しているが、図4(A)の状態は、試験管ホルダ36に加わる遠心力よりも保持手段43が発生する吸着力(磁力)が強いため、試験管ホルダ36がほぼ垂直状態を維持している。一方、図4(B)の状態は保持手段43による吸着力(磁力)がないため、遠心力によって試験管ホルダ36が矢印(スイング方向)37の方向にスイングしている。
 試験管ホルダ36は磁性体材料、例えばSUS430材による磁石に吸着されるステンレス合金によって製造され、その長手方向の途中には、保持挿入部36a、36bが形成され、長手方向下側端部が試験管80の底部を支持する保持底部36cが形成される。保持挿入部36a、36bは、金属板の一部をリング状に曲げて形成された部分であり、保持底部36cはプレス加工で切り抜かれた金属板の一部を径方向外側に曲げることによって試験管80の底部を保持する部分である。各々の試験管ホルダ36は、回動軸35によってスイング可能な状態で円形保持部34の外周縁に保持される。遠心力による外力が試験管ホルダ36に加わっていないときに、試験管ホルダ36が(A)のように保持手段43に吸着する方向に位置で停止するようになっている。
 保持手段43は、電力によって磁気を発生させる磁気素子(電磁石)を含んで構成される。保持手段43は、円盤状の上部磁性体部材44と下部磁性体部材45を備え、さらに、これら上部磁性体部材44と下部磁性体部材45とによって挟み込まれるように設置された絶縁導線のリング状コイル(磁気コイル)46によって構成される。保持手段43はロータ30に固定されるため、ロータ30と共に回転することになる。また、ロータ30を駆動軸9から取り外すと、保持手段43も一緒に取り外すことになる。保持手段43の磁気コイル46への配線は、図示されていないスリップリングによってチャンバ3の底面側から行われ、ロータ30の停止中だけでなく回転中においても磁気コイル46への電流の供給が可能である。この配線構造は公知であるので、ここでの説明は省略する。磁気コイル46への電流の供給のオン又はオフは、マイコンを有する制御装置10によって制御される。磁気コイル46に電流を通電すると上部磁性体部材44と下部磁性体部材45を通る強い磁力を発生させることができる。試験管ホルダ36は磁性体で構成されるので、上部磁性体部材44と下部磁性体部材45と共に磁気回路を形成する。
 上部磁性体部材44の吸着部44a(試験管ホルダ36と接する部分)の外径は、下部磁性体部材45の吸着部45a(試験管ホルダ36と接する部分)の外径に比べてわずかに大きい。これによって、上部磁性体部材44および下部磁性体部材45の吸着部44a、45aは、試験管80が鉛直線(ロータ回転軸線A1と平行)に対して、底部側が内側にやや傾いた状態、換言すれば上部開口が径方向外側にわずかに傾いた状態(揺動角θ=-6°程度)にて試験管ホルダ36を保持することができる。下部磁性体部材45の底面には、ラビリンス部45bが形成され、軸受15とロータ室4の間の空気や水の流通を制限する。
 図4(B)は、ロータ30が高速回転数にて回転中の状態であり、この状態では遠心力によって試験管80を保持する試験管ホルダ36が、回動軸35を中心に矢印37の方向(径方向)にスイングする。スイング角θの最大値は、試験管ホルダ36の保持底部36cがカップ状の底面部41の外周部に当接することによって制限される。つまり、底面部41の外縁壁が試験管ホルダ36のスイング状態のストッパとして機能する。このスイングが行われるのは、リング状コイル46には通電されていない時である。図2(B)のように試験管ホルダ36が大きくスイングすると、試験管ホルダ36の保持底部36cが強度補強用のストッパ42(例えは、ステンレス等の金属製)に当接する。ここでは揺動角θが40°程度であり、この状態にて遠心分離運転が行われる。
 このようなスイング可能なロータ30を用いて洗浄液注入工程を実施すると、試験管ホルダ36は、ロータ30の回転による遠心力で円形列の外側水平方向に回動する。図4(B)のような回動状態では、試験管80の開口部80aが回転軸線A1側に向くため、洗浄液分配素子50の吐出口67b(図2参照)から洗浄液が試験管80内に注入可能である。洗浄液注入工程後の上澄液排出工程では、図4(A)に示すように試験管ホルダ36を保持手段43によってほぼ垂直状態に固定させてロータ30を回転させることで、余剰の上澄液17aを試験管80から外部に排出させることができる。
 図5は試験管80を装着した状態の試験管ホルダ36の、(A)部分上面図と、(B)部分側面図であり、ロータ30の静止時、又は、試験管ホルダ36のスイングが阻止された状態での回転中を示す。図5(A)に示すように、試験管ホルダ36は回転方向に等間隔で複数本並べて配置される。試験管ホルダ36にはそれぞれガラス又は合成樹脂製の試験管80が装着される。試験管ホルダ36のスイングが阻止された状態、即ち、保持手段43によって試験管ホルダ36が吸着されている状態では、試験管80の開口部80aがロータ30の回転軸線A1側と鉛直面よりわずかに外側に傾いた状態とされる。試験管80の開口部80aよりも内周側には、洗浄液分配素子50が設けられ(図では下側分配素子61だけを図示している)、洗浄液の通路たる溝部67から複数の吐出口67bに至る通路が形成される。吐出口67bはそれぞれの試験管80に対応して配置される。吐出口67bと試験管80の開口部80aは、径方向に吐出口67bとは距離をおいて配置されるが、これはロータ30回転時に吐出口67bから排出される洗浄液が、遠心力によって試験管80の開口部80aに注入されるような位置関係としたためである。
 図5(B)は1つの試験管80と試験管ホルダ36の側面図である。試験管ホルダ36は、保持する試験管80が遠心運転時に外れないように、その底部を保持底部36cによって固定し、試験管80の軸方向のほぼ中央よりもやや上側にリング状の保持挿入部36aが形成され、リング状の保持挿入部36aと保持底部36cの間にはリング状の保持挿入部36bが形成される。保持挿入部36a、36bと保持底部36cは、磁性体金属の一体品で形成される。ここで中心軸B1は、側面視においてロータ30の回転軸線A1に沿う垂直線方向と一致するように保持される。
 次に図6及び図7を用いて洗浄サイクルの実行手順を説明する。図6は洗浄サイクルにおけるロータ30の回転速度制御の一例を示すタイムチャートである。図7は洗浄サイクルにおける各プロセスと試験管80の状態を示す図である。最初に時刻0~時刻tでモータ8を起動してロータ30を遠心分離回転速度Rにまで加速させる。この際の試験管ホルダ36のスイングは可能の状態、即ち、保持手段43(図4参照)による試験管ホルダ36の吸着が行われていない状態である。ロータ30の加速途中に矢印38の時点で試験管ホルダ36のスイング量が最大になったら、洗浄液をノズル19から下方向に落下させて、洗浄液導入口54から洗浄液分配素子50の内部への注入を開始する。洗浄液分配素子50の内部に入った洗浄液は、溝部67を通って吐出口67bを経て、スイングした状態の試験管80の上側の開口部80aから、それぞれの試験管80の内部に供給される。この洗浄液を供給する加速区間((1)の区間)は、図7で示す(1)洗浄液注入工程(WASH)であり、所定の量の洗浄液が供給されるまで行われる。具体的には、(1)洗浄液注入工程(WASH)ではロータ30の回転速度が1200rpmに達した時点で、一定量の洗浄液(例えば生理食塩水)がポンプ99(図1参照)により洗浄液分配素子(ディストリビュータ)50に送り込まれ、洗浄液の供給は、時刻t以降のロータ30が整定(定速運転)するまで行われる(整定前に送液が完了することもある)。生理食塩水は洗浄液分配素子50から遠心力で勢いよく各試験管80内に注入される。このとき試験管80内の血球は生理食塩水で十分に懸濁される。
 加速区間の途中で洗浄液の注入が終わって、時刻tにおいてロータ30の回転速度が遠心分離運転の設定回転速度R(例えば3000rpm)に到達したら、設定された時間(遠心分離運転時間=t-t)の運転を行う。ここで、試験管80の内部に注入された余剰の洗浄液は、図7の(2)遠心分離工程の欄に示すように液面が鉛直方向に向くことにより試験管80の上側開口から外に漏れ落ちる。また、洗浄液内において試料が底部に移動する。図6の(2)遠心分離工程において時刻tに到達したら、モータ8を減速してロータ30の回転を停止させる。
 図6の時刻tにおいてロータ30の回転が停止したら、(3)上澄液排出工程を行う。この排出工程では保持手段43(図2参照)のリング状コイル46に通電することによって試験管ホルダ36を吸着させる。この時の試験管80の状態は、図7の(3)上澄液排出工程(DECANT)に示すように揺動角がわずかにマイナスとなるように、開口部80aが外側にわずかに向くように傾け、この状態で、ロータ30を整定速度Rまで加速させ、一定時間だけ整定させて、ロータ30を減速させる。このように試験管80の揺動角をわずかにマイナス状態としてロータ30を回転させることで、上澄液は遠心力により試験管80の壁面を上昇し、外部へ排出されるため、大部分の上澄液が試験管80の外部に排出されることになる。
 時刻tにおいてロータ30が停止したら、次に(4)揺動工程を実行する。(4)揺動工程は短時間に試験管ホルダを複数回揺動させることによって残存する洗浄液と試料を攪拌する工程(AGITATE)である。ここではロータ30の回転速度をRまで加速して、短い時間整定させてからすぐに減速し、この加速-整定-停止の小刻みに回転、停止を繰り返す運転を複数回(ここでは5回)実行する。以上、(1)から(4)までの洗浄サイクルを複数回、例えば3~4回程度繰り返し、最後の洗浄サイクルの揺動工程(4)の後に、(5)の追加の遠心工程(“遠心分離2”)を実行して終了する。(5)の工程では、数秒程度ロータ30を回転させる。
 以上のように、本実施例では下側分配素子61に注入した洗浄液を貯めるための凹状部63を形成し、凹状部63のうち特に外周部の溝部67に接続される部分を内側から外側に行くにつれて上昇する斜面にて形成したので、遠心力により洗浄液が斜面を登るようにして凹状部63の外周側に供給され、試験管ホルダ36に保持された試験管80と同数(24本)の各流路(溝部67)に分岐され、洗浄液分配素子50の吐出口67bから勢い良く各試験管80内に注入される。この際、凹状部63内の洗浄液の外周側への移動は遠心力によるものであるため、複数の溝部67にほぼ均等に洗浄液が分配されることになるので、各試験管80への洗浄液の供給量のばらつきを小さくすることができる。
 図8は本実施例の洗浄液分配素子50の詳細形状を示す縦断面図である。上側分配素子51は内周側に位置する洗浄液導入部53と、外周側に位置する上側円環部52によって形成される。上側円環部52の下面(溝部67と対向する部分)は平坦に形成される。洗浄液導入部53は円筒状に上方に隆起する部分であり、隆起する首部53bとその上方に形成されるフランジ部53aにより形成され、その内側に内部空間55が形成される。内部空間55は、ポンプからの流量が想定よりも多い場合や、吐出口67bからの排出量が想定よりも少ない場合に溢れさせないための空間である。
 下側分配素子61は内周側に位置する凹状部63と、外周側に位置する下側円環部62によって形成される。凹状部63は山形に形成された軸心部65と、軸心部65と下側円環部62との間に形成される傾斜部64により形成される。傾斜部64は、鉛直断面で見た場合に、水平面に対して傾斜角θで形成される円錐面である。凹状部63は、上側分配素子51と下側分配素子61の分割面よりも下側に、所定の大きさの内部空間66を形成するので洗浄液導入口54から内部に注入された洗浄液を凹状部63の底に貯めることが可能となる。傾斜部64の外周縁には、溝部67の流入口67aが接続される。溝部67は下側円環部62の内周縁から外周縁まで延在し、吐出口67bにて洗浄液が排出される。軸心部65は、傾斜部64とは異なる傾斜を有する平面又は曲面にて形成され、軸心部65の下方には取付部69が形成される。取付部69はロータ本体31のフランジ部32aに固定するための部位であり、取付部69にはネジボス(図示省略)が形成され、図示しない複数のネジによってロータ本体31に洗浄液分配素子50を固定する。
 図9(A)は、洗浄液分配素子50への洗浄液17の注入の様子を示す図である。ここではロータ30を1200rpm(定速回転)で回転させている状態であり、矢印のように洗浄液17がノズル19から排出されることによって、凹状部63に落下する。ここでは、矢印20aのように回転軸線A1よりわずかにずれた軸心部65に洗浄液17を落下させている。この矢印20aで示す落下位置の決定は厳密でなくてよいので、軸心部65内、又は傾斜部64の内周縁付近を選択すれば良い。凹状部63に落ちた洗浄液17は、凹状部63内の最も低い底部分に溜まってから、矢印20bで示す付近にて遠心力で斜面を登る。洗浄液の供給を開始直後では、遠心力によって傾斜部64を登る洗浄液よりノズル19から供給される洗浄液の量が多いため、一時的に面の下側(いわゆる底部64b)に溜まることになる。
 矢印20bのように傾斜部64の斜面を登った洗浄液は、斜面の外縁の矢印20c付近、即ち溝部67の入口付近(流入口67a付近)にて滞留を起こす。遠心力により斜面を均一に登るため、滞留した洗浄液に加わる遠心力も均一になる。また、滞留している洗浄液の量も24か所すべてにおいて均一になるので、この結果、矢印20d付近から溝部67に流入して、吐出口67bから排出される洗浄液17の量が、複数の吐出口67bにおいて均一になる。このように、遠心力をうまく用いて洗浄液分配素子50から放出される洗浄液17に加わる液圧を一定に保つようにしたので、吐出口67bから放出される洗浄液の量を複数の試験管に均等に分配でき、ばらつきが少ないように構成できた。
 本実施例の傾斜部64の傾斜角θは、回転軸線A1に対して25°としている。斜面64aの角度を大きくしてしまうと、洗浄液を吐出口67bから試験管80に供給するためにはロータ30を高速で回転させる必要がある上に、洗浄液分配素子50のサイズが上下方向に大きくなってしまうという欠点がある。逆に傾斜の角度を小さくすると、洗浄液分配素子50のサイズが上下方向に小さくてコンパクトに製造できるというメリットがあるが、洗浄液が外周側に移動する際の遠心力の作用が弱くなり、複数の各流路(溝部67)に分岐される洗浄液の量にばらつきが生ずる虞がある。そこで、ロータ30全体の強度アップや、遠心工程に到達するまでの時間が長くなることを防ぎ、1サイクルの時間が長くなってしまうことを防止するために、斜面64aの角度を15°~45°の範囲に設定すると良く、特に好ましくは25~35°の範囲が良い。
 図9(A)にて例示したように、ノズル19(図1参照)から供給された洗浄液17は、ノズル19(図1参照)から出る勢いと重力による運動エネルギーによって軸心部65の斜面を下って、傾斜部64の最も低い底付近(矢印64b付近)に溜まった後、遠心力によって斜面を登り溝部67の流入口67aに到達する。このように、洗浄液が遠心力によって斜面を登る原理を利用するには、斜面64aの回転軸線A1を通る縦断面形状は必ずしも直線状でなくても良い。例えば図9(B)のように断面形状が下向きの円弧状の斜面64Aで形成しても良いし、上向きの円弧状の斜面64Bで形成しても良い。また、注入される洗浄液に対して凹状部63の容積が比較的大きい場合は、凹状部63の外周縁近くにだけ傾斜を設けて、内周側部分は水平又はほぼ水平な底面としても良い。下側分配素子の形状は図9(A)~(C)のいずれの形状、又は、これらとは異なる形状であっても、遠心力によって洗浄液が斜面を上昇し、上昇した後に溝部67に均一な圧力で均一な量が流入するように構成できれば、本発明の効果は得られることになる。本発明では、遠心力を用いて洗浄液17を試験管80に供給するので、洗浄液分配素子50内に遠心力式のポンプを備えているのと同等の効果を得ることができる。
 以上、本発明を実施例に基づいて説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。例えば、洗浄液分配素子50は合成樹脂製としたが、洗浄液分配素子50の材質は任意で有り、金属製や他の材料にて製造しても良い。更に、溝67は合成樹脂の射出成形により形成されるのではなく、機械加工による切削によって形成されても良い。さらに、洗浄液分配素子50とロータ本体31は、ワンタッチで着脱可能に構成しても良い。さらに、溝67は、上下の分配素子両方に設けるようにしても良い。
1…(細胞洗浄)遠心機、2…筐体(フレーム)、2a…(筐体の)ベース部、3…チャンバ、4…ロータ室、5…脚部、6…ドア、6a…蝶番、7…ドレンパイプ、7a…排出口、8…モータ、9…駆動軸、10…制御装置、12…操作表示パネル、13…支柱、14…ゴム製ダンパ、15…軸受、17…洗浄液、17a…上澄液、18…洗浄液供給管、19…ノズル、30…ロータ、31…ロータ本体、32a…フランジ部、32b…主軸部、32c…取付部、34…円形保持部、35…回動軸、36…試験管ホルダ、36a,36b…保持挿入部、36c…保持底部、36d…ストッパ、37…スイング方向、41…底面部、42…ストッパ、43…保持手段、44…上部磁性体部材、44a…吸着部、45…下部磁性体部材、45a…吸着部、45b…ラビリンス部、46…リング状コイル(磁気コイル)、50,50A,50B…洗浄液分配素子、51…上側分配素子、52…上側円環部、53…洗浄液導入部、53a…フランジ部、53b…首部、54…洗浄液導入口、55…内部空間、56…ネジ穴、61,61A,61B…下側分配素子、62…下側円環部、62a…平坦面、63…凹状部、64,64A,64B…傾斜部(斜面)、64a…斜面、64b…底部、65…軸心部、66…内部空間、67…溝部(洗浄液通路)、67a…流入口、67b…吐出口、68…ネジ溝、69…取付部、80…試験管、80a…開口部、90…洗浄液回収カバー、90a…排出部、99…ポンプ、130…ロータ、150…洗浄液分配素子、151…上側分配素子、151a…内壁、154…洗浄液導入口、155…内部空間、161…下側分配素子、162…円錐面、163…洗浄液受部、164…下側円環部、164a…接触面、166…突出部、167…溝部、167a…流入口、167b…注入口、168…ネジ穴、169…円筒部、A1…(ロータの)回転軸線、B1…(試験管の)中心軸

Claims (14)

  1.  駆動軸を有するモータと、
     該モータの駆動軸に連結され、前記モータで回転されるロータ本体と、
     該ロータ本体の外周側に円形列に装着され、遠心力によって前記円形列の外側水平方向に回動可能に支持された複数の試験管ホルダと、
     前記ロータ本体に装着され、回転中心から外周に向く径方向に洗浄液を吐出することにより前記複数の試験管ホルダにそれぞれ保持された複数の試験管内に前記洗浄液を供給する洗浄液分配素子と、
     前記モータを制御する制御装置と、を備える遠心機において、
     前記洗浄液分配素子は、上側分配素子と下側分配素子から成り、
     前記上側分配素子は、中央部に洗浄液導入口を有する洗浄液導入部と、該洗浄液導入部の周囲に連続する上側円環部が形成され、
     前記下側分配素子は、前記上側分配素子の位置する側から離れる方向に窪む凹状部と、前記凹状部の径方向外側であって前記上側円環部と対向する位置に配置された下側円環部を有し、
     前記上側円環部の下面、又は、下側円環部の上面の一方に放射状の複数の溝部が形成され、前記溝部が前記対向する円環部と接合されることによって前記洗浄液が前記洗浄液分配素子から放出される流路が形成され、
     前記凹状部の外縁には、前記洗浄液が、遠心力により前記流路に供給されるよう回転中心軸から径方向外側に行くにつれて上昇するような傾斜部が形成されていることを特徴とする遠心機。
  2.  前記凹状部は、前記傾斜部とその内側に形成される軸心部により構成され、
     前記傾斜部は前記凹状部のうち径方向の半分以上を占め、
     前記軸心部は、前記傾斜部とは異なる傾斜を有する平面又は曲面にて形成されることを特徴とする請求項1に記載の遠心機。
  3.  前記洗浄液導入部は、前記上側円環部の内周縁部に接続される首部と、前記首部の上縁部から径方向内側、又は/及び、外側に突出する円環部によって形成され、
     前記円環部によって前記洗浄液導入口が形成されることを特徴とする請求項2に記載の遠心機。
  4.  前記洗浄液導入口は、前記上側分配素子と前記下側分配素子との分割面より上方に位置づけられ、
     前記軸心部は、前記上側分配素子と前記下側分配素子との分割面より下方に位置づけられることを特徴とする請求項3に記載の遠心機。
  5.  前記洗浄液導入口の外周部には、フランジ部が設けられていて、前記フランジ部の直径は80mm以下であることを特徴とする請求項1に記載の遠心機。
  6.  前記上側分配素子及び前記下側分配素子の接合によって形成される前記流路は、円周方向に等間隔に配置され、周方向に見て前記溝部以外の部分では、前記上側分配素子及の下面と前記下側分配素子の下面が密着し、
     該密着する面にそれぞれネジ部を設けることによって、前記上側分配素子及び前記下側分配素子が固定されることを特徴とする請求項1に記載の遠心機。
  7.  前記流路の周方向に見た幅は、前記下側分配素子の内周縁側が広く、径方向外側に行くにつれて前記流路の断面が絞り込まれることを特徴とする請求項6に記載の遠心機。
  8.  前記傾斜部は鉛直断面形状が直線状であり、水平面に対して10度~45度の傾斜を有することを特徴とする請求項1~7のいずれか一項に記載の遠心機。
  9.  前記傾斜部は鉛直断面形状が直線状であり、水平面に対して25度~35度の傾斜を有することを特徴とする請求項1~7のいずれか一項に記載の遠心機。
  10.  前記傾斜部は鉛直断面形状が円弧状であることを特徴とする請求項1~7のいずれか一項に記載の遠心機。
  11.  前記洗浄液分配素子は、前記ロータ本体にネジによって固定されることを特徴とする請求項10に記載の遠心機。
  12.  前記円環部の内径は60mm以上80mm以下であることを特徴とする請求項3に記載の遠心機。
  13.  請求項1~12のいずれか一項に記載の前記ロータ本体と、前記ロータ本体に円形列に装着される複数の前記試験管ホルダと、前記ロータ本体に装着される前記洗浄液分配素子を有し、
     前記ロータ本体は、遠心機の駆動軸に装着される装着部を有し、前記駆動軸に対して着脱可能に構成されることを特徴とする遠心機用ロータ。
  14.  前記試験管ホルダの回動を阻止することにより前記試験管を垂直又は垂直に近い角度に保持する保持手段を有することを特徴とする請求項13に記載の遠心機用ロータ。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114918047A (zh) * 2022-05-12 2022-08-19 李雪美 一种自倾斜式血液离心装置
CN116351588A (zh) * 2023-06-01 2023-06-30 山东富尔康肥业有限公司 一种具有自清洁机构的肥料生产用离心机

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4449964A (en) * 1983-02-17 1984-05-22 Separex Teknik Ab Decanting centrifuge
JP2003334057A (ja) * 2002-05-17 2003-11-25 Hitachi Koki Co Ltd 細胞洗浄ロータ及びそれに用いられる洗浄液分配素子並びにこれを備えた細胞洗浄遠心機
JP2011173043A (ja) * 2010-02-23 2011-09-08 Olympus Corp 遠心分離機および細胞処理装置

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4911434B2 (ja) 2007-06-21 2012-04-04 日立工機株式会社 細胞洗浄遠心機およびそれに用いられる細胞洗浄ロータ

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4449964A (en) * 1983-02-17 1984-05-22 Separex Teknik Ab Decanting centrifuge
JP2003334057A (ja) * 2002-05-17 2003-11-25 Hitachi Koki Co Ltd 細胞洗浄ロータ及びそれに用いられる洗浄液分配素子並びにこれを備えた細胞洗浄遠心機
JP2011173043A (ja) * 2010-02-23 2011-09-08 Olympus Corp 遠心分離機および細胞処理装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114918047A (zh) * 2022-05-12 2022-08-19 李雪美 一种自倾斜式血液离心装置
CN116351588A (zh) * 2023-06-01 2023-06-30 山东富尔康肥业有限公司 一种具有自清洁机构的肥料生产用离心机

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