JPS594461A - 遠心分離システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は遠心分離に関づる。遠心分離は各密度に従って
流動性混合物の成分を分離１りるために広範囲に使用し
ている技術であり、この技術の重要な応用例は、例えば
診察および分析においで体液のような複合生物学的流体
成分を分離する生不１学の分野に見られる。

通常、流動性混合物の遠心分離は、遠心分離機のヘッド
によって支持されている試料容器に前記混合物を入れ、
遠心分離機ヘッドの回転により容器が回転軸線の周りで
回転し、遠心力により自然の重力の何倍もの人工の重力
の場を展開させ、混合物の成分に作用して、各密度に従
ってこれら成分を層別することににり行われる。この場
合、展開される遠心力が極端に大きく目つ動釣合が必要
であるので、通常所定数の試料容器を回転軸の周りで対
称的に配列支持するように、遠心力１１ｔｌｆｉヘッド
が設けられＣいる。回転軸に対して所望の方向に種々の
形の容器を支持りる遠心力１１１１機ヘッドについて多
くの提案および公知の配列があり、また遠心分離中に作
用層る有効な重ツノの場と管状容器の長手軸線を一直線
状に整列させるように、且つ流動性混合物成分が規則的
に安定な状態ひ層状どなり、種々の技術による後の相Ｈ
の分離および／または検査が容易にＣきるように、通常
管状の容器を支持づる配列も公知である。容器を支持す
るだめの種々の要ｆｔを満足さυるためには、必然的に
遠心分離機ヘッドの形状をかなり複雑化しな【プればな
らない。

さらに、遠心力Ｉｌｌ中、試料の質量ににって／１．じ
る遠心力をヘッド構造に伝達するために、容器は強固Ｃ
な（）ればならないが、容器それ自体の質量は遠心分Ｎ
Ｊ機ヘット内の支持体に加わる荷重に影響を与えるのＣ
１容器の質量は、これらの支持体に加わる全荷重を制限
づるために小さくなければならない、という矛盾した要
件がある。これらの理由のために容器の容量は通常デザ
インどの兼合いで望ましい値より小さくし、これにＪ、
り高度な人工的な重ツノの場を発生づることかできる。

最近、Ｅ　Ｐ−Δ−０，０５１，９９１におい（、遠心
力Ｍ機ヘッド内におけるキャリヤー液体の存在から生じ
る浮ツノによって遠心分離容器およびその内容物の質量
を部分的に支持することが提案されている。この場合、
前記キャリヤー液体中においては、少なくとも遠心分離
中にヘッドが回転している時、従来のように回転可能に
支持された管状容器が部分的に浸漬されている。しかし
ながら、下記の理由で、この提案はわずかに部分的に荷
重を減少さｌＩＣ容器を回転（る（］れども、遠遠心力
１１１ヘツドの回転質量１３よびこのヘッドの強度要件
を増加させている。また、容器自体は依然としてかなり
の応力に耐え且つこの応力を伝達しなければならない。

本発明の目的は、試料容器用の浮遊キャリヤーを利用す
ることによって従来の構成システムの複雑性および無理
なデザインを避けることができ、且つ前記提案のＥ　Ｐ
−Ａ　−０，０５１，９９１の欠点も避けることかで・
きる遠心分離システムを提供Ｊることである。

特に遠心分離が生月学においＣ病理学的に危険な流動性
混合物に利用される時、試料容器から物質が逃散しない
ように、且つそのような物質の流出の結果、または多分
容器の破損の結果汚染された遠心力１１ＭＮの成分を容
易に殺菌するように、予防措置をとる必要がある。この
ような要件は遠心分離機の構造および操作をさらに複雑
化（ることになる。

従って溜゛発明の他の目的は、前記目的を達成りること
に加えて、物理的にまたは病即学的に危険な物質を遠心
力ｍ　ツるだめの現在提案されている公知のシステムの
複雑性を回避すると共に操作において充分な融通性を有
し、多忙な研究室で容易に使用することのできる遠心分
離システムを提供覆ることである。

本発明による遠心分離システムは、キ１１す（アー液体
を含有づるように形成された遠心分＊ｔｔｉヘッドを含
み、対称な軸線の周りでヘッド自体が回転している時、
密封した形、または密封できる形の１つ以上の試料容器
をその内容物の遠心分離に好適な方向に完全に浮遊によ
っＣ支持づることができるような形状に前記キャリヤー
液体を分布さけるように、前記ヘッドが形成されている
ことを特徴とする。

遠心力１１１ｅｌｌヘッドは着脱自在な封止体によっ【
封止可能であることが好ましく、また主１１リヤー液体
が回転中に遠心荷重の下で分布されている時、ヘッド本
体と１」正体どの接合箇所をキ１？り曳７−液体ｃ′浸
水する構造でも良いが、キトリヤー液体が前記のように
分布しＣいる時、封止体とヘッド本体との間の接合箇所
はキャリヤー液体面より中心線寄りにあることが好まし
い。

試料容器は所望の構成を有することができ、且つ流動性
、試料が充填され密封されている時、このにうな容器は
選ばれたキトリヤ−液体中に安定な方向を向いて浮Ｍｉ
ｌｌるように構成されている。多くの使用目的のために
、長手軸を垂直にして浮遊覆るように構成された管状の
容器は有益なものであるが、特定の遠心分離用途のため
には、他の好ましい形状をとることもできる。

本発明のシステムにおいて、試料容器は遠心分Ｎ１中に
浮遊４ることによって完全に保持されるので、遠心分１
ｉｌ１機ヘッド構造に物理的な付属品を取ｆＪ　Ｇプる
必要がなく、このため従来の遠心分Ｎ機またはＥ　Ｐ　
−Ａ　−０，０，’ｉｆ、９９？に従業されているよう
な遠心分Ｎ機に容器を回転可能に支持づるための通常の
装置は必要なく、従って本発明のシステムにおいてはそ
の分の質量を回避づることができる。

同じ理由で、試料容器は遠心力を負う必要性がなく、ま
たヘッド等に遠心ツノを機械的に伝達づる必要性もなく
、一般的にその内容物を封入づるのに必要な強度および
残りの静水圧差に耐えられる強度のみをｈしＣいればよ
い。実際、用途によっＣは、肉薄軽量軟質袋状容器が有
利ぐある。

ヘッドが対称軸線の周りで回転されている時、遠心荷重
のドで−１−レリ（７−液体がヘッドの周囲で一定断面
の環状液体として分布するように、遠心分離機ヘッドは
簡単な回転体Ｃあることが望ましい。このような構成の
場合、とのにうな操作においても内容物遠心分動用キャ
リ（ｌ−液体中に浮遊される試料容器の数には制限がな
い（下記のように、収納容量によって決定される最大数
まで）。

しかしながら、遠心分１１ｔ１ヘッドは２つ以」二のチ
トンバに小分ｃ’ｔ　リ′ることもでき、各チャンバは
キトリヤー液体を含み且つ遠心力ｍｔ巾にキャリ１フー
液体が各チャンバに分布するように連結されている。さ
らに各チャンバはキャリヤー液体中に浮遊す６１つ以上
の試料容器を収納りるように構成されている。

）７′Ｍ容器は、この容器を内部に）ツ遊する液体の重
量を実際にての分だけ排除するので、多数の試料容器が
遠心分離中にヘッドの回転軸線の周りに対称的に分布さ
れＣいるかどうかということは、遠心分１１１１ｔ　Ｉ
ＩＩヘッドの動釣合にとっ（重要なことではない。従っ
て、遠心分離操作は最大数以内の所望数の試料容器が充
填されているヘッドを用い°Ｃ行われ、この最大数は前
記理由のために試料容器の数および分布によって影響さ
れないので動釣合を考慮（ることなく、特定の遠心分離
操作のために選ばれた回転速度で遠心分離荷重の下にお
けるヘッドの収納容量および許容応力によって決定され
る。さらに動釣合は、形状および／または容量の異なる
種々の試料容器を充填したヘッドで遠心分離操作を行う
場合にも影響されない。

試料容器をヘッドに装填したり、ヘッドから取出覆るこ
とが容易であるので、容器に試料物質を充＠でることお
よびその封１Ｆは、遠心分離機から離れた所で適宜制胛
された充填条件のドで行うことができ、同様に、遠心分
離操作後にお１〕る容器の開封およびそれらの遠心分離
した内容物の子の後の取扱いも好適に行うことかできる
。

しかしながら、試料物質のｔｉ貿によって要求される収
容条件の下で試料容器を出し入れすることができるよう
に、ヘッドは遠心分ＩＩｍの駆動機構から容易に取出し
可能に構成されることが好ましい。

管状容器の長子ＩＦＩｌｌｆｍを直立状にして、ｆｆ１
Ｊもこの容器に瞬時に作用する有効な重力の場と一列状
に配列され″ｃ確実に浮遊する管状容器は、多くの遠心
分離用途に有利なものである。なぜならばこのような管
状容器を利用するならば、ヘッドに１−）以上の容器を
装填および取出す時、容器の取扱いに特別な注意を必要
とすることなく、作業者は試料成分を常に有用な形で均
一に且つ確実に層別することができるからである。

試料容器とヘッドとの間に機械的な接続はなく、また遠
心分離中、容器には応力が加えられないので、所望の試
料容器は簡単な構造を有し、例えば使い捨て商品として
取扱われるような低コストの簡単なカラス等の管の形を
し゛（おり、従って再使用のために洗浄および殺菌を必
要とせず、従ってそれに付随的な労力および費用を節約
づることができる。

さらに、理解されるように、試料容器は遠心分離中に内
部および外部から等しい流体圧を受けるので、薄肉ガラ
ス容器Ｃも操作中その破裂および破損の危険を避けるこ
とができ、外部からの機械的支持体を必要としない。た
とえ遠心分離中に容器が破損したとしても、ぞの影響は
、従来の遠心分離機内の試料容器の破損よりずっと小さ
なものである。なぜならば容器の破片およびその内容物
は比較的小さな正味の遠心力の影響の下でキャリヤー液
体中で各密度に従って単に沈降するにづぎないからであ
る。問題の試料物質の逃散による危険を避けるために、
適宜キャリヤー液体を選ぶことがＣきる。例えば、病原
性の試料物質の場合、キャリヤ−液体中 効な物質であっても良く、あるいはそのような物質を含
んでいるものでも良い。

前記の理由ぐ、多くの遠心分前操作にＪ３いＣは、キャ
リヤー液体中に逃散した試料物質の作用を無効または防
ｊＬプることができるものＣあって目っ遠心分離される
試料物質を考慮して選ばれた「消毒薬Ｊまたは伯の物質
を含む水がキトり髪７−液体として使用される。

本発明の具体例は添ｆり図面に略示され’Ｃ１Ｊ３す、
この図面は本発明を具体化している遠心力Ｎ機ヘッドの
軸線方向に沿う断面図であり、での図面の左側部分にお
いてはヘッドが休止している時の試料容器およびキレリ
ヤー液体の配列を示し、右側部分におい（は、遠心分離
操作中でヘッドが回転している時の試料容器およびキャ
リヤ−液体中応する配列を示しＣいる。

図面は遠心力１ｌｌＩｌｌＩＪ！ヘッドを示しでＪ３す
、この分離機ヘッドは中心ハブ２に取付りられた枝状金
属丸形容器のように主として形成された水体１がら成っ
ている。前記中心ハブ２にはテーパ一孔３が設置〕られ
ており、このテーパ一孔３は好適なモータ（図示せず）
の垂直軸上に対応してテーパーが設けられた駆動素子４
に嵌合するように構成され、前記モータによってヘッド
１は５で示された垂直軸線の周りＣ゛高速回転される。

本体１は軸線５の周りで対称的イン簡単な回転体構造を
有するものである。

本体７の丸形容器には、ハ１２の付近に比較的深い１〜
ラフ６が形成されており、このｉ〜ラフ６の外側には本
体の底部７が垂直な側壁８に向がって上方外側に傾斜し
ており、この側壁８は土壁１ｏに接続している肩部９ま
で上向ぎに延びており、この上壁１０はシール１２を支
持しているリム１１に向がって内側に且つ幾分上向きに
延びている。

遠心分離機ヘラｌ’はさらにカバー１３の形の着脱自在
な封止体を含み、このカバー１３はシール１２土に載置
し且つこのシールと係合づるように形成され、さらにカ
バー自体をハブ２に固＠σる手段（詳細に図示せず）を
有している。ハブ上におけるシール１４はカバー１３の
下面と係合するように配置されている。

好都合なことに、ハブ２の構造およびこれにカバー１３
を取付る方法は、同時継続出願のヨー１」ツバ特許出願
Ｅ　Ｐ−Δ−０、０４７、８４（＋　ニ述ヘラレ’Ｕ　
（１’る通りである。

操作におい−Ｃ、ヘッド１は図面において１５ｃｍ示さ
れているキ１？す（７−液体を含むように構成され、図
面の／ｉ竿分はヘッドが休止しくいる状態を示しており
、キャリヤー液体表面１６は水平である。ヘッドの軸線
を垂直にして、着脱自在な封止キャップ１８を有づる簡
単な管として図示されている通常管状の試料容器１７を
浮遊させるのに充分４鵞深さまで、キャリＶ−液体は丸
形容器ヘッドのトラフ部分６に満たされている。しかし
ながら、理解されるように、試料容器は他の所望の形状
を取ることもでき、且つ図示の封止キャップ以外のヒー
トシール（ガラス溶融）により密閉されるように構成す
“ることもできる。

図面の右手半分には、ヘッドがその軸線５の周りで回転
され試料容器１１中に含まれた物質を遠心分Ｍ　する時
の状態を示しでいる。図示の如く、キｔ！すＡ７−液体
１５はその表面１６ａを垂直にしてヘッドの周囲に分布
し、この場合キトす１７−８体は断面均一な環状体とな
り、且つ試料容器１７の長手軸線を水平にして試料容器
を浮遊させるのに充分な深さを有しており、このため遠
心力により試料容器内容物に及ぼづ人工的な重力の場は
容器の長手軸線に沿って作用し、内容物の各成分の相対
的な密度に従って容器の軸線に対しで垂直な層の状態の
容器内容物を均一に層別する。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の遠心分離システムの具体例を示づ要部断
面図である。 １・・・ヘッド　　　　　　１５・・・キャリヤー液体
１１・・・試料容器　　　　　１８・・・封止キャップ
（ほか１名）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 〈１〉　　キＩ７り髪７−液体を含有覆るように形成さ
   れた遠心分離材ヘッドを含み、対称な軸線の周りでヘッ
   ドが回転している時、密封した形または密封できる形の
   １つ以上の試料容器をその内容物の遠心分離に好適な方
   向に完全に浮遊によって支持することができるような形
   状に前記キャリヤー液体を分布させるように、前記ヘッ
   ドが形成されていることを特徴とする遠心分離システム
   。 （２）　　前記ヘッドは着脱自在な封止体により密封可
   能であることをさらに特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の遠心分離システム。 （３）　　キャリヤー液体を回転により前記のように分
   布させている時、封止体とヘッド本体との接合箇所がキ
   ャリヤー液体面より中心線寄りにあるように、ヘッドが
   形成されていることをさらに特徴とする特許請求の範囲
   第２項記載の遠心分離システム。 （４）　　遠心力１１１ｗ１ヘッドが簡単な回転体Ｃあ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項、第２項また
   は第３項記載の遠心分前システム。 （５）　　遠心力Ｎ１機ヘッドが遠心分離材の駆動機構
   から容易に取外しできるように構成されていることを特
   徴とする特許請求の範囲＄１項から第４項のいずれかに
   記載の遠心分離システム。 （６）　　試料容器は、その長手軸線をこの容器に作用
   する有効４Ｔ瞬時に起こる重ツノの場と一列状に整列さ
   せてキャリヤー液体中に浮遊するように形成された管状
   体であることを特徴とする特許請求の範囲第１項から第
   ５項のいずれかに記載の遠心分離機。