JPH10253625A - 細胞層の迅速測定法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 透明管に入っている生物学的流体試料中の標
的成分の重量圧縮した層の厚みの測定法および装置。 【構成】 遠心分離機、蛍光着色料励起光源、光検出装
置、および組立体の作動を制御しかつ組立体によって得
られる読みからデーターを集めるマイクロプロセッサー
コントローラーを使用することを含み、または有してい
る。光源は、試料管中の血液試料が遠心分離されている
ときに血液試料を定期的に照明する脈動性光源が好まし
い。管中の血液試料の照明により、血球成分のあるもの
の蛍光並びに赤血球層の照明を引き起こし、光検出装置
が遠心分離段階中に重力圧縮される管中の各種細胞層を
識別する。光源および検出装置上で適当なフィルターを
選択することによって、材料層から反射された光並びに
蛍光を測定する。光源が検出装置の反対側に位置してい
るとき、または反射表面が毛細管の後に設けられている
ときには、毛細管を通過した光を測定することができ
る。光源の脈動を遠心分離中の管の位置と同期させて、
管が光検出装置を通り過ぎるときに照明されるようにす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、遠心分離した材料
層の体積を迅速に測定する方法または装置に関する。本
発明の方法は、凝固防止処理を施した全血の遠心分離し
た試料で血液構成成分数の測定を行うのに特に有用であ
る。本発明の装置は、前記細胞層の迅速測定法を行うの
に有用である。

【０００２】

【従来の技術】凝固防止処理を施した全血の遠心分離試
料中の血球数の測定は科学文献に記載されており、ある
種の血球および他の構成成分層を容易に測定する方法
は、１９７７年６月７日にStaphen C. Wardlowらに付与
された米国特許第４，０２７，６６０号明細書に記載さ
れている。特許された方法では、凝固防止処理を施した
全血の試料を、プラスチックフロートを有する精密毛細
管中で遠心分離する。このフロートは、血球層および血
小板層の幾つかを直線的に膨脹させる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】特許された方法の実施
では、血液試料を約１２，０００ｒｐｍで約５分間遠心
分離した後、血球および血小板層の膨脹した長さを測定
する。特許された方法の問題点の一つは、層、特に血小
板層を確実に圧縮するのに要する比較的高い遠心分離機
の回転数に関する。構成成分層が完全にまたは均一に充
填されていない場合には、この方法によって導かれる結
果は不正確になることがある。前記の高回転数での遠心
分離では高価な遠心分離機が必要であり、管の破損の危
険性が増加する。もう一つの問題点は、最低でも５分の
遠心分離時間を必要とすることであり、これは多くの医
学上の状況では望ましくない。更にもう一つの問題点
は、遠心分離機から管を取り出して読取装置にそれを挿
入し直すための操作者が必要なことである。この操作は
遠心分離の後の限られた時間内に行わなければならない
ので、操作者がその場に付いていなければならず、非効
率的であり、更に潜在的に危険性のある試料に操作者を
暴露することになる。

【０００４】一層短時間でかつより低回転数の遠心分離
機で血液構成成分層を測定し、および／または試料管取
扱いの量を減少させることが望ましい。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、凝固防止処理
を施した全血試料のような重量分離可能な材料混合物試
料の遠心分離中に個々の材料容積測定値を速やかに決定
するための装置（システム、アセンブリー）に関する。
更に、本発明は、遠心分離段階を終了する前に凝固防止
処理を施した全血試料の遠心分離中に血液成分容積測定
値を決定することができる方法に関する。本発明の方法
または装置（システム、アセンブリー）は、遠心分離機
と読取装置とを組み合わせたものであって、遠心分離と
読取りの両方の機能を行い、したがって前記米国特許明
細書に記載の材料層測定の手順を簡略化するものを利用
し、または提供する。本発明の方法および装置（システ
ム、アセンブリー）は血球圧縮の動態分析を提供する。
本発明の原理に従うことによって、白血球および血小板
層を比較的低回転数の遠心分離機、例えば約８，０００
〜約１０，０００ｒｐｍの速度で作動する遠心分離機で
定量することができるが、高速度の１２，０００ｒｐｍ
の遠心分離機を用いることもできる。

【０００６】遠心分離した凝固防止処理を施した全血試
料中で血球層を重力によって形成する過程では、２種類
の反作用、すなわち試料中の血球および他の形成した成
分の外部圧縮および試料中の結晶の内部圧縮が働いてい
る。血液試料中の血球および他の形成した成分層は遠心
分離中に沈降するので、層同志が圧縮することによって
層の長さが減少する。同時に、血液試料の流体（血漿）
成分が圧縮成分間を通って浸出する。

【０００７】血球圧縮を起こすには、流体成分を置換し
なければならないが、血球層が圧縮し続けると、流体の
浸出経路は更に捩じれてくる。血球層の圧縮は最初は速
やかに進行するが、圧縮が増加し浸出が更に困難になる
にしたがって、次第に遅くなる。従って、圧縮の速度は
非線形である。圧縮の速度は、流体粘度および／または
他の因子により異なる血液試料の間でかなり変動するの
で、血球層の完全な圧縮前に行う血球層の単純な読みを
補外して、最終的血球層の圧縮の程度を予言することは
できない。従って、完全に圧縮した血球層の厚み（また
は長さ）は、遠心分離段階中に読取りを行う血球層の厚
み（または長さ）の単純測定から決定することはできな
い。この事実が最適遠心分離機速度および時間を決定す
る従来の方法の基礎を形成しているので、血球層の厚み
の測定は、血球層がそれ以上圧縮を示さないと思われた
後にだけ行われる。この「完全な圧縮」遠心分離時間
は、任意の遠心分離して凝固防止処理を施した全血構成
成分層を測定する前に要する最小時間であると思われ
る。

【０００８】本発明者は、最終的な血球層の圧縮の程度
の本来的な予測不可能性を、進行中の遠心分離段階に細
胞層の厚みを数種類別個に予備測定を行った後誘導され
たデーターを非線形数学的アルゴリズムに当てはめて完
全に圧縮した細胞層の厚みを予測することによって克服
することができるということを見出した。この手続は究
極的な層圧縮を必要とせず、実際に、完全に圧縮された
細胞層厚みは、４または５回だけの予備的な細胞層厚み
の測定の後に数学的に予測することができる。更に、本
発明の方法は、広範囲の遠心分離速度に亙って血球層の
究極的圧縮度、したがって完全に圧縮した細胞層の厚み
を精確に計算することができる。したがって、凝固防止
処理を施した全血試料の低速遠心分離中に得られる複数
の細胞層厚みの測定により、従来技術によって必要とさ
れる遥かに高い遠心分離機速度で行われる長時間の遠心
分離段階から得られる細胞層の究極的圧縮度を精確に予
測することができる。

【０００９】本発明の方法または装置は、遠心分離機、
蛍光着色料励起光源、光検出装置、および組立体の作動
を制御しかつ組立体によって得られる読みからデーター
を集めるマイクロプロセッサーコントローラーを使用す
ることを含み、または有している。光源は、試料管中の
血液試料が遠心分離されているときに血液試料を定期的
に照明する脈動性光源が好ましい。管中の血液試料の照
明により、血球成分のあるものの蛍光並びに赤血球層の
照明を引き起こし、光検出装置が遠心分離段階中に重力
圧縮される管中の各種細胞層を識別することができる。
光源および検出装置上で適当なフィルターを選択するこ
とによって、材料層から反射された光並びに蛍光を測定
することができる。また、光源が検出装置の反対側に位
置しているとき、または反射表面が毛細管の後に設けら
れているときには、毛細管を通過した光も同様に測定す
ることができる。光源の脈動を遠心分離中の管の位置と
同期させて、管が光検出装置を通り過ぎるときに照明さ
れるようにする。本発明の方法を行うのに用いられるま
たは本発明の組立体に用いられる光学装置およびフィル
ターは、一般には１９８５年１２月１７日にS.C. Wardl
awに付与された米国特許第４，５５８，９４７号明細書
に記載のものと同様であり、前記特許明細書の内容は、
その開示の一部として本明細書に引用される。

【００１０】試料を前記の動的手法によって分析すると
きには、幾つかの血液試料成分層の圧縮度は遠心分離中
に定期的に像形成され、連続した成分層の画像が組立体
のマイクロプロセッサーコントローラーに保管される。
十分な数、例えば約４または５の画像が得られて保管さ
れたならば、マイクロプロセッサーコントローラーは成
分層または測定される層の究極的圧縮度を計算すること
ができるようになり、計算値が表示される。この点で、
試料の遠心分離を停止する。マイクロプロセッサーコン
トローラーは組立体の操作を制御するのであり、指示に
より、遠心分離を開始し、遠心分離機の回転数を監視
し、光パルスを作動中の遠心分離機の回転数と同期さ
せ、光検出装置の操作を制御し、成分層の読みを受けて
保管し、成分層の究極的圧縮度および得られる成分のカ
ウント数または値を計算し、遠心分離機を停止する。し
たがって、操作者は血液試料を遠心分離機に入れて、組
立体の作動を開始することが必要なだけである。操作者
の便宜および安全性のため、血液試料管は、１９９６年
１１月２５日出願の同時係属出願ＵＳＳＮ０８／７５
５，３６３号明細書に記載の一般型の特殊カセットに入
れることができる。

【００１１】一方、目的が一定時間の遠心分離の後に最
終的な血球圧縮度を測定することであるならば、遠心分
離機を回転させ続けながら一定時間の遠心分離の後に１
以上の画像を採取することによって層長を分析すること
ができる。したがって、血液試料管を遠心分離機から別
の読取り装置に移す手間なしで血球層の圧縮度を測定す
ることができる利点が実現される。

【００１２】したがって、本発明の目的は、究極的層厚
みが実際に達成される前に遠心分離した材料混合物中で
究極的材料層厚みの測定を行う方法または装置を提供す
ることである。

【００１３】本発明のもう一つの目的は、試料が遠心分
離機に入ったままで、一定時間の遠心分離の後に材料層
厚みを読み取る方法または装置を提供することである。

【００１４】本発明のもう一つの目的は、前記の方法ま
たは装置であって、材料混合物が全血の凝固防止処理を
施した試料であるものを提供することである。

【００１５】本発明の更にもう一つの目的は、前記の方
法または装置であって、混合物の遠心分離中に複数の予
備的な連続した層界面位置を感知して保管し、得られた
界面データーを用いて究極的層厚みを計算することを特
徴とするものを提供することである。

【００１６】本発明のもう一つの目的は、前記の方法ま
たは装置であって、遠心分離している試料中の複数の材
料層の究極的厚みを予備的層厚みの測定から誘導するこ
とができるものを提供することである。

【００１７】本発明のこれらおよび他の目的および利点
は、添付の図面についての下記の発明の詳細な説明から
更に容易に明らかになるであろう。

【００１８】

【発明の実施の形態】図１について説明すれば、透明な
側壁４を有し、底で閉じている管２の模式図が示され
る。管２には、液体成分６に懸濁した粒状材料成分の混
合物が満たされている。図１は、それぞれ矢印Ａおよび
Ｂで示されている微粒子圧縮の力学と液体浸出を示して
おり、これらはいずれも粒状成分／液体成分混合物の遠
心分離中に起こる。遠心分離が進行すると、粒状成分は
液体成分６から重力により分離しある時点で界面８を形
成する。界面８は、遠心分離が継続すると、液体成分６
の上面７から沈降し続ける。試料の性状によって遠心分
離を行っている試料に２以上の界面８が形成することが
あるということが理解されるであろう。

【００１９】本発明者は、液体中の粒状成分の位置また
は成分／成分界面８を経時的に監視すると、界面の連続
的位置が図２に示される一般型の関数曲線１０を画定
し、界面の位置の初期の変化は比較的速やかであるが、
粒状成分の圧縮が進行するとかなり遅くなるということ
を見出した。ある時点で、粒状成分の圧縮は止まり、粒
状成分−液体成分の分離が完結する。本発明に関して
は、本発明者はこの粒状成分圧縮の停止を図２で点線で
表されている「最終的」圧縮と呼んでいる。

【００２０】凝固防止処理を施した全血のような液体中
に懸濁した粒状成分の複雑な混合物を遠心分離するとき
にも同じ現象が起こることに気付かれるであろう。この
場合には、複数の粒状成分層が重力により形成され、液
体成分６は遠沈管２の最上部に浸出する。赤血球は密度
減少順で顆粒球、リンパ球、単球および血小板より重
く、血液試料中の総ての血球は血液試料の血漿成分より
重いので、血液は、上記のような粒状成分の複雑な混合
物の一例である。全血の凝固防止処理を施した試料を遠
心分離すると、各種の血球／血球、および血球／血漿界
面が図２に示されるのと同じ一般的方法で血液試料中を
沈降する。全血試料のような複雑な材料の混合物では、
ある環境下では、中間層の厚みが圧縮されるよりむしろ
実際に増加することがある。これは、混合物からの標的
成分の分離がその層の圧縮速度を超過するときに起こる
ことがある。しかし、総ての場合に、数学的分析および
補外は、厚みが減少する層と同様に行われ、これらの層
についてと同じ効果を有する。

【００２１】任意の粒状成分界面の位置、したがって遠
心分離を行っている試料中の成分層の厚みの変化率によ
って記載される曲線は、本質的に双曲線である。この事
実を用いて粒状成分層の最終的圧縮度、したがって遠心
分離試料中の（複数の）粒状成分層の最終的層厚みおよ
び層容積を数学的に予測することができる。

【００２２】血球層の圧縮は、時間ゼロで開始する双曲
線関数に直ちに従わないことがあることに留意すべきで
ある。界面の移動が、双曲線関数に従い、したがって最
終的圧縮を算出することができる点に到達するときを決
定するためには、界面位置または層厚みを定期的に監視
し、連続的勾配測定値をＳ＝ｄＰ／（１／ｔ）（式中、
Ｓは変化の勾配であり、ｄＰは界面位置（または層厚
み）の変化であり、ｔは遠心分離の開始からの経過時間
である）として計算することが必要なだけである。Ｓの
連続値が最早変化しなくなったならば、続いて予備デー
ター点を集めて、最終的層圧縮を決定することができ
る。

【００２３】図３は、２種類の異なる速度で遠心分離し
た同じ凝集防止処理を施した全血試料の具体例を示して
おり、図２に示される双曲線の勾配は、２種類の異なる
遠心分離機速度、すなわち８，０００ｒｐｍおよび１
２，０００ｒｐｍでの圧縮した血小板層界面８の連続測
定した厚みに対して連続的な遠心分離経過時間の逆数を
プロットすることによって直線化している。線１４は、
通常は１２，０００ｒｐｍの高速度遠心分離機で試験試
料の遠心分離中の血小板層の厚みの変化率を表し、線１
２は、通常は８，０００ｒｐｍの低速度遠心分離機での
試験試料の遠心分離中の血小板層の厚みの変化率を表し
ており、後者は前者のＧ力の４０％を提供するにすぎな
い。

【００２４】勾配の変化率を決定するため、一連の予備
的な連続的血小板層厚み１６を測定し、最小二乗適合度
を計算することによって、予備的層厚みデーター点１６
の中の最良の経路１８を得る。最終的な圧縮層厚みを計
算するため、回帰関数を最終的回転時間、この場合には
遠心分離機の経過時間の逆数の値が０である無限大に補
外する。Ｙ軸上のその点での層厚みのプロットの変化率
の切片が、最終的な圧縮された層厚みとなる。遠心分離
機の速度はかなり異なるが、終点の結果は同じであり、
読みは、先行技術で必要とされた５〜１０分と比較して
比較的短時間の２〜３分間について得るだけで十分であ
る。予備的測定は、遠心分離機を回転させ続けながら行
うことができる。

【００２５】図４については、遠心分離機と読取装置と
を組み合わせた組立体の模式図が示され、全体的に数字
１で示される。組立体１は、透明な毛細管９を固定する
ための凹所５を有する遠心分離機の円盤３を備えてい
る。管９は凹所５に直接置くことができ、または毛細管
９を１９９６年１１月２５日出願の同時係属出願ＵＳＳ
Ｎ０８／７５５，３６３号明細書に開示されている型の
カセット（図示せず）に固定することができる。とにか
く、管９の少なくとも一方の表面は、管の内容物から所
望な光学的情報を集めるために光学的に可視化されてい
なければならない。遠心分離機の円盤３は、モーター１
３によって回転駆動され、このモーターは組立体（アセ
ンブリー）マイクロプロセッサーコントローラー１７か
ら出力ライン２１によって制御される。モーター１３の
回転速度をライン１９を介してコントローラー１７によ
って監視することによって、コントローラー１７がモー
ター１３、したがって遠心分離機の円盤３の速度を制御
する。遠心分離機の円盤３が約８，０００〜１２，００
０ｒｐｍであってもよいその所定の作動速度に達する
と、コントローラー１７の作用は必要な分析の種類によ
って変化する。一定時間の遠心分離の後に材料層の圧縮
を読むことが所望な場合には、コントローラー１７が所
望な一定時間モーター１３を駆動させ、その後、遠心分
離機を回転させながら層圧縮を読みとる。

【００２６】一方、材料層圧縮を速度論的に測定するこ
とが所望な場合には、管９中の重力圧縮血球層の高さを
複数回連続的に読取る。円盤３が回転しているので、円
盤３の側部の位置合わせ装置１５がセンサーを通過して
相互作用し、シグナルをライン２０を介してプログラマ
ブル・ディレイ(programmable delay)２２に送る。割出
し装置（indexing device ）１５は永久磁石であること
ができ、センサー２３はホール効果センサーであること
ができる。あるいは、割出し装置１５は円盤３の縁部の
反射部材であることができ、センサー２３は赤外エミッ
ター−レシーバー対であることができる。更にもう一つ
の代替感知装置は、円盤３が駆動モーター１３の軸に固
定されている場合には駆動モーター１３におけるセンサ
ーであることもできる。

【００２７】接近センサー２３からシグナルをコントロ
ーラー１７が受け取ってから所定時間が経過した後、閃
光駆動装置２４が閃光管２６を始動させ、光の短時間の
脈動を好ましくは約５０マイクロ秒間発射する。フィル
ターおよびレンズ組立体２８が閃光管２６からの所望な
波長の光を管９に集光する。閃光管６が円盤３の下に配
置されているときには、後者は試料管９と閃光管２６お
よびフィルターおよびレンズ組立体２８との間に開口部
３′を有する。円盤３の精確な回転速度はライン１９を
介してコントローラー１７によって監視されているとい
う事実により、また割出し（インデックス）１５の位置
と管９の位置との円周距離は固定されているので、閃光
管２６を適時に作動させるのに要する時間遅延はコント
ローラー１７によって決定され、データーバス３０を通
って表して、閃光駆動装置２４の操作を制御することが
できる。

【００２８】管９が閃光管２６によって照明されると、
血球層によって反射された光または血球層の蛍光からの
光がレンズ組立体３２によって光フィルターセット３４
を通って、好ましくは少なくとも２５６個の要素、好ま
しくは５，０００個の要素を有して最適の光学的解像を
行えるようになっている荷電結合素子（ＣＣＤ）を有す
る線形解像機構に集光される。適当な波長の光は、ソレ
ノイドまたはステッピング・モーターのようなアクテュ
エーター３８であってコントローラー１７によってライ
ン４０を介して制御され、これによりアクテュエーター
３８がコントローラー１７によって選択された光の波長
によってフィルターセット３４から適当なフィルターを
用意することができるものによって選択することができ
る。あるいは、電気可変フィルターを用いて適当な光波
長を供給し、または多重センサーであってそれぞれがそ
れ自身の特定のフィルターを有するＣＣＤを用いること
もできる。好適な電気可変フィルターは、Cambridge Re
search and Instrumentation, Inc.、ケンブリッジ、マ
サチューセッツ州から得ることができる。好適なＣＣＤ
はSony、Hitachi などから発売されており、通常の計器
成分である。

【００２９】閃光管２６から閃光を受け取る直前に、Ｃ
ＣＤ３６の電子シャッターがコントローラー１７によっ
てライン４２を介して開く。閃光の直後に、ＣＣＤ３６
からのデーターはデジタイザー４４に読み込まれて、Ｃ
ＣＤセルのそれぞれからのアナログシグナルをデジタル
シグナルへ転換する。次に、デジタル化したデーターを
データーバス４６を通ってコントローラー１７に移し
て、データーを直ちに解析し、または保管してコントロ
ーラー１７で後で検討することができる。したがって、
遠心分離工程中の任意の所望な点で試料管９からの光学
情報を集めて、本発明の方法によってまたは本発明の装
置を用いて、または任意の他の目的に分析することがで
きる。「最終的圧縮」を誘導するのに用いられる前記の
数学的計算を、コントローラー１７によって行うことが
できる。

【００３０】図５については、図４に示される閃光源２
６およびデジタイザー４４が円盤３の上方または下方に
位置しているときに用いるように設計されている遠心分
離機円盤組立体３の好ましい態様が示されている。円盤
３は通常は皿形であり、外縁５０および基盤５２を備え
ている。中央のハブ５４は円盤の基盤５２に固定されて
おり、ハブ５４はカバー５６によって閉じられる。ハブ
５４には、正反対に向き合った一対の窓５８が形成され
ている。試料管９は円盤３上に配設されている。管９の
一端はハブ５４の開口部に挿入され、管９の他端は、円
盤縁５０に配設されているブロック６２に形成されたス
ロット６０に下げられている。円盤基盤５２は、透明な
プレート６４で被覆された開口部（図示せず）を有して
いる。対重６６がプレート６４と正反対に配置され、円
盤３を力学的に釣り合いを取っている。プレート６４
は、円盤３を、円盤基盤５２の上または下に配置されて
いる光源および検出器と共に用いることができる。それ
らにより、試料に関して反射光、蛍光放射線、または透
過光を用いて、所望な結果を得ることができる。図５お
よび６に示した具体例は単一管を用いているが、試料管
を円盤３上に正反対の位置に設置し、閃光に対する位置
合わせからの時期を変更してそれぞれ別項の管について
読取りを行うようにすることによって、複数の管を組立
体１によって分析することもできる。前記の遠心分離機
モーター１３の駆動軸を数字１３′によって表す。

【００３１】図６および７には、モーター駆動軸１３′
を円盤３に接続する方法の詳細、および試料管９を円盤
ハブ５４に接続する方法の詳細も示されている。モータ
ー駆動軸１３′は、ハブ５４の内側に配置されている駆
動ディスク６８に取り付けられている。ディスク６８に
は一対の駆動ピン７０が固定されており、この駆動ピン
７０はハブ窓５８を通って突き出ている。駆動ピン７０
は、モーター駆動軸１３′と円盤３とを単独駆動接触さ
せる。モーター駆動軸１３′によるディスク６８の回転
により、ピン７０がハブ窓５８の側部に嵌まることによ
って、ハブ５４と円盤３がディスク６８と共に回転す
る。棒７２は、ハブ５４に回転可能に配設されている。
棒７２はその一端にカラー７４を有し、このカラー７４
が試料管９の一端を受け取る。カラー７４は、管９の末
端を掴んでいる弾性Ｏリング（図示せず）を収容してい
る。歯車ラチェット７６が棒７２に配設されて、作動さ
せて下記の方法でカラー７４および試料管９を段階的、
選択的に回転させることができる。バネでバイアスを掛
けたラチェットと噛み合う爪７８をディスク６８に配設
し、ラチェットと噛み合う板バネ８０をハブカバー５６
に配設する。遠心分離機のモーター駆動軸１３′がモー
ター１３によって駆動しているときには、ディスク６８
の回転は爪を移動させてラチェット７６上の歯の一つと
噛み合い、図７に示されるように板バネ８０が下がって
ラチェット７６の正反対にある歯と噛み合う。ラチェッ
ト７６と試料管９を選択的に回転させるため、遠心分離
機モーター１３への動力を定期的に遮断して、駆動軸１
３′の回転を瞬間的に低下させる。円盤３およびそのハ
ブ５４の運動量により、瞬間的にディスク６８より高速
で回転して、爪７８をラチェット７６から外し、駆動ピ
ン７０を円盤ハブ５４から外す。この瞬間的な解放状態
中に、爪７８がラチェット歯から外れて、次の隣接した
ラチェット歯に噛み合う位置に移動するのである。次
に、モーター１３を再度最高速度まで駆動して駆動ピン
７０をハブ５４に再度噛み合わせ、爪７８にラチェット
７６および試料管９の時計方向の回転段階を引き起こさ
せる。このようにして爪７８が次の隣接したラチェット
歯を駆動すると、ラチェット７６の回転によりバネ８０
がラチェット７６上の正反対側の次の隣接したはと噛み
合うことにより、ラチェット７６および試料管９を新た
な回転位置に安定化する。したがって、試料管９の段階
的回転により解像機構３６が、管９が遠心分離されてい
るときには、この管９の試料の全周を「見る」ことがで
きる。降下する試料成分界面８の位置における周囲の変
動は、このようにして装置によって考慮される。前記爪
およびラチェット管回転機構は、Becton Dickinson and
CompanyのMichaelR. Waltersの発明であり、特許法の
「ベストモード」要件を満足させる目的で本出願明細書
に記載されている。

【００３２】試料管中の材料層の圧縮度は、遠心分離機
が回転し、試料管を回転させながら得た複数の圧縮の読
みで決定することができ、または測定を行う材料層を完
全に圧縮するのに十分な所定の回転時間の後、遠心分離
機が回転を続けて管を回転させながら得た一連の読みに
よって決定することができる。いずれの場合にも、試料
を遠心分離機から別の読取り装置に移す必要はなく、し
たがって時間が節約され、直接操作者が試料に触れる機
会が限定される。同じ読みを確実に得る装置のもう一つ
の態様は、ハロゲンランプのような強力な連続光源の使
用を伴い、読取りを行おうとするときにスイッチを入れ
るのである。自転管の画像をこま止めするのに十分速や
かな読取り速度を得るには、管が光学装置と一列に並ぶ
ときにＣＣＤ上での電子シャッターを極めて短時間だ
け、例えば１秒の約１／２０００だけ開放するのであ
る。前記の位置合わせ装置を用いて、光源の閃光の代わ
りにＣＣＤシャッターの開放を同期させることができ
る。このような装置の利点は、閃光管およびその関連回
路構成要素を必要としないことである。この第二の態様
を適性に操作するには、遠心分離機は約１，０００ｒｐ
ｍまで速度を低下させて、管の明瞭な画像を生成するよ
うにしなければならない。

【００３３】本発明の開示の態様の多くの変化および変
更は、発明の概念から離反することなく行うことができ
るので、添付の請求の範囲に記載のものを除き本発明を
限定しようとするものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】材料混合物試料を含む管中で試料を遠心分離し
ているときの、管の模式図。

【図２】材料混合物の遠心分離中の層圧縮の動態のプロ
ットであって、層厚みを経過した遠心分離時間に対して
プロットしたもの。

【図３】血液試料を２種類の異なる速度で遠心分離した
具体的な場合における最終的な血小板層の高さを計算す
る方法を示すグラフであり、血小板層を経過した遠心分
離時間の逆数に対してプロットしたもの。

【図４】本発明により形成したまたは本発明の方法の実
施で用いられる血液試料測定組立体の模式的斜視図。

【図５】本発明に関して使用する目的で設計された遠心
分離機の円盤および駆動機構の好ましい態様の斜視図。

【図６】本発明の装置に含まれるまたは本発明の方法の
実施に用いられる管固定装置および管回転機構の部分斜
視図。

【図７】本発明の装置または本発明の方法の実施に用い
られる管回転機構の部分図。

【符号の説明】

１ 組立体 ２ 遠沈管 ３ 円盤 ３′ 開口部 ４ 透明な側壁 ５ 凹所 ６ 液体成分 ７ 液体成分の上面 ８ 界面 ９ 毛細管 １０ 関数曲線 １２ 線 １３ モーター １４ 線 １５ 割出し装置 １６ 血小板層厚み １７ マイクロプロセッサーコントローラー １８ 最良の経路 １９ ライン ２０ ライン ２１ 出力ライン ２２ プログラマブル・ディレイ ２３ センサー ２４ 閃光駆動装置 ２６ 閃光管 ２８ フィルターおよびレンズ組立体 ３０ データーバス ３２ レンズ組立体 ３４ 光フィルターセット ３６ 線形解像機構 ３８ アクチュエーター ４０ ライン ４２ ライン ４４ デジタイザー ４６ データーバス ５０ 外縁 ５２ 基盤 ５４ ハブ ５６ カバー ５８ 窓 ６０ スロット ６２ ブロック ６４ 透明なプレート ６６ 対重 ６８ 駆動ディスク ７０ 駆動ピン ７２ 棒 ７４ カラー ７６ 歯車ラチェット ７８ 爪 ８０ 板バネ。

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透明管に入っている生物学的流体試料中
   の標的成分の重量圧縮した層の厚みの測定法において、 a) 該管を遠心分離機円盤上に置き、 b) 円盤を回転させて、標的成分の重量圧縮を開始して
   管中で識別可能な層にし、 c) 管を円盤上で遠心分離しながら、標的成分層の厚み
   の読取りを行い、 d) 該層の厚みの読みを記録する段階を含んでなる、方
   法。
2. 【請求項２】 透明管に入っている生物学的流体試料中
   の標的成分の重量圧縮した層の最終的厚みの測定法にお
   いて、 a) 該管を遠心分離機円盤上に置き、 b) 円盤を回転させて、標的成分の重量圧縮を開始して
   管中で識別可能な層にし、 c) 管を円盤上で遠心分離しながら、標的成分の予備的
   な層厚みの読取りを複数回連続的に行い、標的成分が管
   中で続けて独特な層を形成したならば、 d) 該予備的な層厚みの読みを記録し、 e) 記録した予備的な層厚みの読みから標的成分層の最
   終的厚みを計算する段階を含んでなる、方法。
3. 【請求項３】 凝固防止処理を施した全血試料であっ
   て、血液試料成分強調試薬と共に透明な管に入っている
   血液試料中の標的成分の量の測定法において、 a) 該管を遠心分離機円盤上に置き、 b) 円盤を回転させて、標的成分の重量圧縮を開始して
   管中で識別可能な層にし、 c) 管を円盤上で遠心分離しながら、標的成分層の厚み
   を読取り、 d) 該層の厚みの読みを記録し、 e) 前記の記録した層厚みの読みを転換して、血液試料
   中の標的成分の量を定量する段階を含んでなる、方法。
4. 【請求項４】 透明管に入っている凝固防止処理を施し
   た全血試料中の標的成分の量の測定法において、 a) 該管を遠心分離機円盤上に置き、 b) 円盤を回転させて、標的成分の重量圧縮を開始して
   管中で識別可能な層にし、 c) 管を円盤上で遠心分離しながら、標的成分層の予備
   的な厚みの測定を複数回連続的に行い、標的成分が圧縮
   し続けて管中で独特な層を形成したならば、 d) 該予備的な層厚みの測定を記録し、 e) 記録した予備的な層厚みの読みから標的成分層の最
   終的厚みを計算し、 f) 前記の最終的層厚みの計算値を転換して、血液試料
   中の標的成分の量を定量する段階を含んでなる、方法。
5. 【請求項５】 生物学的流体試料中の標的成分の重量圧
   縮した層の厚みの測定法において、 a) 該試料の少なくとも一部を管に入れ、 b) 該管を遠心分離機円盤上に置き、 c) 円盤を回転させて、標的成分の重量圧縮を開始して
   管中で識別可能な層にし、 d) 管を円盤上で遠心分離しながら、標的成分層の厚み
   の読取りを行い、 d) 該層の厚みの読みを記録する段階を含んでなる、方
   法。
6. 【請求項６】 透明管に入っている遠心分離処理を施し
   た多成分流動性材料試料中の標的構成成分層の圧縮の程
   度を測定する装置において、 a) 円盤と、円盤を回転するモーターとを含んでなる遠
   心分離機組立体であって、前記円盤が、材料試料の遠心
   分離中に管を支持する手段を有しており、 b) 前記円盤上での管の遠心分離中にこの管を照明する
   ための光源と、 c) 管中に試料を像形成する光線から生じるアナログシ
   グナルを生成するように該遠心分離機の円盤と機能的に
   関連した線形解像機構であって、該アナログシグナルが
   管に沿った複数の点からのシグナル値の代表であり、こ
   れをデジタル化することにより、マイクロプロセッサー
   を設置して標的成分層の隣接界面の間の距離を測定する
   ことができ、 d) 該アナログシグナルをデジタルシグナルに転換する
   ため前記解像機構に接続したデジタイザー、および e) 該デジタイザーからの前記デジタルシグナルを受け
   取るため前記デジタイザーに接続されたマイクロプロセ
   ッサーであって、前記デジタルシグナルを前記標的構成
   成分層の圧縮度、およびこれによって前記標的構成成分
   層の体積の定量値に転換するように操作可能なマイクロ
   プロセッサーを含んでなる装置。
7. 【請求項７】 透明管に入っている遠心分離処理を施し
   た多成分流動性材料試料中の標的構成成分層の圧縮の程
   度を測定する装置において、 a) 円盤と、円盤を回転するモーターとを含んでなる遠
   心分離機組立体であって、前記円盤が、材料試料の遠心
   分離中に管を支持する手段を有している遠心分離機組立
   体、 b) 前記円盤上での管の遠心分離中にこの管を定期的に
   照明するための光源、 c) 管中に試料を像形成する光線から生じるアナログシ
   グナルを生成するように該遠心分離機の円盤と機能的に
   関連した線形解像機構であって、該アナログシグナルが
   管に沿った複数の点からのシグナル値の代表であり、こ
   れをデジタル化することにより、マイクロプロセッサー
   を設置して標的成分層の隣接界面の間の距離を測定する
   ことができる線形解像機構、 d) 該アナログシグナルをデジタルシグナルに転換する
   ため前記解像機構に接続したデジタイザー、および e) 該デジタイザーからの前記デジタルシグナルを受け
   取るため前記デジタイザーに接続されたマイクロプロセ
   ッサーであって、前記デジタルシグナルを前記標的構成
   成分層の圧縮度、およびこれによって前記標的構成成分
   層の体積の定量値に転換するように操作可能なマイクロ
   プロセッサーを含んでなる装置。
8. 【請求項８】 前記マイクロプロセッサーが前記遠心分
   離機のモーターに作動可能に接続して、遠心分離機のモ
   ーターの作動を制御するようになっている、請求項７に
   記載の装置。
9. 【請求項９】 前記遠心分離機の円盤が検知可能な割出
   し装置を有し、更にこの割出し装置の接近を検知するセ
   ンサーを有してなり、前記円盤の回転位置を決定するこ
   とができる、請求項７に記載の装置。
10. 【請求項１０】 前記センサーおよび前記光源に操作可
    能に接続し、前記円盤が所定の回転位置にあるときにだ
    け前記光源のスイッチが入るようになっている時間遅延
    機構をも含んでなる、請求項９に記載の装置。
11. 【請求項１１】 前記デジタイザーに適当な波長の光を
    供給するため前記デジタイザーと結合した複数の光フィ
    ルターを有するフィルター組立体をも含んでなる、請求
    項９に記載の装置。
12. 【請求項１２】 前記フィルター組立体と結合したフィ
    ルターセレクターであって、前記マイクロプロセッサー
    に作動可能に接続して、前記マイクロプロセッサーが前
    記装置で使用するのに適当なフィルターを選択できるよ
    うになっているフィルターセレクターをも含んでなる請
    求項１１に記載の装置。
13. 【請求項１３】 前記光源が前記円盤の下方に配置さ
    れ、管を支持する前記手段が前記円盤の最上部表面に配
    置され、前記円盤が、光を前記光源から円盤を通って管
    へ通過させて、円盤の内容物を照明するための光通過部
    を有する、請求項７に記載の装置。
14. 【請求項１４】 透明管に入っている遠心分離した多成
    分流動性材料試料中に標的構成成分層の最終的圧縮度を
    測定する装置であって、 a) 円盤と、円盤を回転するモーターとを含んでなる遠
    心分離機組立体であって、前記円盤が、材料試料の遠心
    分離中に管を支持するための手段を有している遠心分離
    機組立体、 b) 前記円盤上での管の遠心分離中にこの管を定期的に
    照明するための光源、 c) 管中に試料を像形成する光線から生じるアナログシ
    グナルを生成するように該遠心分離機の円盤と機能的に
    関連した線形解像機構であって、該アナログシグナルが
    管に沿った複数の点からのシグナル値の代表であり、こ
    れをデジタル化することにより、マイクロプロセッサー
    を設置して標的成分層の隣接界面の間の距離を測定する
    ことができる線形解像機構、 d) 該アナログシグナルをデジタルシグナルに転換する
    ため前記解像機構に接続したデジタイザー、および e) 該デジタイザーからの前記デジタルシグナルを受け
    取るため前記デジタイザーに接続されたマイクロプロセ
    ッサーであって、前記デジタルシグナルを前記標的構成
    成分層の圧縮度の定量値に転換するように操作可能であ
    り、さらに最終的に圧縮を行う前に得た複数の標的構成
    成分の圧縮測定値から標的構成成分の最終的圧縮度を計
    算するために操作可能であるマイクロプロセッサーを含
    んでなる装置。
15. 【請求項１５】 前記マイクロプロセッサーが前記遠心
    分離機モーターに操作可能に接続されて、前記遠心分離
    機モーターの作動を制御するようになっている、請求項
    １４に記載の装置。
16. 【請求項１６】 前記遠心分離機の円盤が検知可能な割
    出し装置を有し、更にこの割出し装置の接近を検知する
    センサーを有してなり、前記円盤の回転位置を決定する
    ことができる、請求項１４に記載の装置。
17. 【請求項１７】 前記センサーおよび前記光源に操作可
    能に接続し、前記円盤が所定の回転位置にあるときにだ
    け前記光源のスイッチが入るようになっている時間遅延
    機構をも含んでなる、請求項１６に記載の装置。
18. 【請求項１８】 前記デジタイザーに適当な波長の光を
    供給するため前記デジタイザーと結合した複数の光フィ
    ルターを有するフィルター組立体をも含んでなる、請求
    項１６に記載の装置。
19. 【請求項１９】 前記フィルター組立体と結合したフィ
    ルターセレクターであって、前記マイクロプロセッサー
    に作動可能に接続して、前記マイクロプロセッサーが前
    記装置で使用するのに適当なフィルターを選択できるよ
    うになっているフィルターセレクターをも含んでなる請
    求項１８に記載の装置。
20. 【請求項２０】 前記光源が前記円盤の下方に配置さ
    れ、管を支持する前記手段が前記円盤の最上部表面に配
    置され、前記円盤が、光を前記光源から円盤を通って管
    へ通過させて、円盤の内容物を照明するための光通過部
    を有する、請求項１４に記載の装置。