WO2023008457A1 - 遠心分離用の容器およびそれを用いた分離液の製造方法 - Google Patents

遠心分離用の容器およびそれを用いた分離液の製造方法 Download PDF

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    • C12M1/00Apparatus for enzymology or microbiology

Definitions

  • the funnel-shaped surface connects the barrel surface and the discharge port surface without sharp bends (i.e., to reduce the generation of turbulence) and without abrupt diameter reduction. It is important that As such, the funnel-shaped surface has at least one of the features (I) to (III) above. These features (I) to (III) are described in more detail below.
  • centrifugation medium can be appropriately selected according to the liquid to be treated, and examples thereof include sucrose solution, glycerol solution, Ficoll (registered trademark), Lymphoprep (trademark) and the like.
  • the problem that the sliding surface of the plunger head portion cannot enter the funnel-shaped portion is a problem unique to the container having the funnel-shaped portion.
  • This problem is alleviated by having the tip end surface of the plunger head section bulge in a convex shape.
  • the volume of the internal space defined by the tip surface (the convex surface) and the funnel-shaped surface of the plunger head is Let it be V1.
  • the amount of the liquid to be treated (raw liquid) and the centrifugation medium is adjusted so that the volume V2 of the separated liquid located on the plunger head side of the target separated liquid layer is V1 or more. preferably determined.
  • Example product 3 This is the same as Example product 1 above, except that the frictional resistance between the liquid moving toward the tip side and the inner surface of the cylinder portion is set to zero.
  • the internal space of the cylinder portion includes a funnel-shaped portion between the body portion and the discharge port portion.
  • the funnel is a simple truncated cone with a sharply decreasing inner diameter, similar to the shapes known in the art.
  • Dimensions of each part The overall length of the cylinder portion, the diameter D1 of the body portion, the diameter D2 of the discharge port portion, the longitudinal dimension of the plunger head portion, and the frictional resistance of the inner surface of the cylinder portion are the same as those of Example 1.
  • Comparative example product 2 This is the same as Comparative Example 1 except that the frictional resistance between the liquid moving toward the tip side and the inner surface of the cylinder portion is set to zero.

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Abstract

本発明は、遠心分離用の容器であって、当該容器はシリンダー部とプランジャーヘッド部を少なくとも有し、シリンダー部とプランジャーヘッド部は協働してシリンジを構成しており、シリンダー部の内面は、直径D1を持った円柱状の主たる内部空間である胴体部を定める胴体面と、D1>D2なる直径D2を持った円柱状の内部空間である吐出ポート部を定める吐出ポート面と、胴体部と吐出ポート部とを接続する漏斗状の内部空間である漏斗状部を定める漏斗状面を有し、該漏斗状面が、下記(I)~(III)のうちの少なくとも1つを有する、前記遠心分離用の容器を提供する。 (I)胴体部内の液体が漏斗状部内に移動する場合に、胴体面と漏斗状面との境界において乱流の発生が抑制されるように、湾曲して胴体面と滑らかにつながる第1の接続面。 (II)胴体部内の液体が漏斗状部を経て吐出ポート部内に移動する場合に、漏斗状面と吐出ポート面との境界において乱流の発生が抑制されるように、湾曲して吐出ポート面と滑らかにつながる第2の接続面。 (III)胴体部内の液体が漏斗状部を通過し吐出ポート部内に移動する場合に、胴体面と漏斗状面との境界、および、漏斗状面と吐出ポート面との境界において、該液体の流れにおける乱流の発生が抑制されるように、所定の傾斜角度にて傾斜している斜面。

Description

遠心分離用の容器およびそれを用いた分離液の製造方法
 本発明は、遠心分離機にセットして遠心分離を行うための容器およびそれを用いて行う分離液の製造方法に関する。
 近年、骨髄液から分離した単核細胞を、虚血性疾患の患者の虚血部位や血管内に移植し、血管の再生を促進する治療(血管再生治療)が行われるようになってきており、該血管再生治療のために、骨髄液を遠心分離機にかけて単核細胞を分離し取得するための装置も開発されている(例えば、特許文献1など)。
国際公開第2018/139583号 特開2008-110272号公報
 骨髄液を密度勾配形成用の媒体(液体)と共に遠沈管に収容し、該遠沈管を遠心分離機(固定角タイプやスイングタイプなど)にかけると、該遠沈管内に複数の分離液層(互いに比重が異なる成分ごとに分離した層)が形成され、そのうちの1層が単核細胞含有層(単核細胞含有液の層)となる。単核細胞含有層は、遠沈管の内径や容量によって異なるが、一般的な遠心分離操作では、層厚2~6mm程度の薄い層である。そのような薄い層から単核細胞含有液を取り出すためには、ピペットを該遠沈管内に挿入して目的の薄い層へと到達させて吸引しなければならない。吸引のためには、ピペットの先端を精密に移動させかつ目的の薄い層内で静止させるための移動装置が必要となり、さらには、微小量の液体を精密に吸引するための吸引ポンプも必要となる。また、隣の層の液体を吸引しないようにしながらも、目的の薄い層だけをできる限り多く吸引する操作は容易ではない。
 そこで、本発明者らは、ピペットによる吸引の操作を排除すべく、骨髄液をシリンジ内に収容し、そのシリンジを遠心分離機にセットして高速回転させ、該シリンジ内に単核細胞含有層を形成することを発想した。
 遠心分離機にシリンジをセットするという技術的思想それ自体は、従来より公知である(例えば、特許文献2の「遠心分離容器」など)。図10に概略的に示すように、従来の遠心分離用のシリンジ型の容器100は、一般的なシリンジと同様に、シリンダー110とその内部を移動可能なプランジャー120とを有する。シリンダー110の内部空間は、プランジャーヘッド部が摺動する円柱状の空間である胴体部111と、先端に位置する細い円柱状空間である吐出ポート部115とを有する。図10の例では、胴体部111と吐出ポート部115との間に一般的なテーパー状部113が設けられているが、そのようなテーパー状部を持たず、胴体部と吐出ポート部だけからなるシリンダーもある。また、図10は被処理液を遠心分離した後の状態を示しており、容器100内では、被処理液が2つの分離液層(210、220)に分かれている。
 しかしながら、本発明者らが図10のような従来のシリンジ型の容器を用いて、実際に骨髄液等の被処理液の遠心分離を行い、目的とする分離液を取得しようとしたところ、該分離液をシリンジ内から押し出す工程に、次の問題が存在することが分かった。
 該問題とは、例えば図10において、内部の分離液が下方へ移動し、胴体部111から吐出ポート部115へと移り変わるときに、該分離液の流れが乱流(ランダムな流れだけでなく、渦が含まれる場合もある)になり、その結果、互いに隣り合った2つの分離液層(210、220)の境界面215において、分離液層210の液体と分離液層220の液体とが互いに混ざり合うという問題である。
 本発明者らの詳細な観察によれば、前記のような乱流は、シリンジの中心軸線からより離れた、シリンジの内面付近に沿って顕著に発生する。例えば、図10において、胴体部111を定める内面111sの近傍の分離液が先端側(図の下方)に移動するとき、次のように次々と乱流が累積する。
 (i)先ず、第1の屈曲部112において、流れは、図の下向きから中央向きへと急に折れ曲がり、その折れ曲がりにより乱流が発生する。
 (ii)次に、テーパー状部113では、外周全体の液体が内面113sに沿って中央に集まる。それにより、シリンジの中心軸線の回りに大きい渦がさらに加わる場合がある。また、内面113sの近傍では小さい渦がランダムに生じることも考えられる。
 (iii)さらに、第2の屈曲部(内部空間に突き出た角部)114において、流れは、中央への方向から図の下向きへと急に折れ曲がり、その折れ曲がりにより乱流がさらに加わる。また、中心軸線の回りの渦はより高速になって、吐出ポート部115内を下方に進む。
 前記のような乱流が発生すると、境界面215が胴体部111内から吐出ポート部115内へと移り変わるとき、互いに接触する分離液層(210、220)のそれぞれの分離液同士が混ざり合ってしまう。よって、境界面215付近の分離液は不純な混合液となってしまい、各分離液のそれぞれの利用可能な量(他の分離液が混じっていない純粋な分離液の量)が減少し、各分離液の回収率が低下する。
 上記のような乱流の発生による回収率の低下は、図11に示すように、2つの層(230、250)に挟まれた薄い層240の分離液を押し出す場合には、とりわけ顕著となる。即ち、図11に示すように、薄い層240が胴体部111内から吐出ポート部115内へと移り変わるとき、上記の説明と同様の乱流が、2つの境界面(235、245)の両方において発生する。これにより、2つの層(230、250)からそれぞれの分離液が薄い層240の分離液に混ざり込む。よって、薄い層240の利用可能な量(他の分離液が混じっていない純粋な分離液の量)は、上下両側からの混入により大きく低下してしまい、そもそも少量である薄い層240の分離液が全て不純になってしまう場合もあり得る。また、乱流をできるだけ発生させない方法として、例えば、0.1(mm/秒)程度以下といったような極めて遅い速度でプランジャーを移動させながら分離液を押し出すことが考えられる。しかし、そのような極めて遅い移動は、精密な移動装置と制御を必要とし、また、押し出しのために長時間を要し、また、その長時間によって分離液が劣化する。
 本発明の目的は、本発明者らが見出した上記の問題を抑制することであって、他の液との混合を抑制しながら、分離液を好ましく取り出すことを可能にする遠心分離用の容器、および、それを用いた分離液の製造方法を提供することである。
 上記の問題を解決し得る本発明の主たる構成は、次のとおりである。
[1]遠心分離用の容器であって、
 当該容器はシリンダー部とプランジャーヘッド部を少なくとも有し、シリンダー部とプランジャーヘッド部は協働してシリンジを構成しており、
 シリンダー部の内面は、
  直径D1を持った円柱状の主たる内部空間である胴体部を定める胴体面と、
  D1>D2なる直径D2を持った円柱状の内部空間である吐出ポート部を定める吐出ポート面と、
  胴体部と吐出ポート部とを接続する漏斗状の内部空間である漏斗状部を定める漏斗状面を有し、
 該漏斗状面が、下記(I)~(III)のうちの少なくとも1つを有する、
前記遠心分離用の容器。
 (I)胴体部内の液体が漏斗状部内に移動する場合に、胴体面と漏斗状面との境界において乱流の発生が抑制されるように、湾曲して胴体面と滑らかにつながる第1の接続面。
 (II)胴体部内の液体が漏斗状部を経て吐出ポート部内に移動する場合に、漏斗状面と吐出ポート面との境界において乱流の発生が抑制されるように、湾曲して吐出ポート面と滑らかにつながる第2の接続面。
 (III)胴体部内の液体が漏斗状部を通過し吐出ポート部内に移動する場合に、胴体面と漏斗状面との境界、および、漏斗状面と吐出ポート面との境界において、該液体の流れにおける乱流の発生が抑制されるように、所定の傾斜角度にて傾斜している斜面。
[2]上記漏斗状面が、上記(I)の第1の接続面と上記(II)の第2の接続面を有する、上記[1]に記載の遠心分離用の容器。
[3]上記(I)の第1の接続面と上記(II)の第2の接続面とが、直接的にまたは円錐台状の内面を介して、互いに滑らかにつながっている、上記[2]に記載の遠心分離用の容器。
[4]シリンダー部の中心軸線を含む平面で漏斗状部を切断したときに現れる、漏斗状面に対応する線分のうち、
 上記(I)の第1の接続面に対応する曲線の曲率半径が、2mm以上であり、
 上記(II)の第2の接続面に対応する曲線の曲率半径が、2mm以上である、
上記[1]~[3]のいずれかに記載の遠心分離用の容器。
[5]上記漏斗状面が、上記(III)の斜面のみを有し、上記漏斗状部全体の形状が円錐台状である、上記[1]に記載の遠心分離用の容器。
[6]上記(III)の斜面における所定の傾斜角度が20~70度である、上記[5]に記載の遠心分離用の容器。
[7]上記漏斗状面には、上記シリンダー部の中心軸線を中心とする渦の発生を抑制するように、上記胴体部の側から上記吐出ポート部の側に向かう方向に沿って延びる1以上の稜線状突起が設けられている、上記[1]~[6]のいずれかに記載の遠心分離用の容器。
[8]上記プランジャーヘッド部には、上記シリンダー部の外部と内部とを連通する貫通孔が設けられ、かつ、該貫通孔を閉鎖するための開閉可能な閉鎖部材が、該貫通孔の外部側の開口部に設けられている、上記[1]~[7]のいずれかに記載の遠心分離用の容器。
[9]上記プランジャーヘッド部を移動させるためのプランジャーロッド部をさらに有し、
 該プランジャーロッド部は、
  プランジャーヘッド部から分離した部材であるか、
  プランジャーヘッド部に着脱自在であるように構成された部材であるか、
  プランジャーヘッド部と一体である、
上記[1]~[8]のいずれかに記載の遠心分離用の容器。
[10]上記吐出ポート部を取り巻く壁部には、該吐出ポート部と外部配管内の管路とを接続するためのコネクターが設けられている、上記[1]~[9]のいずれかに記載の遠心分離用の容器。
[11]当該遠心分離用の容器が、単核細胞を含む液体を骨髄液から遠心分離し押し出すための容器である、上記[1]~[10]のいずれかに記載の遠心分離用の容器。
[12]上記[1]~[11]のいずれかに記載の遠心分離用の容器を用いた、分離液の製造方法であって、当該製造方法は、
 被処理液を収容した前記容器を、シリンダー部の先端側が遠心分離回転の中心側に位置するようにまたは該回転の外周側に位置するように、遠心分離機にセットして遠心分離を行い、該シリンダー部内に目的の分離液の層を形成する、遠心分離ステップと、
 前記遠心分離ステップの後に、前記容器のプランジャーヘッド部を該シリンダー部の先端側の方向に移動させることによって、前記目的の分離液をシリンダー部の吐出ポート部を通じて外部に押し出す、押出しステップと
を有する、前記分離液の製造方法。
[13]上記被処理液が骨髄液を含む液体であり、目的の分離液の層が単核細胞を含む液体の層である、上記[12]に記載の分離液の製造方法。
 図10に例示するように、従来のシリンジ型の容器におけるシリンダー110には、内部空間として、胴体部111と、吐出ポート部115と、これらの空間を接続するテーパー状部113とを有するものがある。しかし、従来の容器におけるテーパー状部113では、斜面の傾斜角度θ10が20度を十分に下回っており(即ち、傾斜が非常に緩やかであり)、よって、該テーパー状部では、内部空間の直径が、短い距離(中心軸方向の長さ)において急激に減少する。また、胴体部を定める内面111sは、第1の屈曲部112において中心方向に急に折れ曲がり、テーパー状部を定める内面113sとなる。さらに、テーパー状部の内面113sは、第2の屈曲部114において図の下方へと急に折れ曲がり、吐出ポート部を定める内面115sとなる。これら屈曲部での急な折れ曲がりや、テーパー状部の急激な直径の減少によって、液体の流れ(胴体部111からテーパー状部113を経て吐出ポート部115から出ていく流れ)、特に内面に沿った流れには、乱流が発生する。この乱流によって、互いに接触する分離液層(210、220)のそれぞれの分離液同士が混ざり合ってしまう。
 これに対して本発明では、乱流の抑制に初めて着目し、従来の容器に設けられていたテーパー状部を、本発明独自の漏斗状部へと変更している。該漏斗状部を定める漏斗状面は、上記(I)の第1の接続面、上記(II)の第2の接続面、および、上記(III)の斜面のうちの少なくとも1つを有している。これによって、従来のシリンジ型の容器に含まれていた(2つの屈曲部での急な折れ曲がり)および(テーパー状部の急激な直径の減少)のうちの少なくとも1つが改善され、液体を吐出する際に乱流が発生し難い、好ましい遠心分離用の容器となっている。
 例えば、上記(I)の第1の接続面と、上記(II)の第2の接続面のうちの一方または両方を有することによって、胴体面と漏斗状面、および/または、漏斗状面と吐出ポート面が滑らかに接続され、急な折れ曲がり部分の数が減少するかまたは無くなる。よって、シリンダー部の内面に沿って先端側へ向かう液体の流れにおいては、乱流の発生が抑制される。急に折れ曲がる部分が無くなる点からは、(I)と(II)の両方を有することがより好ましい。
 (III)の斜面を単独で有することによって、前記の2つの屈曲部での折れ曲がりの角度が十分に大きい鈍角となるので、従来のような急な折れ曲がりではなく、緩やかな折れ曲がりとなる。よって、そのような緩やかな折れ曲がりに沿った流れでは、乱流の発生は抑制される。また、(III)の斜面では、漏斗状面の傾斜角度が従来よりも大きい値に限定されているので、漏斗状部での急激な直径の減少が緩和され(即ち、流速の急激な増大が緩和され、かつ、周囲から中心部に集まる流れの衝突が抑制され)、渦(シリンダー部の中心軸線の周りの渦)の発生や乱流の発生が抑制される。
 以上のように、漏斗状面が(I)~(III)のうちの1以上を有することによって、遠心分離の後の分離液の層(以下、分離液層ともいう)を吐出ポート部から取り出す際に、分離液層同士の界面において、互いに接触する分離液同士が混ざり合うことが抑制される。よって、当該容器を用いれば、分離液同士の混ざり合いによるロスが抑制され、より効率よく分離液を分離した状態のまま取り出すことができる。この効果は、本発明による製造方法の効果でもある。
 界面での分離液同士の混ざり合いを抑制する効果は、単核細胞を含む液体の層のような薄い中間層を取り出す場合により顕著となる。従来のシリンジ型の容器では、薄い中間層の液体に、その中間層の両側に隣接する上下の層から液体が混入する。本発明によれば、乱流等の抑制により、該中間層への上下の層からの混入が好ましく抑制されるので、薄い中間層の液体を純度良くより多く取り出すことが可能になる。
 本発明の好ましい態様では、漏斗状面には、胴体部の側から吐出ポート部の側に向かう方向に延びる1以上の稜線状突起を設けてもよい。これにより、シリンダー部内の液体が漏斗状部を通過するとき、シリンダー部の内面に沿った液体の流れは、稜線状突起にガイドされて、吐出ポート部へと向かうようになるので、シリンダー部の中心軸線を中心とする渦の発生が抑制される。
図1(a)~(c)は、それぞれ、本発明による遠心分離用の容器の構成を概略的に示した図であって、当該容器をシリンダー部の中心軸線x1に沿って切断したときの端面図である。図では、シリンダー部の壁部を太い実線で示すことで、該壁部の厚さを表している(図2、図3、図10、図11も同様である)。プランジャーヘッド部は、説明のために単純な形状にて示しており、該プランジャーヘッド部の切断面にはハッチングを施している。図1(a)は、漏斗状面が上記(I)だけを持つ場合の当該容器の形状を模式的に示している。図1(b)は、漏斗状面が上記(II)だけを持つ場合の当該容器の形状を模式的に示している。図1(c)は、漏斗状面が上記(III)だけを持つ場合の当該容器の形状を模式的に示している。 図2は、本発明による遠心分離用の容器の好ましい態様を概略的に示した図であり、当該容器をシリンダー部の中心軸線(図1に示した中心軸線x1)に沿って切断したときの端面図である。図2では、寸法線を利用して、シリンダー部の各部の符号を示しながら、括弧内にその部分の長さの符号を示している(図3も同様である)。例えば、胴体部の符号は21であり、該胴体部の長さの符号はL1である。 図3は、本発明による遠心分離用の容器のシリンダー部の好ましい態様を概略的に示した図であり、当該容器をシリンダー部の中心軸線x1に沿って切断したときの端面図である。図3では、図の簡略化のために、中心軸線x1に対して、右側の壁部の端面だけを示しており、かつ、シリンダー部の後端側の部分の図示を省略している。図3では、図2と同じ部分に同じ符号を付与している。 図4は、本発明による遠心分離用の容器の付帯的な構成例を概略的に示した図であり、当該容器をシリンダー部の中心軸線(図1に示した中心軸線x1)に沿って切断したときの端面図である。プランジャーロッド部は、先端部分(ハッチングを施した部分)だけを部分的に切断し、その切断端面を示している。 図5は、本発明による遠心分離用の容器の使用状態の一例を示す図であり、複数の当該容器(図では4つの容器が見えている)が遠心分離機にセットされ、該遠心分離機が作動している状態を概略的に示した図である。 図6は、本発明の容器および従来の容器の形状(外観形状)を示す、コンピューターグラフィックスである。 図7は、本発明の容器の効果を検証するためのシミュレーションにおいて設定した、遠心分離後の3つの分離液層とプランジャーヘッド部の位置と層厚寸法を示す図である。図全体は内部空間を示しており、該内部空間の形状は、図6(a)に示した形状と同様である。 図8は、シミュレーションの結果得られた、本発明の容器である実施例品1および2と、従来の容器である比較例品1の、それぞれの特性を示すグラフ図である。 図9は、シミュレーションの結果得られた、本発明の容器である実施例品3および4と、従来の容器である比較例品2の、それぞれの特性を示すグラフ図である。 図10は、従来の遠心分離用の容器の構成を概略的に示した図である。図10では、シリンジの先端側の構成を示しており、シリンジの後端側の構成の図示は省略している(図11も同様である)。 図11は、従来の遠心分離用の容器における重要な問題を説明する図である。図11では、図10と同じ部分には、同じ符号を付与している。
 先ず、本発明による遠心分離用の容器(以下、「当該容器」とも呼ぶ)を詳細に説明する。本明細書では、説明のために、シリンダー部の長手方向(中心軸線に沿った方向)に沿った当該容器の全長のうち、吐出ポート部が存在する側(図1の下側)を「先端側」と呼び、その反対側(図1の上側)を「後端側」と呼ぶ。よって、シリンダー部の内部空間(胴体部、漏斗状部、吐出ポート部)やプランジャーヘッド部もそれぞれ先端側と後端側を有する。
 当該容器は、遠心分離機にセットし得るように、各遠心分離機に適合する遠沈管と互換性を持った外径を有し、遠心分離のための高速回転に耐え得る密閉機構および機械的強度を有するように構成された容器である。図1(a)~(c)に説明のための概略図を例示するように、当該容器10は、シリンダー部20とプランジャーヘッド部30とを少なくとも有する。図では、説明のためにプランジャーヘッド部30を単純な円筒形(円板状)に描いているが、従来公知の形状や、種々の機能を備えた形状であってよく、また、後述のとおり、該プランジャーヘッド部30を摺動させるためのプランジャーロッド部がさらに設けられてよい。また、図1では、説明のために、シリンダー部20とプランジャーヘッド部30だけを単純化して示しているが、シリンダー部20の先端側および後端側を開閉可能に閉鎖する機構(栓体やコネクターなど)は、従来公知の遠沈管の各部と同様、適宜に設けられる。
 シリンダー部20とプランジャーヘッド部30は、従来公知のシリンジにおけるシリンダーとプランジャーヘッドの関係と同様に、協働してシリンジを構成する。即ち、プランジャーヘッド部30は、シリンダー部20(とりわけ後述の胴体部21)の内面に気密にかつ液密にフィットし、中心軸線x1に沿って摺動可能である。プランジャーヘッド部30が前進すると(先端側へ移動すると)、シリンダー部内に収容された液体や流体が吐出ポート部を通じて吐出され、該プランジャーヘッド部30が後退すると、吐出ポート部を通じて外部の液体や流体がシリンダー部内に吸引される。
 図1(a)~(c)に示すように、シリンダー部20の内部空間は、胴体部21と、シリンダー部20の先端側(図1では下側)に位置する吐出ポート部23と、これらの間に位置して両空間を接続する漏斗状部22とを有する。胴体部21(それを定める内面である胴体面)、漏斗状部22(それを定める内面である漏斗状面)、吐出ポート部23(それを定める内面である吐出ポート面)は、シリンダー部の中心軸線を回転中心とする回転体である。胴体面と漏斗状面は、境界2122において互いに接続されており、漏斗状面と吐出ポート面は、境界2223において互いに接続されている。胴体部21は、直径D1を持った円柱状の内部空間であって、液体を収容するための主たる内部空間である。吐出ポート部23は、吐出管路(吸引時には流入管路)として機能する部分であり、直径D1よりも小さい直径D2を持った円柱状の内部空間である。漏斗状部22は、胴体部21と吐出ポート部23を接続する内部空間である。漏斗状部22の直径は、後端側(胴体部側)がD1であり、先端側(吐出ポート部側)がD2であって、該直径は、後端側から先端側へと移動するにつれて漸減する。この漸減の程度が重要である。即ち、漏斗状面が、胴体面と吐出ポート面とを、急な折れ曲がりがないように(即ち、乱流の発生を抑制するように)、また、急激な直径の減少がないように接続していることが重要である。そのため、漏斗状面は、上記の(I)~(III)の特徴のうちの少なくとも1つを有している。これら(I)~(III)の特徴を次により詳しく説明する。
(上記(I)の第1の接続面)
 図1(a)は、漏斗状面が第1の接続面だけを有する場合の当該容器の態様を模式的に示す図である。ただし、漏斗状面の斜面の傾斜角度によっては、上記(III)の斜面を含む場合もある。図1(a)において、プランジャーヘッド部30を先端側へと移動させて、胴体部21内の液体を吐出させる場合、胴体部内の液体は、先ず、漏斗状部内に移動する。このとき、胴体面と漏斗状面との境界2122を越える液体の流れに乱流が発生し難いように(即ち、乱流の発生が抑制されるように)、漏斗状面の後端側には第1の接続面が形成されている。この第1の接続面は、図1(a)に示すように、乱流の発生を抑制するよう特定の値以上の曲率半径R1をもって外部側に膨れるように湾曲し、胴体面と滑らかにつながる凹状の曲面である。第1の接続面の湾曲とは、シリンダー部の中心軸線x1に沿った断面に現れる湾曲である。シリンダー部の内面付近を流れて胴体部から漏斗状部に入る液体は、第1の接続面に誘導されながら緩やかかつ滑らかに進行方向を変える。これにより、境界2122での乱流の発生が抑制され、層流が維持される可能性がより高くなる。その結果、互いに隣り合った2つの分離液が、それら分離液の層の境界面において互いに混ざり合うことが抑制される。第1の接続面における湾曲の形状例や曲率半径R1については、各部の具体的な寸法と共に後述する。
(上記(II)の第2の接続面)
 図1(b)は、漏斗状面が上記(II)の第2の接続面だけを有する場合の当該容器の態様を模式的に示す図である。ただし、漏斗状面の斜面の傾斜角度によっては、上記(III)の斜面を含む場合もある。上記(II)の第2の接続面では、漏斗状面と吐出ポート面との境界2223において乱流が発生し難いように(即ち、乱流の発生が抑制されるように)、漏斗状面の先端側には第2の接続面が形成されている。この第2の接続面は、図1(b)に示すように、乱流の発生を抑制するよう特定の値以上の曲率半径R2をもって、内部側に膨れるように湾曲して吐出ポート面と滑らかにつながる面である。第2の接続面の湾曲とは、シリンダー部の中心軸線x1に沿った断面に現れる湾曲である。シリンダー部の内面付近を流れて漏斗状部から吐出ポート部に入る液体は、第2の接続面に誘導されながら緩やかに進行方向を変える。これにより、境界2223での乱流の発生が抑制され、層流が維持される可能性がより高くなる。その結果、互いに隣り合った2つの分離液が、それら分離液の層の境界面において互いに混ざり合うことが抑制される。第2の接続面における湾曲の形状例や曲率半径R2については、各部の具体的な寸法と共に後述する。
(上記(III)の斜面)
 図1(c)は、漏斗状面が上記(III)の斜面だけを有する場合の当該容器の態様を模式的に示す図である。図1(c)の例では、漏斗状部22は単純な円錐台状であって、中心軸線x1に沿った漏斗状面の断面においては、漏斗状面は直線として現れている。しかし、漏斗状部22の形状は、単純な円錐台状のみならず、任意の曲面からなる斜面であってよい。任意の曲面からなる斜面の場合であっても、中心軸線x1を含んだ該シリンダー部20の断面において、漏斗状面の斜面を表す曲線上の各点における接線の傾斜角度が、所定の角度以上であればよい。上記(I)および(II)では、所定値以上の大きい曲率半径を持った曲面を用いて、2つの内面同士の境界における急な折れ曲がりを無くしている。これに対して、上記(III)の斜面では、漏斗状面の斜面の傾斜角度θ1を所定の下限値以上の角度に限定することで、折れ曲がりの角度を緩和し、かつ、漏斗状部の直径の急激な減少を緩和し、それにより乱流を抑制している。図1(c)に示すように、傾斜角度θ1がより大きい角度であるほど、胴体面と漏斗状面とがなす折れ曲がりの角度(θ1+90度)はより大きい鈍角になる。よって、シリンダー部の内面付近を流れて胴体部から漏斗状部に入る液体は、滑らかではないが緩やかに進行方向を変えるので、境界2122での乱流の発生が抑制され、層流が維持される可能性がより高くなる。また、傾斜角度θ1の限定により、漏斗状部内では直径の急激な減少が緩和されているので、中心軸x1の周りの渦流の発生が抑制され、そのことが乱流の発生の抑制に寄与している。また、漏斗状部から吐出ポート部に入る液体も、滑らかではないが緩やかに進行方向を変えるので、境界2223での乱流の発生が抑制され、層流が維持される可能性がより高くなる。
(漏斗状面の斜面の傾斜角度)
 本発明において、漏斗状面の斜面の傾斜角度とは、図1(c)に示した角度θ1のように、シリンダー部20の中心軸線x1を含んだ該シリンダー部20の断面において、該中心軸線x1に直交する直線(図1(c)では水平方向の線)と、漏斗状面の斜面を表す線分とがなす角度である。漏斗状面の斜面の傾斜角度がより大きいと、該斜面はより急な傾斜となる。漏斗状面の斜面を表す線分が直線ではなく曲線の場合には、傾斜角度は、該曲線上の各点における接線の傾きの角度である。
(上記(I)と(II)を両方ともに有する態様)
 本発明の好ましい態様では、図2に示すように、漏斗状面は、上記(I)の第1の接続面と、上記(II)の第2の接続面とを、両方ともに有する。これにより、胴体面と漏斗状面との境界において、および、漏斗状面と吐出ポート面との境界において、内面同士が滑らかにつながり、乱流の発生がより十分に抑制される。この場合の漏斗状面の各点における傾斜角度は、必ずしも、上記(III)の斜面における傾斜角度θ1ほど急な傾斜角度でなくともよいが、例えば、第1の接続面と第2の接続面とを接続する斜面の傾斜角度が小さ過ぎると、その斜面を進行するにつれて漏斗状部の直径が急激に減少するので、乱流発生の可能性が高くなり、好ましくない。
(上記(I)と(III)を有する態様、または、上記(II)と(III)を有する態様)
 本発明の他の好ましい態様では、図2に示すように、漏斗状面は、上記(I)の第1の接続面と上記(III)の斜面を両方ともに有するか、または、上記(II)の第2の接続面と上記(III)の斜面を両方ともに有する。これにより、上記(III)の斜面(図1(c))における2つの境界2122、2223での内面の折れ曲がりのうちの1つが湾曲になり、上記(III)の斜面単独の場合よりも乱流の発生がさらに抑制される。
(上記(I)~(III)を全て有する態様)
 本発明の他の好ましい態様では、漏斗状面は、上記(I)~(III)を全て有する。これにより、上記(III)の斜面(図1(c))における2つの境界2122、2223での内面の折れ曲がりが共に湾曲になり、上記(III)の斜面単独の場合よりも乱流の発生が十分に抑制される。
 本発明において乱流とは、一方向性の流れである層流とは異なり、逆方向性の流れ成分を含む乱れた流れであって、シリンダー部内の各点における液体の微細な流れの速度の大きさや流れの方向が時間とともに不規則に変動するような流れである。乱流には、通常、局所的な渦が含まれている。
(上記(I)および(II)の説明)
 以下、漏斗状面が、第1の接続面と第2の接続面を両方有する場合の態様を概略的に示した図2を用いて、これらの接続面についてより詳細に説明する。
(胴体部の直径D1)
 図2に示すように、シリンダー部の内部空間のうち、胴体部21は、直径(胴体面21sが定める丸穴の内径)D1を持った円柱状の空間部分である。該胴体部21をプランジャーヘッド部30が気密かつ液密に摺動しながら移動する。胴体部21の直径D1は、特に限定はされず、使用する遠心分離機や被処理液の量に応じて適宜に決定してよい。シリンダー部の壁部の厚さ、一般的な遠心分離機に収容可能な外形寸法、収容すべき被処理液の体積などを考慮すると、胴体部21の直径(シリンダー部の内径)D1は、5~70mm程度が汎用的であり、例えば、10~40mm程度の範囲や、15~30mm程度の範囲から選択してもよい。また、該胴体部21の直径D1は、従来公知のシリンジや遠沈管の容器内径を参照して選択してもよい。例えば、容量15mL(mLはミリリットル)遠沈管の容器内径としては17mm程度が挙げられ、容量50mL遠沈管の容器内径としては30mm程度が挙げられ、容量175mL遠沈管の容器内径としては63mm程度が挙げられる。これらを参照して、該胴体部21の直径D1を決定し、種々の容量を持った容器を形成してもよい。直径D1が前記範囲の上限を超えて過度に大きいと、圧力負荷が大きくなり、手動でのプランジャーの押圧操作が困難になる。
 当該容器の各部の寸法は、既存の遠心分離機に応じて決定してもよいし、当該容器の各部の寸法を先に決定し、その容器に適合するように遠心分離機を制作してもよい。
(胴体部の長さL1)
 胴体部21の長さL1は、使用する遠心分離機や被処理液の量に応じて決定されてよい。胴体部21の長さL1は、特に限定はされないが、一般的な遠心分離機への適合性、収容すべき被処理液の体積などを考慮すると、80~150mm程度が好ましく、120~135mm程度がより好ましい値として例示される。
(吐出ポート部の直径D2)
 シリンダー部の内部空間のうち、吐出ポート部23は、直径(吐出ポート面23sが定める丸穴の内径)D2を持った円柱状の空間部分である。この空間部分の形状は、厳密な円柱状のみならず、テーパー状であってもよい。テーパー状の場合には、直径D2は、漏斗状部との境界における寸法である。吐出ポート部23の直径D2は、該吐出ポート部に接続される配管用チューブの内径や、流路分岐・流路切替え用のバルブのポートの内径、ISO 594-1(注射器、注射針及び他の医用機器の6%(Luer)テーパー付き円錐フィッティング-第1部:一般要求事項)、ISO 594-2(注射器、注射針及び他の医用機器の6%(Luer)テーパー付き円錐フィッティング-第2部:ロックフィッティング)、ISO 80369-7(ヘルスケア分野の液体及び気体用小口径コネクタ-第7部:血管内又は皮下注射器用途のコネクター)などに応じて決定されてよい。吐出ポート部の直径D2の具体的な値は、特に限定はされないが、例えば、前記ISO 80369-7等の規定などを考慮すると、2~9mm程度が好ましく、2~4mm程度がより好ましい。なお、直径D2は、上記したD1よりも小さい値であるように、前記の範囲から選択される。
(吐出ポート部の長さL3)
 吐出ポート部23の長さL3は、特に限定はされず、吐出ポート部を定める管壁部に付与される栓体やコネクター、ISO 594-1、ISO 594-2、ISO 80369-7の規定などに応じて適宜に決定されてよい。
(吐出ポート部の位置)
 吐出ポート部の中心軸線は、シリンジ部の中心軸線x1に一致していてもよいし(いわゆる「中口」と呼ばれる態様)、シリンジ部の中心軸線x1から外周へと変位していてもよい(いわゆる「横口」と呼ばれる態様)。漏斗状部が回転体になり、乱流の抑制のシミュレーションが簡単になる点からは、「中口」がより好ましい態様である。
(漏斗状面における第1の接続面と第2の接続面)
 漏斗状部22は、直径D1の胴体部21と、直径D2の吐出ポート部とを、乱流を抑制しながら接続する重要な内部空間である。図2の例では、漏斗状部22を定める漏斗状面22sが、第1の接続面22saと第2の接続面22scを有している。また、図2の例では、第1の接続面22saと第2の接続面22scとの間にこれらを滑らかに接続する円錐台状面22sbが介在している。
(第1の接続面)
 第1の接続面22saの曲率半径R1の中心は、シリンダー部の内部側に位置する。中心軸線x1に沿った断面に現れている第1の接続面22saの曲線は、図2の例では、単一の曲率半径を持った円弧であるが、このような例には限定されず、複数の円弧の組み合わせ、2次曲線の一部、3次以上の高次曲線の一部、正接曲線の一部、指数関数曲線の一部、これらの曲線の任意の組み合わせなどが挙げられる、胴体面の直線と滑らかにつながり、かつ、先端側へと進むにつれて内部空間の直径が減少し、かつ、乱流の発生が抑制されるようなあらゆる曲線であってよい。このような第1の接続面22saの曲線や曲率半径R1は、液体が第1の接続面22saに沿ってどのように流れるかについてのコンピューターによるシミュレーション(または、実際の試作モデル品を用いた流体力学的な実験)によって求めることができる。
 曲率半径R1は、乱流の発生の抑制、および、シリンダー部の中心軸線の周りの渦の発生の抑制の点から、2mm以上が好ましく、5mm以上がより好ましく、さらには、10mm以上、20mm以上がより好ましい。曲率半径R1が変化するような曲線の場合も、各点における曲率半径R1が前記の範囲であればよい。曲率半径R1の上限は、乱流発生の抑制の観点からはより大きい方が好ましく特に限定はされないが、該上限が過度に大きいと、シリンダー部の直径がゆっくり減少するので、図2に示す長手方向の寸法Laも大きくなり、結果、シリンダー部の全長も過度に長くなるか、または、シリンダー部の全長に制限がある場合には、漏斗状部が長くなった分だけ胴体部の全長が過度に短くなる。よって、曲率半径R1の上限は、例えば、100mm、80mm、70mm、63mm、60mm、50mm、45mm、40mmなどが挙げられ、容器の容量に応じて適宜に決定してよい。上記で例示した曲率半径R1の下限と上限は、任意に組み合わせることができ、例えば、該曲率半径R1の好ましい範囲として2~100mm程度が挙げられ、より汎用的な好ましい範囲として5~70mm程度が挙げられ、さらに好ましい範囲として20~45mm程度が例示される。本発明におけるシミュレーションでは、曲率半径R1の好ましい値の1つとして、30mm程度が例示される。
(第2の接続面)
 第2の接続面22scの曲率半径R2の中心は、シリンダー部の外部側に位置する。中心軸線x1に沿った断面に現れている第2の接続面22scの曲線は、図2の例では、単一の曲率半径を持った円弧であるが、このような例には限定されず、複数の円弧の組み合わせ、2次曲線の一部、3次以上の高次曲線の一部、正接曲線の一部、指数関数曲線の一部、これらの曲線の任意の組み合わせなどが挙げられ、吐出ポート面の直線と滑らかにつながり、かつ、先端側へと進むにつれて内部空間の直径が減少し、かつ、乱流の発生が抑制されるようなあらゆる曲線であってよい。このような第2の接続面22scの曲線や曲率半径R2は、液体が第2の接続面22scに沿ってどのように流れるかについてのコンピューターによるシミュレーション(または、実際の試作モデル品を用いた流体力学的な実験)によって求めることができる。
 曲率半径R2は、吐出ポート部の直径D2に応じて決定してよく、D2<D1という関係から、曲率半径R1よりも小さい値であってもよい。乱流の発生の抑制、および、シリンダー部の中心軸線の周りの渦の発生の抑制の点から、曲率半径R2は、2mm以上が好ましく、5mm以上がより好ましい。曲率半径R2が変化するような曲線の場合も、各点における曲率半径R2が前記の範囲であればよい。曲率半径R2の上限は、乱流発生の抑制の観点からはより大きい方が好ましく特に限定はされないが、該上限が過度に大きいと、曲率半径R1の場合と同様に、図2に示す長手方向の寸法Lcも大きくなり、よって、シリンダー部の全長も過度に長くなるか、または、シリンダー部の全長に制限がある場合には、漏斗状部が長くなった分だけ胴体部の全長が過度に短くなる。よって、曲率半径R2の上限は、全長などのデザイン上の観点からは、例えば30mm程度が挙げられ、15mm程度、さらには12mm程度が好ましく、11mm程度がより好ましい。以上の点から、曲率半径R2の好ましい範囲として2~30mm程度が例示され、より好ましい範囲として5~11mm程度が例示される。
(第1の接続面と第2の接続面との接続)
 図2の例では、漏斗状部22は、3つの内部空間(第1部分22a、中間部分22b、第2部分22c)に分類できる。即ち、第1の接続面22saと第2の接続面22scとの間には、これらの内面を滑らかに接続する中間面22sbが存在する。図2の例では、中間部分22bは単純な円錐台状であり、よって、中心軸線x1に沿った断面では、中間面22sbに対応する線分は直線である。これに対して、図3の例では、図2の例における中間部分22b(中間面線分22sb)が無く、よって、第1の接続面と第2の接続面が互いに直接滑らかにつながっている。中間部分の有無は、上記したコンピューターによるシミュレーション(または、実際の試作モデル品を用いた流体力学的な実験)によって、適宜に決定することができる。
(漏斗状部の直径の減少の割合)
 漏斗状部の直径(漏斗状面が定める丸穴の内径)が、中心軸線x1に沿った単位長さにおいてどれだけ減少するかは、胴体部の直径D1、吐出ポート部の直径D2、当該容器に許容された長さ、乱流を抑制するために必要な湾曲面などに応じて、適宜に決定してよい。例えば、図2、図3の例において、シリンダー部の中心軸線x1に沿った漏斗状部の長さをL2とすると、直径減少の割合((D1-D2)/L2)は、特に限定はされないが、乱流を抑制する点からはより小さい方が好ましく、例えば、0.2~3程度、より好ましくは0.35~2.5程度が例示される。
(上記(III)の各部の具体的な数値)
 漏斗状部の形状は、図1(c)に示すように、単純に後端側から先端側へと直径が減少する円錐台状であっても、傾斜角度θ1が20度以上、好ましくは30度以上であれば、胴体面と漏斗状面の境界2122、および、漏斗状面と吐出ポート面の境界2223における乱流の発生が緩和される。傾斜角度θ1のより好ましい角度は、40度以上である。傾斜角度θ1の上限は、特に限定はされないが、該上限が過度に大きいと、上記(I)および上記(II)の場合と同様に、漏斗状部の長手方向の寸法も大きくなり、よって、シリンダー部の全長も過度に長くなる。よって、傾斜角度θ1の上限は、70度程度が好ましく、65度程度がより好ましい。以上の点から、傾斜角度θ1の好ましい範囲として20~70度程度が例示され、より好ましい範囲として30~70度程度が例示され、さらに好ましい範囲として40~65度程度が例示される。
 シリンダー部の材料は、従来公知の遠沈管の材料や、従来公知のシリンジのシリンダーの材料が利用可能であり、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン酢酸ビニル共重合体、エチレンビニルアルコール共重合体、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリカーボネイト、ポリエチレンテレフタレート、ポリ酢酸ビニル、環状ポリオレフィン、ポリメチルペンテン、ポリ4フッ化エチレンなどのポリマー材料、ガラス(硼珪酸ガラスなど)などが例示される。また、内部の液体の様子を外部から観察し得るように、透明な材料が好ましい。
(シリンダー部の先端部および後端部)
 シリンダー部の先端部および後端部には、遠心分離ステップ時に、当該容器内の被処理液が外部に漏洩しないように、これら先端部および後端部を封止するキャップや栓体がさらに付与される。遠心分離ステップでは、当該容器は、シリンダー部の中心軸線に沿った方向に被処理液から大きい荷重を受ける。よって、これらの荷重に耐えて、内部の液体を漏洩させないように、例えば、シリンダー部の吐出ポート部を取り巻く壁部の外面、および/または、胴体部を取り巻く壁部の後端部の外面にオネジを設け、それぞれに螺合するように内側にメネジを設けたキャップを付与する態様が好ましい。図4に示す例では、シリンダー部20の先端を閉鎖するキャップ40が設けられている(同図では、ねじ山の図示は省略している)。これらのキャップの材料、シール性については、例えばルアーキャップなど、従来公知の遠沈管のキャップの螺合構造を参照することができる。
(コネクター)
 吐出ポート部と外部配管内の管路とを接続するために、該吐出ポート部を取り巻く壁部にコネクターを設けることが好ましい。好ましいコネクターとしては、例えば、ルアーチップ型のコネクター、ルアーロック型のコネクター、無菌コネクター、ルアープラグなど、従来公知の接続構造を有するものが挙げられる。このようなコネクターを有することによって、遠心分離後の分離液を、無菌的、閉鎖的に外部の配管内や切換え弁内に移動させることが可能になる。
 シリンダー部の後端部(胴体部の後端部を取り巻く壁部の外周)には、図4に示すように、取り扱い性の向上を目的として、従来公知のシリンジのシリンダー部と同様のツバを設けてもよい。
(渦の発生を抑制する稜線状の突起)
 当該容器の好ましい態様では、該シリンダー部の中心軸線を中心とする渦の発生を抑制するように、胴体部の側から吐出ポート部の側に向かう方向に延びる1以上の稜線状突起を、漏斗状面に設けてもよい。これにより、該シリンダー部の中心軸線を中心とする円周方向への流れの発生が抑制され、分離液は、漏斗状面に沿って、層流を維持しながら吐出ポート部へと向かうことができる。よって、分離液同士の境界面での混ざり合いも抑制される。稜線状突起の形状、数、高さ、幅(円周方向の厚さ)は、実験やシミュレーションによって適宜に求めることが可能である。
(プランジャーヘッド部)
 プランジャーヘッド部は、従来公知のシリンジのプランジャーのヘッド部と同様、シリンダー部の胴体部内にフィットする弾性部材を有し、これにより、液密におよび気密に胴体部内を摺動する。よって、該弾性部材は、胴体部の直径D1よりも適当に大きい外径を有することが好ましい。該弾性部材の材料や外径、長手方向(中心軸線x1に沿った方向)の寸法などは、公知のシリンジの寸法規格等を参照して適宜決定してよい。
 プランジャーヘッド部は、シリンダー部の胴体面に弾性的にフィットするための弾性部材と、機械的強度を受け持つ剛性部材とを組み合わせて構成されることが好ましい。弾性部材の材料としては、例えば、ゴムやエラストマーが挙げられる。ゴムとしては、例えば、天然ゴム、イソプレンゴム、ブチルゴム、クロロプレンゴム、ニトリル-ブタジエンゴム、スチレン-ブタジエンゴム、シリコーンゴムなどが挙げられ、特に、加硫処理したものが好ましいものとして挙げられる。エラストマーとしては、例えば、ポリ塩化ビニル系エラストマー、ポリオレフィン系エラストマー、スチレン系エラストマー、ポリエステル系エラストマー、ポリアミド系エラストマー、ポリウレタン系エラストマーおよびこれらの混合物など、従来公知の材料が挙げられる。前記のゴム、エラストマーの中でも、スチレン-ブタジエンゴム、ブチルゴム、スチレン系エラストマーが特に好ましいものとして挙げられる。剛性部材の材料は、特に限定はされず、例えば、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート等の硬質もしくは半硬質樹脂など従来公知の構造用材料が挙げられる。
(プランジャーヘッド部の先端面の形状)
 漏斗状部は、後端側から先端側へと移動するにつれて直径が減少するから、プランジャーヘッド部は漏斗状部内に入ることができない。よって、プランジャーヘッド部の先端側の端面(先端面)が、図1、図2に示すような平坦面(シリンダー部の中心軸線に垂直な平面)であれば、漏斗状部内の液体を押し出すことができない。そこで、本発明の好ましい態様では、プランジャーヘッド部の先端面が凸状に膨らんだ形状であってもよい。
(プランジャーヘッド部の貫通孔)
 当該容器は、従来のシリンジと同様に、プランジャーヘッド部を先端側から後端側へと移動(後退)させることで、当該容器内へ被処理液を吸引することができる。一方、図4に示すように、プランジャーヘッド部30には、シリンダー部の外部と内部とを連通するための貫通孔32が設けられてもよい。これにより、プランジャーヘッド部が後端側に位置したままで、該貫通孔32を通して、シリンダー部内に被処理液を注入することができる。プランジャーヘッド部30に貫通孔32を設ける態様では、該貫通孔を閉鎖するための閉鎖部材34が設けられる。閉鎖部材は、貫通孔内にねじ込む栓体であってもよいし、図4に示すように、プランジャーヘッド部の後端面から突起する管に螺合して該管を塞ぐキャップ(同図では、ねじ山の図示は省略している)であってもよい。
(プランジャーロッド部)
 本発明の好ましい態様では、プランジャーヘッド部を移動させるためのプランジャーロッド部がさらに設けられる。図4の例では、プランジャーロッド部50は、プランジャーヘッド部から分離した部材であって、その先端側には、プランジャーヘッド部30に係合する係合部52が設けられ、該係合部52の先端側の面には、プランジャーヘッド部30に設けられたキャップ34への押圧を避けるための凹部54が設けられている。
 プランジャーロッド部50は、プランジャーヘッド部に着脱自在であるように構成された部材であってもよいし、プランジャーヘッド部と一体であってもよい。プランジャーヘッド部との接続部分の構造を除いて、プランジャーロッド部は、従来公知のシリンジのプランジャーのロッド部の構造を参照することができる。図4に示すように、プランジャーロッド部50がプランジャーヘッド部から分離可能な部材であることによって、シリンダー部だけを遠心分離機内にセットすることができる。
(当該容器を遠心分離機にセットする際の姿勢)
 図5は、当該容器が遠心分離機にセットされ、該遠心分離機が作動している状態を概略的に示した図である。図5に例示した遠心分離機はスウィングローター型であり、装置の回転と共に、遠心力によって容器の姿勢が水平へと変化する構成を有する。また、遠心分離機には、容器の姿勢(傾き)が一定のままで回転するアングルローター型などがある。当該容器を遠心分離機にセットする場合、当該容器の先端側が遠心分離の回転の中心側に位置してもよいし(図5の例)、遠心分離の回転の外周側に位置してもよい。当該容器を遠心分離機から取り外すステップ~分離液を取り出すステップでは、当該容器内に形成された複数の分離液層が互いに混ざり合わないように、当該容器の先端側と後端側を上下反転させないように取り扱うことが好ましい。
(本発明の製造方法)
 次に、本発明の製造方法(当該製造方法ともいう)を説明する。
 当該製造方法は、本発明の容器を用いて行う分離液の製造方法である。当該製造方法は、遠心分離ステップと押出しステップとを少なくとも有する。
(遠心分離ステップ)
 遠心分離ステップでは、被処理液を収容した当該容器を、遠心分離機にセットして遠心分離を行い、該シリンダー部内に目的の分離液の層を形成する。上記したように、当該容器を遠心分離機にセットする際の姿勢は、シリンダー部の先端側が遠心分離回転の中心側に位置する姿勢であってよいし、該遠心分離回転の外周側に位置する姿勢であってもよい。これらの姿勢は、遠心分離後に分離液を押し出すときの当該容器の姿勢(シリンダー部の先端が上側または下側に位置する姿勢)に応じて決定してもよい。
(押出しステップ)
 押出しステップは、遠心分離ステップにおいて当該容器内に形成された目的の分離液を、シリンダー部の吐出ポート部から外部に押し出すステップである。目的の分離液の押し出しは、従来のシリンジの吐出と同様に、プランジャーロッド部を中心軸線方向に押して、プランジャーヘッド部を該シリンダー部の先端側の方向に移動させることによって行う。
(目的の分離液を押し出すときのプランジャーヘッド部の移動速度)
 当該容器は、乱流や渦の発生が抑制された構造を有しているが、プランジャーヘッド部の移動速度が過度に高いと(即ち、目的の分離液を押し出すときの該分離液の流量が過度に大きいと)、乱流や渦が発生しやすくなる。一方、プランジャーヘッド部の移動速度が過度に低いと、目的の分離液の取得に無駄な長時間を要し、好ましくない。これらの観点から、目的の分離液を押し出すときのプランジャーヘッド部の移動速度は、例えば、容積50mL程度のシリンジに対応する容器では、0.25~5mm/秒程度(0.1~2.5mL/秒程度)が好ましい。この移動速度は、あくまでも目安であり、上記した漏斗状部の寸法や、目的の分離液の純度に対する要求、生産性などを考慮して、適宜に変更してよい。下記表1に、従来の遠沈管、遠心分離用のシリンジおよび本発明の容器における、プランジャーヘッド部の移動速度(最小値として0.25mm/秒、最大値として5mm/秒)と、それぞれの場合における液体の吐出流量(μL/秒)を例示する。表1に示した各容器の吐出流量は、遠心分離後の単核球層を排出する際に、シリンダーヘッド部を押して移動させる操作の目安として参照することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
(本発明の容器および製造方法の用途)
 当該容器およびそれを用いた製造方法は、あらゆる分野の遠心分離に適用することができ、次のような例が挙げられる。
 血液や骨髄液からの、単核細胞、血漿上清、赤血球、白血球(顆粒球、単球、リンパ球)、血小板などの遠心分離。細胞培養液や細胞懸濁液からの、単核細胞、赤血球、白血球(顆粒球、単球、リンパ球)、血小板などの遠心分離。
(被処理液)
 上記の遠心分離の例のとおり、被処理液としては、血液、骨髄液、培養液、細胞懸濁液など種々の液体が例示される。これらの被処理液は、希釈されていない原液であってもよいが、例えば、より層厚の大きい明確な密度勾配を形成して遠心分離による分離性をより高くするための補助液によって希釈されてもよく、また、密度勾配法を実施するために用いられる種々の遠心分離媒体によって希釈されてもよい。前記の補助液としては、ACD-A液、生理食塩水、リン酸緩衝生理食塩水(PBS)、血液抗凝固剤(EDTA(Ethylenediaminetetraacetic acid)やヘパリン等)を含有する液体、クエン酸ナトリウム溶液、血液保存液であるCPDA(Citrate-Phosphate-Dextrose solution with Adenine)液などが例示される。
(遠心分離媒体)
 遠心分離媒体は、被処理液に応じて適宜に選択することができ、例えば、ショ糖溶液、グリセロール溶液、Ficoll(登録商標)、Lymphoprep(商標)などが例示される。
 遠心分離媒体は、血液や骨髄液などの被処理液の原液と混合されて用いられてもよいし、遠心分離前に、被処理液の原液からなる層とは分離した層となるように、シリンダー部内に静かに順番に注入してもよい。一例として次の注入手順が挙げられる。図4において、プランジャーヘッド部30を中間程度の位置まで後退させて、シリンダー部20内に遠心分離媒体のための内部空間を形成し、その内部空間へと、プランジャーヘッド部30の貫通孔32からFicollなどの遠心分離媒体を注入して該空間を充填し、該貫通孔32をキャップ34などで閉鎖する。次に、プランジャーロッド部50をプランジャーヘッド部30に係合し、プランジャーヘッド部30を後退させることで、吐出ポート部を通して骨髄液等の被処理液をシリンダー部内に静かに吸引し、該吐出ポート部をキャップ40などで閉鎖する。次に、プランジャーロッド部50を取り外し、Ficollなどの遠心分離媒体と、骨髄液等の被処理液とを、分離した層として収容したシリンダー部を遠心分離機にセットする。
 ステップグラジエント法などと呼ばれる公知の方法に従って、段階的に密度の異なるスクロース等の溶液をピペットやシリンジポンプなどを用いてシリンダー部内に順次注入し、シリンダー部内に必要な密度勾配を形成してもよい。
 Ficollなどの遠心分離媒体は、例えば、実用新案登録第3129126号「薬液充填式注射器」のように、プレフィルドの形態として、予めシリンダー部内に無菌的に収容されていてもよい。その場合、シリンダー部の先端側と後端側の開口は、逆止弁など公知の栓体やキャップによって適宜に封止されてよい。
 遠心分離の結果シリンダー部内に形成される分離液層は、2層以上であってよい。分離液層が2層(a層とb層)の場合、目的の分離液層(a層)が、シリンダー部内において先端側に位置することが好ましい。これは、プランジャーヘッド部の摺動面が、直径が収縮する漏斗状部に入ることができないからである。また、2層の分離液層のうち、シリンダー部内において後端側に位置する分離液層(b層)は、漏斗状部の体積以上の体積を有することが好ましく、これにより、目的の分離液層(a層)の全てが、後端側に位置する分離液層(b層)に押されて、当該容器の先端から外部に吐出され得る。
 また、当該容器の説明で述べたとおり、プランジャーヘッド部の摺動面が漏斗状部に入ることができないという前記の問題は、漏斗状部を持った当該容器独自の問題である。この問題は、プランジャーヘッド部の先端面が凸状に膨らんだ形状を有することで緩和される。例えば、プランジャーヘッド部をシリンダー部の胴体部の先端まで移動させたときの、該プランジャーヘッド部の先端面(凸状に膨らんだ面)と漏斗状面とによって定められる内部空間の体積をV1とする。そして、遠心分離後において、目的の分離液層よりもプランジャーヘッド部の側に位置する分離液の体積V2が、V1以上となるように、被処理液(原液)と遠心分離媒体の量を決定することが好ましい。
 分離液層が3層以上であって、目的の分離液層が、吐出ポート部の側に位置する第1層と、プランジャーヘッド部の側に位置する第2層と、これらの間に位置する目的の分離液層とを少なくとも含む場合(例えば、骨髄液から、単核細胞を含む液体を薄い中間層として遠心分離する場合)、本発明の有用性が特に顕著になる。
 本発明の容器を実際に設計し、シリンダー部の内部の液体(分離液層)が吐出ポート部を通じてどのように流出するかを、流体解析用のコンピューターソフトウェア「PHOENICS」(コンセントレーション・ヒート・アンド・モーメンタム・リミテッド製)を用いたシミュレーションによって検証した。また、比較例として、従来品と同様の形状を持った容器についても、前記と同様のシミュレーションによる検証を行い、本発明の効果と比較した。
(検証した容器の内部空間の形状、その他の条件)
 検証を行った各容器は、次に詳細に示すとおり、実施例品1~4、比較例品1、2である。形状の点からは、図6(a)~(c)に示した3種類であり、それぞれの形状に、シリンダー部の内面の摩擦抵抗の有無を加えた。シリンダー部は、先端面も後端面も開口している。
(実施例品1)
 図6(a)に示す容器の外観のとおり、漏斗状面は、上記(I)の第1の接続面と、上記(II)の第2の接続面を有する形状である。
 第1の接続面と第2の接続面は、図3に示す例のように、直接的になめらかに接続されている。
 各部の寸法:
  シリンダー部(内部空間)の全長:110mm
  胴体部(内部空間)の直径(管の内径)D1;25mm
  吐出ポート部(内部空間)の直径(管の内径)D2:7mm
  漏斗状部(内部空間)の長さL2:26.172mm
  漏斗状面における第1の接続面の曲率半径R1:30mm
  漏斗状面における第2の接続面の曲率半径R2:10mm
  プランジャーヘッド部の長手方向(中心軸線に沿った方向)の寸法:10mm
 移動する液体とシリンダー部の内面との間の摩擦抵抗:
 摩擦抵抗は、上記流体解析用のコンピューターソフトウェア「PHOENICS」と連携して作動する熱流体解析用のソフトウェア「PHOENICS-CFDWorks」(Version 5.0.1.2)を用いて設定した。シリンダー面の材質に関するパラメータは「<198> Solid with smooth-wall fraction」を選択した。このパラメータは、従来公知のシリンジ型の遠沈管の材料であるポリマー材料やガラスに対応するものであり、比較的小さい摩擦抵抗を意味する。
 上記熱流体解析用のソフトウェア「PHOENICS-CFDWorks」では、シリンダー部の内面とそれに沿って流れる流体との間に生じる摩擦抵抗は、壁面摩擦の法則に基づいて解析される。即ち、乱流境界層の壁面近くの流れは、壁面摩擦応力τ(N/m)と密度ρ(kg/m)とによって定められる摩擦速度Uτ(m/s)=(τ/ρ)1/2と、動粘度ν(m/s)とによって決まる。壁面からの距離をy(m)、時間平均速度をU(m/s)とすれば、無次元化した平均速度U=U/Uτは、壁面からの無次元距離y=Uτ×y/νだけの関数になる。これを壁法則という。速度分布は、対数則U=(1/k)×ln(E×y)から計算される。ここで、kは、カルマン定数を示す定数であり(上記ソフトウェア「PHOENICS-CFDWorks」では、k=4.1)、Eは、摩擦パラメータを示す定数である(上記ソフトウェア「PHOENICS-CFDWorks」では、E=8.6)。また、速度勾配に基づく壁面摩擦応力τ(N/m)は、この対数則から導出される。
(実施例品2)
 漏斗状面:
 図6(b)に示す容器の外観のとおり、漏斗状部は、単純な円錐台状であって、漏斗状面は、上記(III)の斜面のみを有する形状である。
 各部の寸法:
 シリンダー部の全長、胴体部の直径D1、吐出ポート部の直径D2、プランジャーヘッド部の長手方向の寸法、シリンダー部の内面の摩擦抵抗は、実施例品1と同様である。
 図6(b)における漏斗状部(内部空間)の長さL2:14.5mm
 漏斗状面における斜面の傾斜角度θ1:約58度(D1とD2とL2から算出)
(実施例品3)
 先端側へと移動する液体とシリンダー部の内面との間の摩擦抵抗をゼロとしたこと以外は、上記実施例品1と同一である。
(実施例品4)
 先端側へと移動する液体とシリンダー部の内面との間の摩擦抵抗をゼロとしたこと以外は、上記実施例品2と同一である。
(比較例品1)
 図6(c)に示す容器の外観のとおり、シリンダー部の内部空間が、胴体部と吐出ポート部との間に、漏斗状部を含んでいる。該漏斗状部は、従来公知の形状と同様に、内径が急激に減少する単純な円錐台状である。
 各部の寸法:
 シリンダー部の全長、胴体部の直径D1、吐出ポート部の直径D2、プランジャーヘッド部の長手方向の寸法、シリンダー部の内面の摩擦抵抗は、実施例品1と同様である。
 漏斗状部の長さL20:4.91mm
 漏斗状面における斜面の傾斜角度θ10:約28度(D1とD2とL20から算出)
 なお、シリンダー部の先端がテーパー状(本発明でいう漏斗状に該当)となっている従来品では、通常、該テーパー状における斜面の傾斜角度は20度程度であるが、ここでは、比較検討のために、約28度を比較例品における斜面の傾斜角度として採用している。
(比較例品2)
 先端側へと移動する液体とシリンダー部の内面との間の摩擦抵抗をゼロとしたこと以外は、上記比較例品1と同一である。
(遠心分離後におけるシリンダー部の内部空間に存在する物質)
 シミュレーションのため、図7に示すように条件を設定した。即ち、内部空間の全長110mmのうち、先端面から後端側へと順に、長さ66.3mmの部分が血漿を含む液体(血漿とFicollの混合液)の層であり、長さ2.4mmの部分が単核細胞を含む液体(単核細胞とFicollの混合液)の層であり、長さ31.3mmの部分がその他の血液成分とFicollの混合液の層であり。長さ10mmの区間がプランジャーヘッド部である。
 シミュレーションのために設定した、各液体の密度と粘度は次のとおりである。
 血漿を含む液体:密度1003(kg/m)、粘度0.0012(Pa・s)
 単核細胞を含む液体:密度1050(kg/m)、粘度0.066(Pa・s)
 その他の血液成分とFicollの混合液:密度1077(kg/m)、粘度0.020032(Pa・s)
 上記の流体解析用のコンピューターソフトウェアによって、プランジャーヘッド部を先端側へと0.5mm/秒で移動させた場合に、シリンダー部内の単核細胞を含む液体がどのように流出するかのシミュレーションを行った。
(シミュレーションの結果)
 図8のグラフ図は、シリンダー部の内面と液体との間に摩擦抵抗が有るサンプル(即ち、実施例品1、2、比較例品1)に関するシミュレーションの結果を示し、かつ、単核細胞を含む液体の吐出流量(毎秒当りに流出する液体の体積)の経時的な変化の様子を示している。図8のグラフ中において、実線で描いた曲線は実施例品1の結果を示しており、破線で描いた曲線は実施例品2の結果を示しており、点線で描いた曲線は比較例品1の結果を示している。
 また、図9のグラフ図は、シリンダー部の内面と液体との間に摩擦抵抗が無いサンプル(即ち、実施例品3、4、比較例品2)に関するシミュレーションの結果を示し、かつ、単核細胞を含む液体の吐出流量の経時的な変化の様子を示している。図9のグラフ中において、実線で描いた曲線は実施例品3の結果を示しており、破線で描いた曲線は実施例品4の結果を示しており、点線で描いた曲線は比較例品2の結果を示している。
 図8のグラフ図において、実施例品1に関する曲線は、開始から70秒を経過した付近から急峻に立ち上がり、100秒付近でピークに達し、そこから150秒付近までの間に降下している。図8、図9のグラフ図における他の曲線も、時間や吐出流量は互いに異なるが、いずれのサンプルの吐出流量も、ある時間から増加し、その後最大値に達し、そこから減少している。
 以下、図8、図9のグラフ図における(増加~最大値~減少)を描く1山の曲線部分を「ピーク曲線」と呼び、該「ピーク曲線」の頂点の時間を「ピーク位置」、頂点の高さを「ピーク高さ」、「ピーク高さ」の半分の高さにおける「ピーク曲線」の幅を「半値全幅」と、それぞれ呼ぶ。
 図8のグラフ図において、実施例品1、実施例品2、比較例品1のそれぞれのピーク曲線を比較すると、実施例品1のピーク位置が最も早く、実施例品2のピーク位置が少し後ろへ変位し、比較例品1のピーク位置がさらに後ろへ変位している。また、実施例品1のピーク高さが最も高く、それよりも実施例品2のピーク位置がわずかに低く、これらに比べて比較例品1のピーク高さが顕著に低くなっている。また、実施例品1の半値全幅と、実施例品2の半値全幅は、互いに同程度であるが、これらに比べて比較例品1の半値全幅は顕著に広くなっている。つまり、実施例品1のピーク曲線では、ピーク位置が最も早く位置し、最もピーク高さが高く、最も半値全幅が小さくなっている。これは、乱流が生じ難いスムーズな流れが形成された結果であり、滑らかな漏斗状面が、層流を形成させてスムーズな流れを誘導している結果である。逆に、比較例品1のピーク曲線では、ピーク位置が最も遅く位置し、最もピーク高さが低く、最も半値全幅が大きくなっている。ピーク位置が後ろへとシフトしたことは、胴体面と漏斗状面との境界で激しく乱流が形成されて、該乱流に起因する逆流の形成によって速度が遅くなったことを示しており、かつ、ピーク高さが低くなり、かつ、半値全幅が大きくなったことは、単核球成分と血漿やその他の血液成分が混ざり合ったことを示している。
 よって、図8のグラフ図の結果から、実施例品1と実施例品2が、比較例品1よりも顕著に乱流が少なく、分離液層同士の境界面での混合が抑制されていることがわかる。すなわち、実施例品1が最も分離液層同士の間でのコンタミネーションが少なく、単核球成分をより効率よく抽出し得る形状であると言える。
 また、図9のグラフ図においても、実施例品3、実施例品4、比較例品2のそれぞれのピーク曲線の特徴の関係は、図8のグラフ図と同様の傾向をより強く示している。しかし、図8のピーク曲線群と、図9のピーク曲線群とを比較すると、全体的に、図8のピーク曲線群のピーク位置よりも、図9のピーク曲線群のピーク位置の方が後ろへ変位している。この図8に比べて図9のピーク位置が後置にシフトしたのは、壁面との摩擦が無い方が摩擦有りよりも乱流が発生しやすくなっていることを示している。その結果、形状の差が大きく現れ、半値全幅の差異は図8に比べて図9の方が大きくなっている。つまり、壁面と液体との間に摩擦抵抗が有ると設定したサンプルに比べて、該摩擦抵抗が無いと設定したサンプルの方が、乱流によって生じる流速分布の拡大を示す半値全幅が大きくなっている。
 以上の結果から、壁面と液体との間に実際の材料に応じた摩擦抵抗が有ると設定した実施例品1が分離液層同士の間でのコンタミネーションが最も少なく、単核球成分を最も好ましく抽出し得る形状であることがわかった。
 本発明によれば、遠心分離後に容器内に形成される分離液を、他の分離液層の液との混合を抑制しながら、好ましく取り出すことが可能になる。本発明は、医療用のみならず、あらゆる分野の産業において利用可能である。
 本出願は、日本で出願された特願2021-123750(出願日:2021年7月28日)を基礎としており、その内容は本明細書に全て包含されるものである。
 10   本発明による遠心分離用の容器
 20   シリンダー部
 21   シリンダー部の内部空間である胴体部
 21s  胴体面
 22   シリンダー部の内部空間である漏斗状部
 22s  漏斗状面
 R1   第1の接続面の曲率半径
 R2   第2の接続面の曲率半径
 23   シリンダー部の先端に位置する内部空間である吐出ポート部
 23s  吐出ポート面
 30   プランジャーヘッド部

Claims (13)

  1.  遠心分離用の容器であって、
     当該容器はシリンダー部とプランジャーヘッド部を少なくとも有し、シリンダー部とプランジャーヘッド部は協働してシリンジを構成しており、
     シリンダー部の内面は、
      直径D1を持った円柱状の主たる内部空間である胴体部を定める胴体面と、
      D1>D2なる直径D2を持った円柱状の内部空間である吐出ポート部を定める吐出ポート面と、
      胴体部と吐出ポート部とを接続する漏斗状の内部空間である漏斗状部を定める漏斗状面を有し、
     該漏斗状面が、下記(I)~(III)のうちの少なくとも1つを有する、
    前記遠心分離用の容器。
     (I)胴体部内の液体が漏斗状部内に移動する場合に、胴体面と漏斗状面との境界において乱流の発生が抑制されるように、湾曲して胴体面と滑らかにつながる第1の接続面。
     (II)胴体部内の液体が漏斗状部を経て吐出ポート部内に移動する場合に、漏斗状面と吐出ポート面との境界において乱流の発生が抑制されるように、湾曲して吐出ポート面と滑らかにつながる第2の接続面。
     (III)胴体部内の液体が漏斗状部を通過し吐出ポート部内に移動する場合に、胴体面と漏斗状面との境界、および、漏斗状面と吐出ポート面との境界において、該液体の流れにおける乱流の発生が抑制されるように、所定の傾斜角度にて傾斜している斜面。
  2.  上記漏斗状面が、上記(I)の第1の接続面と上記(II)の第2の接続面を有する、請求項1に記載の遠心分離用の容器。
  3.  上記(I)の第1の接続面と上記(II)の第2の接続面とが、直接的にまたは円錐台状の内面を介して、互いに滑らかにつながっている、請求項2に記載の遠心分離用の容器。
  4.  シリンダー部の中心軸線を含む平面で漏斗状部を切断したときに現れる、漏斗状面に対応する線分のうち、
     上記(I)の第1の接続面に対応する曲線の曲率半径が、2mm以上であり、
     上記(II)の第2の接続面に対応する曲線の曲率半径が、2mm以上である、
    請求項1に記載の遠心分離用の容器。
  5.  上記漏斗状面が、上記(III)の斜面のみを有し、上記漏斗状部全体の形状が円錐台状である、請求項1に記載の遠心分離用の容器。
  6.  上記(III)の斜面における所定の傾斜角度が20~70度である、請求項5に記載の遠心分離用の容器。
  7.  上記漏斗状面には、上記シリンダー部の中心軸線を中心とする渦の発生を抑制するように、上記胴体部の側から上記吐出ポート部の側に向かう方向に沿って延びる1以上の稜線状突起が設けられている、請求項1に記載の遠心分離用の容器。
  8.  上記プランジャーヘッド部には、上記シリンダー部の外部と内部とを連通する貫通孔が設けられ、かつ、該貫通孔を閉鎖するための開閉可能な閉鎖部材が、該貫通孔の外部側の開口部に設けられている、請求項1に記載の遠心分離用の容器。
  9.  上記プランジャーヘッド部を移動させるためのプランジャーロッド部をさらに有し、
     該プランジャーロッド部は、
      プランジャーヘッド部から分離した部材であるか、
      プランジャーヘッド部に着脱自在であるように構成された部材であるか、
      プランジャーヘッド部と一体である、
    請求項1に記載の遠心分離用の容器。
  10.  上記吐出ポート部を取り巻く壁部には、該吐出ポート部と外部配管内の管路とを接続するためのコネクターが設けられている、請求項1に記載の遠心分離用の容器。
  11.  当該遠心分離用の容器が、単核細胞を含む液体を骨髄液から遠心分離し押し出すための容器である、請求項1に記載の遠心分離用の容器。
  12.  請求項1~11のいずれか1項に記載の遠心分離用の容器を用いた、分離液の製造方法であって、当該製造方法は、
     被処理液を収容した前記容器を、シリンダー部の先端側が遠心分離回転の中心側に位置するようにまたは該回転の外周側に位置するように、遠心分離機にセットして遠心分離を行い、該シリンダー部内に目的の分離液の層を形成する、遠心分離ステップと、
     前記遠心分離ステップの後に、前記容器のプランジャーヘッド部を該シリンダー部の先端側の方向に移動させることによって、前記目的の分離液をシリンダー部の吐出ポート部を通じて外部に押し出す、押出しステップと
    を有する、前記分離液の製造方法。
  13.  上記被処理液が骨髄液を含む液体であり、目的の分離液の層が単核細胞を含む液体の層である、請求項12に記載の分離液の製造方法。
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