DE112020001741T5

DE112020001741T5 - Zentrifuge

Info

Publication number: DE112020001741T5
Application number: DE112020001741.9T
Authority: DE
Inventors: Masayuki Shiina; Hidetaka Osawa; Ken Asakura; Hiroshi Hayasaka
Original assignee: Eppendorf Himac Technologies Co Ltd
Current assignee: Eppendorf Himac Technologies Co Ltd
Priority date: 2019-06-27
Filing date: 2020-04-24
Publication date: 2021-12-23
Also published as: CN113423508A; JP7194279B2; WO2020261744A1; JPWO2020261744A1; US20220184639A1; CN113423508B

Abstract

In einer Zellwaschzentrifuge zum Waschen lebender Zellen, wie Blutzellen, hängt die Steuerung der verbleibenden Menge eines Überstandes gemäß dem Stand der Technik stark von der Steuerung der Drehgeschwindigkeit eines Motors ab, und daher ist ein hochpräzises Motorsteuerteil erforderlich, um ein Überschwingen oder ähnliches zu verhindern. Anstelle des Standes der Technik ist eine einfache Kontrollmethode erforderlich. Bei der Austragung eines Überstands ist die Austragung durch eine Zentrifuge mit einer Vielzahl von Teströhrchenhaltern, die durch Zentrifugalkraft radial schwenken können, einem Halteteil, das einen Elektromagneten verwendet, der das Schwenken der Teströhrchenhalter steuern kann, und einem Reinigungsflüssigkeitsverteilungselement, das eine Reinigungsflüssigkeit in ein Teströhrchen liefert, wird ein erster Dekantiervorgang (③-1) durch Drehen eines Rotors in der Reihenfolge Beschleunigung, Einschwingen und Abbremsen in einem Zustand, in dem der Bewegungswinkel des Teströhrchens eingeschränkt ist, und Austragen des Überstands der Reinigungsflüssigkeit aus dem Teströhrchen, durchgeführt, und ein zweiter Dekantiervorgang (③-2) zu einem Zeitpunkt eines abschließenden Dekantiervorgangs, durch beschleunigen des Rotors, Lösen der Einschränkung des Bewegungswinkels während der Beschleunigung und dann abbremsen des Rotors durchgeführt wird.

Description

HINTERGRUND
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zentrifuge, die automatisch lebende Zellen wie Blutzellen oder dergleichen unter Verwendung der Zentrifugalkraft wäscht, und insbesondere eine Zentrifuge, die die verbleibende Menge eines Überstands, der aus einer Vielzahl von Reagenzgläsern in einem Überstandsaustragungsschritt entleert wird (verbleibende Menge des Dekantierens), genau einstellen kann.
Stand der Technik
In einem Überstandsaustragungsschritt einer herkömmlichen Zellwaschzentrifuge wird ein Teströhrchenhalter durch eine magnetische Vorrichtung angezogen, ein Teströhrchen wird gedreht, während es in einer im Wesentlichen senkrechten Richtung gehalten wird, und der Überstand im Teströhrchen wird durch eine Zentrifugalkraft ausgetragen. Eine Technik der Patentliteratur 1 ist als diese Zellwaschzentrifuge bekannt, die einen Überstand abführt. In der Patentliteratur 1 enthält die Zellwaschzentrifuge: eine Vielzahl von Teströhrchenhaltern, die drehbar auf einem Rotor in einer kreisförmigen Reihe angebracht sind und in einer äußeren horizontalen Richtung der kreisförmigen Reihe durch eine Zentrifugalkraft gedreht werden, die durch die Drehung des Rotors erzeugt wird; ein Reinigungsflüssigkeitsverteilungselement, das eine Reinigungsflüssigkeit in eine Vielzahl von Reagenzgläsern, die auf der Innenseite des Rotors angebracht sind, liefert; und ein magnetisches Element (Halteteil), das den Teströhrchenhalter vertikal oder in einem nahezu vertikalen Winkel durch eine magnetische Anziehungskraft anzieht, die durch mit Strom versorgen einer Magnetspule erzeugt wird. Das Verteilungselement für die Reinigungsflüssigkeit hat eine Düse (Einspritzöffnung für die Reinigungsflüssigkeit), die radial vom äußeren Rand einer Bodenfläche eines Behälters installiert ist, dessen Innenfläche eine konische Form hat, und das Verteilungselement für die Reinigungsflüssigkeit teilt die Reinigungsflüssigkeit, die durch die Zentrifugalkraft aus dem Zentrum des Verteilungselements für die Reinigungsflüssigkeit, das sich mit dem Rotor dreht, eingespritzt wird, gleichmäßig auf und liefert die Reinigungsflüssigkeit durch die Düse in die Vielzahl der von den Teströhrchenhaltern gehaltenen Reagenzgläser. Ein Reinigungsprozess der Zellwaschzentrifuge beinhaltend einen Reinigungsflüssigkeitseinspritzschritt, einen Zentrifugierschritt, einen Überstandsaustragungsschritt und einen Bewegungsschritt umfasst, wird automatisch nacheinander durchgeführt. Von diesen wird im Überstandsaustragungsschritt der Teströhrchenhalter auf dem Rotor durch das magnetische Element in einem Zustand gehalten, in dem er in einem kleinen Winkel aus der vertikalen Richtung nach außen gekippt ist, und der Rotor wird mit einer niedrigen und konstanten Geschwindigkeit gedreht. Dadurch wird der Überstand der Reinigungsflüssigkeit durch die Zentrifugalkraft aus einer oberen Öffnung des Teströhrchens ausgetragen.
[Literatur zum Stand der Technik]
[Patentliteratur]
Patentliteratur 1: Japanisches offengelegtes Patent Nr. 2009-2777
ZUSAMMENFASSUNG
[Zu lösende Probleme]
Beim Überstandsaustragungsschritt der herkömmlichen Zellwaschzentrifuge wird der Teströhrchenhalter angesaugt, um das Teströhrchen in einem im Wesentlichen vertikalen Zustand zu halten, und der Überstand im Teströhrchen wird durch die Zentrifugalkraft ausgetragen, wenn der Rotor beschleunigt und eingeschwungen wird. Somit wird die Austragsmenge des Überstandes durch eine Drehgeschwindigkeit wenn der Rotor eingeschwungen ist und eine Zentrifugalzeit einschließlich der Beschleunigungszeit bestimmt. Auf diese Weise hängt die herkömmliche Steuerung der Überstandsaustragung in hohem Maße von der Drehgeschwindigkeitsregelung des Motors ab, so dass eine hochpräzise Motorsteuerungstechnik, wie eine Technik, die die Drehzahl zum Zeitpunkt des Einschwingens nicht übersteuert oder ähnliches, erforderlich ist. Darüber hinaus ist es, nachdem der Überstandsaustragungsschritt vollständig ist, schwierig, die Reinigungsflüssigkeit im Teströhrchen in einer vom Benutzer gewünschten Menge zu belassen, d.h. es ist schwierig, die Austragungsmenge des Überstandes fein zu steuern.
Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht des obigen Hintergrunds gemacht, und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Zentrifuge bereitzustellen, die die Austragungsmenge eines Überstandes genau steuern kann. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Zentrifuge bereitzustellen, die einen ersten Dekantiervorgang durchführt, bei dem ein Überstandsaustragungsschritt in einem Zustand durchgeführt wird, in dem ein Teströhrchenhalter angezogen ist, und einen zweiten Dekantiervorgang, bei dem der Teströhrchenhalter zum Schwenken gebracht wird, indem der Anzieh-Zustand des Teströhrchenhalters unter Verwendung eines Halteteils während der Drehung eines Rotors aufgehoben wird. Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Zentrifuge bereitzustellen, die die in einem Teströhrchen verbleibende Menge einer Reinigungsflüssigkeit durch Verschieben eines Zeitpunkts für das Lösen des Anziehens eines Teströhrchenhalters während des Überstandsaustragungsschritts (während der Drehung des Rotors) einstellen kann.
[Mittel zur Problemlösung]
Typische Merkmale der Erfindung, die in der vorliegenden Anmeldung offenbart sind, werden wie folgt beschrieben. Gemäß einem Merkmal der vorliegenden Erfindung umfasst eine Zellwaschzentrifuge: einen Motor; einen Rotor, der auf einer Antriebswelle des Motors montiert ist; eine Vielzahl von Teströhrchenhaltern, die nebeneinander in einer Umfangsrichtung des Rotors angeordnet sind und durch eine durch die Drehung des Rotors erzeugte Zentrifugalkraft in einer radialen Richtung drehbar (bewegbar) sind; ein Reinigungsflüssigkeitsverteilungselement, das in dem Rotor gehalten wird und eine Reinigungsflüssigkeit in eine Vielzahl von Reagenzgläsern, die von den Teströhrchenhaltern gehalten werden, zuführt; ein Halteteil zum Verhindern der Drehung des Teströhrchenhalters; und eine Steuervorrichtung zum Steuern der Drehung des Motors und des Betriebs des Halteteils. In der Zellwaschzentrifuge führt die Steuervorrichtung die folgenden Schritte aus: einen Reinigungsflüssigkeitseinspritzschritt des Injizierens der Reinigungsflüssigkeit in das Teströhrchen durch das Reinigungsflüssigkeitsverteilungselement während der Drehung des Rotors; einen Zentrifugierschritt des Drehens der Teströhrchenhalter durch die Zentrifugalkraft, die durch die Drehung des Rotors erzeugt wird; und einen Überstandsaustragungsschritt des Drehens des Rotors in einem Zustand, in dem die Teströhrchenhalter durch das Halteteil gehalten werden, und des Austragens des Überstands der Reinigungsflüssigkeit aus dem Teströhrchen. Im Überstandsaustragungsschritt, während der Drehung des Rotors, insbesondere, während der Beschleunigung des Rotors, können die Teströhrchenhalter durch Lösen des Haltezustands der vom Halteteil gehaltenen Teströhrchenhalter dazu gebracht werden, aus dem fixierten Zustand zu schwenken und die Austragung des Überstands auf halbem Wege gestoppt werden. Auf diese Weise kann in der vorliegenden Erfindung die Menge des im Teströhrchen verbleibenden Überstandes gemäß einem Zeitpunkt für die Freigabe der Teströhrchenhalter aus dem Haltezustand eingestellt werden.
Gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung beinhaltet der Überstandsaustragungsschritt Kontrolle von „Beschleunigung, Einschwingen und Abbremsen“ des Rotors. Weiterhin, wenn das Halten der Teströhrchenhalter durch das Halteteil während der Beschleunigung des Rotors gelöst wird, wird die Drehung des Rotors gesteuert abzubremsen, ohne danach eingeschwungen zu werden. Wenn die Halterung der Teströhrchenhalter während der Beschleunigung des Rotors gelöst werden, kann die Menge der im Teströhrchen verbleibenden Reinigungsflüssigkeit entsprechend der Drehgeschwindigkeit des Rotors eingestellt werden, wenn die Halterung der Teströhrchenhalter gelöst werden. Mit dieser Konfiguration kann die Restmenge der Reinigungsflüssigkeit auf eine vom Benutzer gewünschte Menge eingestellt werden, indem der Zeitpunkt für das Lösen der Halterung der Teströhrchenhalter hin und her geändert wird. Das Halteteil enthält einen Elektromagneten, und die Steuervorrichtung fixiert die (verhindert das Schwenken der) Teströhrchenhalter durch Anziehen der Teströhrchenhalter, die ein magnetisches Material enthält, durch den Elektromagneten. Mit dieser Konfiguration kann die Anziehung oder das Lösen der Teströhrchenhalter leicht entsprechend einem elektrischen Signal von der Steuervorrichtung gesteuert werden. Darüber hinaus ist am Rotor ein Stopper ausgebildet, der den Bewegungswinkel der Teströhrchenhalter gegenüber der Antriebswelle während des Zentrifugierens begrenzt, und ein maximaler Bewegungswinkel während des Zentrifugaltrennvorgangs ist konstant.
Gemäß noch einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung umfasst eine Zentrifuge: einen von einem Motor gedrehten Rotor; ein Reinigungsflüssigkeitsverteilungselement, das während der Drehung des Rotors eine Reinigungsflüssigkeit in ein auf dem Rotor angebrachtes Teströhrchen einspritzt; ein Bewegungswinkel-Änderungsteil, das den Bewegungswinkel des Teströhrchens in Bezug auf den Rotor wechseln kann; und eine Steuervorrichtung zum Steuern der Drehung des Motors, der Einspritzung der Reinigungsflüssigkeit und der Änderung des Bewegungswinkels. Die Steuervorrichtung führt zwei Arten von Dekantiervorgängen durch. In einem ersten Dekantiervorgang wird der Rotor in der Reihenfolge „Beschleunigen, Einschwingen und Abbremsen“ in einem Zustand gedreht, in dem der Bewegungswinkel des Teströhrchens eingeschränkt ist, und der Überstand der Reinigungsflüssigkeit aus dem Teströhrchen ausgetragen wird. In einem zweiten Dekantiervorgang wird der Rotor beschleunigt, die Beschränkung des Bewegungswinkels wird während der Beschleunigung gelöst, und dann wird der Rotor abgebremst. Das heißt, der zweite Dekantiervorgang umfasst nicht den „Einschwingvorgang“ des Rotors. Die Menge der Reinigungsflüssigkeit, die nach dem zweiten Dekantiervorgang im Teströhrchen verbleibt, kann leicht entsprechend dem Wechselzeitpunkt des Bewegungswinkels während der Beschleunigung des Rotors eingestellt werden. Der zweite Dekantiervorgang wird nach dem ersten Dekantiervorgang durchgeführt und wird vorzugsweise als letzter Dekantiervorgang durchgeführt. Darüber hinaus kann ein Wechselzeitpunkt des Bewegungswinkels während des zweiten Dekantiervorgangs im Voraus vom Benutzer eingestellt werden, so dass der Benutzer die Menge der im Teströhrchen verbleibenden Reinigungsflüssigkeit frei einstellen kann.
[Effekt]
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Menge des aus dem Teströhrchen ausgetragenen Überstands (Dekantiermenge) durch Einstellen des Zeitpunkts für das Lösen der Anziehung der Teströhrchenhalter im Überstandsaustragungsschritt, d.h. der Drehgeschwindigkeit zum Zeitpunkt des Lösens der Anziehung, gesteuert werden. Insbesondere, anders als bei der herkömmlichen Einstellung der Dekantiermenge, die durch Bewegen (Schwenken) der Teströhrchenhalter während der Beschleunigung der Drehung des Rotors erfolgt und von der Drehgeschwindigkeit zum Zeitpunkt des Einschwingens und der Zeit abhängt, kann die Dekantiermenge durch die Steuervorrichtung 10 präzise eingestellt werden. Darüber hinaus wird bei der herkömmlichen Steuerung die verbleibende Menge des Überstands nach dem Dekantieren nur in einer kleinen Menge (weniger als 1 ml) genau verblieben, aber bei dieser Methode kann, durch freies Ändern des Zeitpunkts für das Lösen der Anziehung, die verbleibende Menge des Überstands nach dem Dekantieren sogar in einer großen Menge (1 ml oder mehr) genau verblieben werden.
Figurenliste

1 ist eine vertikale Querschnittsansicht, die eine Gesamtkonfiguration einer Zentrifuge 1 gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 zeigt teilweise vertikale Querschnittsansichten eines Rotors 20 von 1, wobei (A) einen Zustand zeigt, in dem schwenken eines Teströhrchenhalters 31 eingeschränkt ist, und (B) einen Zustand zeigt, in dem das Schwenken des Teströhrchenhalters 31 erlaubt ist und der Teströhrchenhalter 31 in einer Richtung eines Pfeils 35 schwenkt.
(A) von 3 ist eine Teil-Draufsicht des Teströhrchenhalters 31 mit einem daran befestigten Teströhrchen 40, und (B) von 3 ist eine Teil-Seitenansicht des Teströhrchenhalters 31 mit dem daran befestigten Teströhrchen 40 (stationärer Zustand).
4 ist ein Zeitdiagramm, das die Drehgeschwindigkeit des Rotors 20 während eines Reinigungszyklus zeigt.
5 ist ein Diagramm, das jeden Prozess und jeden Zustand des Teströhrchens 40 im Reinigungszyklus zeigt.
6 ist ein Zeitdiagramm, das einen Drehzustand des Rotors 20 während der Durchführung eines Waschprozesses von lebenden Zellen zeigt, der von der Zentrifuge gemäß der Ausführungsform durchgeführt wird, wenn ein Bluttransfusionstest oder ähnliches durchgeführt wird.
7 ist ein Diagramm, in dem der in ③-2 von 6 gezeigte Abschnitt eines Überstandsaustragungsschritts (ein Abschnitt von Zeit t₁₃ bis Zeit t₁₅) entnommen ist.
8 ist ein Flussdiagramm, das einen Gesamtablauf des Waschprozesses von lebenden Zellen gemäß der Ausführungsform zeigt, wenn der Bluttransfusionstest oder dergleichen durchgeführt wird.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
[Ausführungsform 1]
Nachfolgend wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Detail beschrieben. Es ist zu beachten, dass in allen Diagrammen zur Beschreibung der Ausführungsform die Elemente, die dieselbe Funktion haben, mit denselben Bezugszeichen bezeichnet sind, und dass die wiederholte Beschreibung derselben weggelassen wird.
1 ist eine vertikale Querschnittsansicht, die eine Gesamtkonfiguration einer Zentrifuge 1 gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Zentrifuge 1 zum Waschen von Zellen hat ein Gehäuse (Rahmen) 2, das von einer oberen Fläche aus gesehen eine rechteckige Querschnittsform hat, eine Tür 6, die einen oberen Teil des Gehäuses 2 öffnet und schließt, und eine im Gehäuse 2 angeordnete Kammer 3. Die Zentrifuge 1 dreht einen Rotor 20 im Inneren der Kammer 3 (einer Rotorkammer 4). Das Gehäuse 2 hat eine Vielzahl von Fußteilen 5 und ist auf dem Boden o.ä. angeordnet. Die Tür 6 ist eine öffenbare/schließbare Tür, deren Vorderseite sich in vertikaler Richtung bewegen kann, wobei ein Scharnier 6a als Drehpunkt auf der Rückseite angeordnet ist. Ein Motor 8 mit einer Antriebswelle 9 ist unterhalb der Kammer 3 angeordnet, und der Rotor 20 ist an einem oberen Ende der Antriebswelle 9 angebracht. Der Motor 8 beinhaltet zum Beispiel einen bürstenlosen Motor, und eine Umdrehungszahl (Drehzahl) des Motors 8 kann durch eine Steuereinrichtung 10 gesteuert werden. Eine säulenförmige Säule (Stab) 13 ist so angeordnet, dass der Motor 8 an einem Basisabschnitt 2a des Gehäuses 2 befestigt ist, und ein Gummidämpfer 14 zur Verringerung von Vibrationen des Rotors 20 und des Motors 8 ist zwischen dem Motor 8 und der Säule 13 angeordnet. Ein Betriebsanzeigepanel 12, das aus einem berührungsempfindlichen Flüssigkristallanzeigepanel oder ähnlichem besteht, ist in einer vorderen Seitenfläche des Gehäuses 2 angeordnet. Das Betriebsanzeigepanel 12 ist ein Teil zur Eingabe von Informationen durch einen Benutzer sowie ein Teil zur Anzeige von Informationen von der Steuervorrichtung 10.
Der Rotor 20 ist ein dedizierter Rotor zum Waschen von Zellen und hat eine Vielzahl von (zum Beispiel 24) Teströhrchenhaltern 31, die nebeneinander in gleichen Abständen in einer Umfangsrichtung angeordnet sind, wenn man von der oberen Fläche aus betrachtet. Der Teströhrchenhalter 31 wird in einer Zentrifugalrichtung (Radialrichtung) in einer schwenkfähigen (drehbaren) Art gehalten, indem eine innere Umfangsseitenfläche durch eine Rotorplatte 22 (Bezugszeichen ist in 2 dargestellt) des Rotors 20 verschwenkt wird. Der Teströhrchenhalter 31 besteht aus einem magnetischen Element und nimmt ein Teströhrchen 40 (siehe 2) durch Einführen des Teströhrchens 40 von oben nach unten auf. Eine Probe (Flüssigkeit) enthaltend lebende Zellen wie rote Blutkörperchen oder ähnliches, wird zuvor in jedes Teströhrchen 40 (nicht gezeigt) gegeben, und das Teströhrchen 40 enthaltend die Probe wird durch einen Bediener in jeden Teströhrchenhalter 31 vor dem Beginn des Zentrifugaltrennvorgangs eingesetzt.
Der Rotor 20 umfasst ein Halteteil 27, um eine Längsmittelachse des Teströhrchenhalters 31 senkrecht oder in einem nahezu senkrechten Bewegungswinkel zu halten. Das Halteteil 27 hält die metallischen Teströhrchenhalter 31 in einem nicht schwenkbaren Zustand, indem es die metallischen Teströhrchenhalter 31 durch eine magnetische Kraft anzieht, und verwendet ein magnetisches Element wie einen Elektromagneten oder dergleichen. Das Halteteil 27 kann elektrisch zwischen einem Anziehzustand (fixierter Zustand oder nicht schwenkbarer Zustand) und einem gelösten Zustand (schwenkbarer Zustand) des Teströhrchenhalters 31 umschalten. Das Halteteil 27 fungiert als sogenannter Winkelrotor mit einem negativen Schwenkwinkel, wenn sich der Teströhrchenhalter 31 im Anziehzustand befindet, und fungiert als sogenannter Schwenkrotor, wenn sich der Teströhrchenhalter 31 im gelösten Zustand befindet. Ein Schwenkwinkel θ des Teströhrchens im gelösten Zustand beträgt etwa 45 Grad, was später in 2 beschrieben wird.
Der Rotor 20 zum Waschen von Zellen ist in Bezug auf die Antriebswelle 9 abnehmbar. Daher kann die Antriebswelle 9 auch mit einem normalen Winkelrotor oder einem normalen Schwenkrotor, der während der Drehung keine Reinigungsflüssigkeit zuführen kann, ausgestattet sein. Wenn der Rotor 20 zum Waschen von Zellen wie im Beispiel auf der Antriebswelle 9 montiert ist, ist ein Verteilungselement 25 für Reinigungsflüssigkeit an einem oberen Abschnitt des Rotors 20 angebracht, und eine in der Tür 6 angeordnete Zuführungsleitung 18 für Reinigungsflüssigkeit wird verwendet, um während der Drehung des Rotors 20 (während des Schwenks) eine Flüssigkeit, wie eine Reinigungsflüssigkeit oder ähnliches, in das später in 2 beschriebene Teströhrchen 40 zuzuführen. Das Verteilungselement 25 für Reinigungsflüssigkeit ist auf dem Rotor 20 so angeordnet, dass es sich zusammen mit dem Rotor 20, auf dem die Teströhrchenhalter 31 in einer kreisförmigen Reihe angebracht sind, dreht, und das Verteilungselement 25 für Reinigungsflüssigkeit wird zusammen mit dem Rotor 20 gedreht.
Eine Düse 19, die als Auslass der Reinigungsflüssigkeitszuführungsleitung 18 dient, ist auf einer Rotationsachse A1 an einem oberen Abschnitt des Reinigungsflüssigkeitsverteilungselements 25 angeordnet, und die aus der Düse 19 fallende Flüssigkeit fließt in eine Reinigungsflüssigkeitseinlauföffnung 25a, die sich auf der Oberseite des Reinigungsflüssigkeitsverteilungselements 25 befindet. Die Reinigungsflüssigkeitseinlauföffnung 25a befindet sich auf der Rotationsachse A1 am oberen Abschnitt mit der Reinigungsflüssigkeitseinlauföffnung 25a und bildet einen Raum, der mit einem Reinigungsflüssigkeitsdurchgang 25b mit einem konischen Innenraum, verbunden ist. Ein äußerer Randabschnitt des Reinigungsflüssigkeitsdurchgangs 25b ist in der Umfangsrichtung geteilt, und eine Vielzahl von Reinigungsflüssigkeitseinspritzöffnungen 25c, die sich in der radialen Richtung erstrecken (siehe 3(A), die später beschrieben wird), werden gebildet.
Eine Pumpe (nicht gezeigt) ist mit einem äußeren Endabschnitt (einem von der Düse 19 getrennten Endabschnitt) der Reinigungsflüssigkeitszuführungsleitung 18 verbunden, das die Reinigungsflüssigkeit zum Reinigungsflüssigkeitsverteilungselement 25 liefert. Durch Einschalten (ON) einer Betriebsleistung der Pumpe durch die Steuervorrichtung 10 kann eine Reinigungsflüssigkeit 17 aus einem externen Reinigungsflüssigkeitstank (nicht gezeigt) durch die Reinigungsflüssigkeitszuführungsleitung 18 zur Düse 19, die sich am oberen Abschnitt der Zentrifuge 1 befindet, zugeführt werden. In einem später beschriebenen Schritt der Reinigungsflüssigkeitseinspritzung tritt die aus der Düse 19 nach unten ausgestoßene Reinigungsflüssigkeit in den zentralen Abschnitt des Reinigungsflüssigkeitsverteilungselements 25 ein, das sich zusammen mit dem Rotor 20 mit hoher Geschwindigkeit dreht, wird durch die Zentrifugalkraft im Reinigungsflüssigkeitsverteilungselement 25 verteilt, zum äußeren Rand zu fließen, wird in jeden der Strömungswege verzweigt, die die gleiche Anzahl (24) wie die der in den Röhrchenhaltern 31 gehaltenen Teströhrchen 40 haben, und wird aus den Reinigungsflüssigkeitseinspritzöffnungen 25c des Reinigungsflüssigkeitsverteilungselements 25 kräftig in jedes Teströhrchen 40 eingespritzt.
Ein schalenförmiger Bodenflächenabschnitt 23 ist am unteren Teil des Rotors 20 ausgebildet. Der Bodenflächenabschnitt 23 ist ein Behälter zur Aufnahme der ohne in das Teströhrchen 40 einzudringenden verschütteten Reinigungsflüssigkeit und dient auch als ein Stopper zur Begrenzung des Schwenkwinkels des Teströhrchenhalters 31. Das heißt, der Teströhrchenhalter 31, der das Teströhrchen hält, dreht sich in einer radialen horizontalen Richtung des Umfangs des Rotors 20 und kippt, bis der untere Abschnitt (ein später beschriebener Halterbodenabschnitt 31c) des Teströhrchenhalters 31 einen äußeren Kantenabschnitt des Bodenflächenabschnitts 23 berührt. Im Kontaktzustand wird die Probe, wie die Blutzellen oder ähnliches, im Teströhrchen 40 zentrifugiert.
Da die Reinigungsflüssigkeit in einem Zustand eingespritzt wird, in dem der Rotor 20 gedreht wird und die überschüssige Reinigungsflüssigkeit aus dem Inneren des Teströhrchens 40 ausgetragen wird, sammelt sich die verschüttete Reinigungsflüssigkeit auf einem Bodenflächenabschnitt der Kammer 3 an. Daher ist ein Ablaufschlauch 7 mit einem Teil der Bodenfläche der Kammer 3 verbunden, und eine Auslassöffnung 7a des Ablaufschlauchs 7 ist angeordnet sich nach außerhalb des Gehäuses 2 zu erstrecken. Der Benutzer sammelt oder verwirft die überschüssige Reinigungsflüssigkeit (Abfallflüssigkeit) mit Hilfe eines Schlauchs oder dergleichen am vorderen Ende der Abflussöffnung 7a.
2 sind vertikale Teilquerschnittsansichten des Rotors 20 von 1, in denen (A) einen Zustand zeigt, in dem das Schwenken des Teströhrchenhalters 31 durch das Halteteil 27 eingeschränkt ist, und (B) einen Zustand, in dem das Schwenken des Teströhrchenhalters 31 erlaubt ist. Hier, im Gegensatz zu 1, zeigt 2 einen Zustand, in dem das Teströhrchen 40 auf dem Teströhrchenhalter 3 befestigt ist. Sowohl 2(A) als auch 2(B) zeigen den rotierenden Zustand des Rotors 20. Im Zustand von 2(A) ist jedoch die durch das Halteteil 27 erzeugte Anziehkraft (Magnetkraft) stärker als die auf den Teströhrchenhalter 31 ausgeübte Zentrifugalkraft, somit wird der Teströhrchenhalter 31 in einem im Wesentlichen vertikalen Zustand gehalten. Andererseits ist der Zustand von 2(B), nachdem die Anziehung durch das Halteteil 27 unterbrochen ist, und die Anziehkraft (Magnetkraft) wirkt nicht, und somit schwenkt der Teströhrchenhalter 31 durch die Zentrifugalkraft in eine Richtung eines Pfeils 35.
Der Teströhrchenhalter 31 ist ein Element, das das Teströhrchen 40 aus Glas oder Kunstharz so hält, dass es nicht herunterfällt, wenn das Teströhrchen 40 angehalten wird, oder wenn der Zentrifugaltrennvorgang durchgeführt wird. Der Teströhrchenhalter 31 besteht aus einem magnetischen Material, zum Beispiel einer rostfreien Legierung, die von einem Magneten aus SUS430-Material angezogen wird. Die Haltereinsatzabschnitte 31a und 31b sind in der Mitte einer Längsrichtung des Teströhrchenhalters 31 ausgebildet, und der Halterbodenabschnitt 31c, der einen Boden des Teströhrchens 40 stützt, ist an einem unteren Endabschnitt in der Längsrichtung ausgebildet. Die Haltereinsatzabschnitte 31a und 31b sind Abschnitte, die durch Biegen eines Abschnitts einer Metallplatte in eine Ringform gebildet sind, und der Halterbodenabschnitt 31c ist ein Abschnitt, der den Boden des Teströhrchens 40 hält, durch radial nachaußenbiegen eines Abschnitts der Metallplatte, der durch Pressarbeiten ausgeschnitten wurde. Jeder Teströhrchenhalter 31 wird an einer äußeren Umfangskante eines kreisförmigen Halteabschnitts (der Rotorplatte 22) in einem Zustand gehalten, in dem der Teströhrchenhalter 31 durch eine Drehwelle 30 geschwenkt werden kann. Eine Torsionsfeder 32 ist auf der Drehwelle 30 angeordnet, und wenn eine durch die Zentrifugalkraft verursachte äußere Kraft nicht auf den Teströhrchenhalter 31 ausgeübt wird, wird der Teströhrchenhalter 31 dazu gedrängt, sich in eine in 2(A) gezeigte Position zu bewegen, d.h. in eine Richtung gedrängt, in der der Teströhrchenhalter 31 gegen das Halteteil 27 stößt.
Das Halteteil 27 enthält ein magnetisches Element (Elektromagnet), das durch elektrische Energie Magnetismus erzeugt. Das Halteteil 27 umfasst ein scheibenförmiges oberes magnetisches Element 27a und ein unteres magnetisches Element 27b und besteht ferner aus einer ringförmigen Spule (Magnetspule) 27c aus einem isolierten Draht, die so installiert ist, dass sie zwischen dem oberen magnetischen Element 27a und dem unteren magnetischen Element 27b eingeklemmt ist. Das Halteteil 27 ist am Rotor 20 befestigt und dreht sich daher zusammen mit dem Rotor 20. Zusätzlich, wenn der Rotor 20 von der Antriebswelle 9 entfernt wird, wird auch das Halteteil 27 entfernt. Die Verdrahtung des Halteteils 27 mit der Magnetspule 27c erfolgt von der Bodenseite der Kammer 3 durch einen Schleifring 16, und ein elektrischer Strom kann der Magnetspule 27c nicht nur zugeführt werden, wenn der Rotor 20 angehalten wird, sondern auch, wenn sich der Rotor 20 dreht. Das Ein- und Ausschalten der elektrischen Stromzufuhr wird durch die Steuereinrichtung 10 gesteuert, die einen Mikrocomputer hat. Wenn der elektrische Strom an die Magnetspule 27c angelegt wird, kann eine starke Magnetkraft erzeugt werden, die durch das obere magnetische Element 27a und das untere magnetische Element 27b verläuft. Da der Teströhrchenhalter 31 aus einem magnetischen Material besteht, bildet der Teströhrchenhalter 31 zusammen mit dem oberen magnetischen Element 27a und dem unteren magnetischen Element 27b einen magnetischen Kreis. Das heißt, durch zuführen von elektrischem Strom zu der Magnetspule 27c wirkt das Halteteil 27 (die magnetischen Elemente 27a und 27b) als ein Magnet und zieht den Teströhrchenhalter 31 aus dem magnetischen Material an.
Ein Außendurchmesser des oberen magnetischen Elements 27a ist größer als der des unteren magnetischen Elements 27b. Dementsprechend können die Anziehoberflächen der oberen magnetischen Elemente 27a und 27b den Teströhrchenhalter 31 in einem Zustand halten, in dem eine Unterseite des Teströhrchens 40 leicht nach innen gekippt ist, mit anderen Worten, eine obere Öffnung ist leicht radial nach außen gekippt (Bewegungswinkel θ = etwa -7 Grad) in Bezug auf eine vertikale Linie (vollständig parallel zur Drehachse A1 des Rotors). Ein Labyrinthabschnitt 29 ist an einer Bodenfläche des unteren magnetischen Elements 27b ausgebildet, um den Luftstrom zwischen einem Lager 15 und der Rotorkammer 4 zu begrenzen.
2(B) zeigt einen Zustand, in dem der Rotor 20 mit einer hohen Drehzahl rotiert, und in diesem Zustand schwenkt (bewegt) der Teströhrchenhalter 31, der das Teströhrchen 40 hält, sich in Richtung des Pfeils 35 durch die Zentrifugalkraft um die Drehwelle 30 gegen die Druckkraft der Torsionsfeder 32. Der Maximalwert des Schwenkwinkels θ wird dadurch begrenzt, dass der Halterbodenabschnitt 31C des Teströhrchenhalters 31 an den äußeren Rand des schalenartigen Bodenflächenabschnitts 23 stößt. Das heißt, eine Innenseite, äußere Randwand 23a des Bodenflächenabschnitts 23 fungiert als Stopper im schwenkenden Zustand des Teströhrchenhalters 31. Wenn der Teströhrchenhalter 31 schwenkt, wird die ringförmige Spule 27c nicht mit Strom versorgt. Wenn der Teströhrchenhalter 31 signifikant schwenkt, wie in 2(B) gezeigt, wird der Schwenkbetrag begrenzt, indem der Halterbodenabschnitt 31c des Teströhrchenhalters 31 gegen die Gummiinnenseite, äußere Randwand (Stopperfläche) 23a stößt. Hier beträgt der Bewegungswinkel θ etwa 45 Grad, und der Zentrifugaltrennvorgang wird in diesem Zustand durchgeführt.
Wenn der Schritt des Einspritzens der Reinigungsflüssigkeit unter Verwendung dieses schwenkbaren Rotors 20 durchgeführt wird, dreht sich der Teströhrchenhalter 31 in der äußeren horizontalen Richtung der kreisförmigen Reihe durch die Zentrifugalkraft, die durch die Drehung des Rotors 20 erzeugt wird. Im rotierenden Zustand, wie in 2(B) gezeigt, ist die Öffnung des Teströhrchens 40 der Seite der Rotationsachse A1 zugewandt, und somit kann die Reinigungsflüssigkeit von der Reinigungsflüssigkeitseinspritzöffnung 25c (siehe 1) des Reinigungsflüssigkeitsverteilungselements 25 (siehe 1) in das Teströhrchen 40 eingespritzt werden. Wie in 2(A) gezeigt, kann in einem Überstandsaustragungsschritt nach dem Reinigungsflüssigkeitseinspritzschritt überschüssiger Überstand 17a aus dem Teströhrchen 40 nach außen ausgetragen werden, indem der Teströhrchenhalter 31 in einem im Wesentlichen vertikalen Zustand unter Verwendung des Halteteils 27 fixiert und der Rotor 20 gedreht wird.
(A) von 3 ist eine Teil-Draufsicht des Teströhrchenhalters 31 mit dem daran befestigten Teströhrchen 40, (B) von 3 ist eine Teil-Seitenansicht des Teströhrchenhalters 31 mit dem daran befestigten Teströhrchen 40, und 3(A) und 3(B) zeigen einen stationären Zustand des Rotors 20 oder einen Drehzustand des Rotors 20 in einem Zustand, in dem das Schwenken des Teströhrchenhalters 31 verhindert wird. Wie in 3(A) dargestellt, sind mehrere Teströhrchenhalter 31 in gleichen Abständen in Drehrichtung nebeneinander angeordnet. Die Teströhrchen 40 aus Glas oder Kunstharz sind jeweils an den Teströhrchenhaltern 31 befestigt. Wenn das Schwenken des Teströhrchenhalters 31 verhindert wird, d.h. wenn der Teströhrchenhalter 31 durch das Halteteil 27 angezogen wird, ist die Öffnung des Teströhrchens 40 leicht in Richtung der Rotationsachse A1 des Rotors 20 geneigt. An der inneren Umfangsseite der Öffnung des Teströhrchens 40 ist das Reinigungsflüssigkeitsverteilungselement 25 angeordnet, und es sind ein Durchgang ausgebildet, der sich von dem Reinigungsflüssigkeitsdurchgang 25b zu der Vielzahl von Reinigungsflüssigkeitseinspritzöffnungen 25c erstreckt. Die Reinigungsflüssigkeitseinspritzöffnung 25c ist korrespondierend zu jedem Teströhrchen 40 angeordnet. Wenn der Rotor 20 mit einer festen niedrigen Geschwindigkeit gedreht wird, wird die aus der Reinigungsflüssigkeitseinspritzöffnung 25c austretende Reinigungsflüssigkeit durch die Zentrifugalkraft und die Schwerkraft in die Öffnung des Teströhrchens 40 eingespritzt. Somit ist die Öffnung der Reinigungsflüssigkeitseinspritzöffnung 25c aufgrund dieser Positionsbeziehung in radialer Richtung in einem Abstand von der Öffnung des Prüfröhrchens 40 angeordnet.
3(B) ist eine Seitenansicht eines Teströhrchens 40 und eines Teströhrchenhalters 31. Um zu verhindern, dass sich das vom Teströhrchenhalter 31 gehaltene Teströhrchen 40 während des Zentrifugalvorgangs löst, ist der Boden des Teströhrchenhalters 31 durch den Halterbodenabschnitt 31c fixiert, der ringförmige Haltereinsatzabschnitt 31a ist in der axialen Richtung etwas oberhalb der im Wesentlichen Mitte des Teströhrchens 40 ausgebildet, und der ringförmige Haltereinsatzabschnitt 31b ist zwischen dem ringförmigen Haltereinsatzabschnitt 31a und dem Halterbodenabschnitt 31c ausgebildet. Die Haltereinsatzabschnitt e 31a und 31b und der Halterbodenabschnitt 31c sind aus einem integralen Stück magnetischen Metalls gebildet. Hier wird eine zentrale Achse B1 so gehalten, dass sie mit der vertikalen Richtung entlang der Rotationsachse A1 des Rotors 20 in der Seitenansicht übereinstimmt. Das untere magnetische Element 27b des Halteteils 27 befindet sich unter einem Spindelabschnitt 21. Man beachte, dass, obwohl es in 3 nicht deutlich gezeigt ist, die innere Umfangsseite des Haltereinsatzabschnitt s 31a in Kontakt mit dem oberen magnetischen Element 27a ist.
Als nächstes wird ein Ausführungsvorgang eines Reinigungszyklus unter Bezugnahme auf die 4 und 5 beschrieben. 4 ist ein Zeitdiagramm, das die Drehgeschwindigkeit des Rotors 20 während des Reinigungszyklus zeigt. 5 ist ein Diagramm, das jeden Prozess und jeden Zustand des Teströhrchens 40 im Reinigungszyklus zeigt. Zunächst wird zur Zeit 0 bis zur Zeit t₁ der Motor 8 gestartet und der Rotor 20 auf eine Zentrifugalabscheiderdrehgeschwindigkeit R₃ beschleunigt. Zu diesem Zeitpunkt kann der Teströhrchenhalter 31 schwenken, d.h. der Teströhrchenhalter 31 wird nicht von dem Halteteil 27 angezogen (siehe 2). Wenn der Schwenkbetrag des Teströhrchenhalters 31 zu einer Zeit, die durch einen Pfeil 38a während der Beschleunigung des Rotors 20 angezeigt wird, das Maximum erreicht, wird die Reinigungsflüssigkeit von der Reinigungsflüssigkeitseinspritzöffnung 25c nach unten getropft und von der Reinigungsflüssigkeitseinlauföffnung 25a in das Reinigungsflüssigkeitsverteilungselement 25 eingespritzt. Die Reinigungsflüssigkeit, die in das Innere des Reinigungsflüssigkeitsverteilungselements 25 eingetreten ist, wird von der oberen Öffnung des schwenkenden Teströhrchens 40 durch den Reinigungsflüssigkeitsdurchgang 25b in die Vielzahl der Teströhrchen 40 geleitet. Eine Beschleunigungssektion (Sektion von ① für die Zufuhr der Reinigungsflüssigkeit ist der Schritt der Reinigungsflüssigkeitseinspritzung (WASH), der durch ① in 5 dargestellt ist und in der Spalte von ① in 5 gezeigt ist. Namentlich wird im Schritt der Reinigungsflüssigkeitseinspritzung (WASH), wenn die Drehgeschwindigkeit des Rotors 20 1200 U/min erreicht, eine bestimmte Menge der Reinigungsflüssigkeit (zum Beispiel physiologische Kochsalzlösung) durch die Pumpe (nicht dargestellt) zum Reinigungsflüssigkeitsverteilungselement (Verteiler) 25 geleitet. Die physiologische Kochsalzlösung wird durch die Zentrifugalkraft vom Reinigungsflüssigkeitsverteilungselement 25 kräftig in jedes Teströhrchen 40 gespritzt. Zu diesem Zeitpunkt sind die Blutzellen im Teströhrchen 40 ausreichend in der physiologischen Kochsalzlösung suspendiert.
Wenn das Einspritzen der Reinigungsflüssigkeit in der Mitte der Beschleunigungssektion abgeschlossen ist, und die Drehgeschwindigkeit des Rotors 20 die eingestellte Drehgeschwindigkeit R₃ des Zentrifugaltrennvorgangs zur Zeit t₁ erreicht, wird der Vorgang für die eingestellte Zeit (Zentrifugaltrennvorgangszeit = t₂ - t₁) durchgeführt. Hier, wie in der Spalte von ② in 5 gezeigt, leckt die überschüssige Reinigungsflüssigkeit, die in das Teströhrchen 40 eingespritzt wurde, aus der oberen Öffnung des Teströhrchens 40 heraus, wenn der Flüssigkeitsspiegel in die senkrechte Richtung zeigt. Darüber hinaus bewegt sich die Probe in der Reinigungsflüssigkeit nach unten. Im Zentrifugierschritt von © in 4, wenn die Zeit Zeit t₂ erreicht, wird der Motor 8 abgebremst, um die Drehung des Rotors 20 zu stoppen.
Wenn die Drehung des Rotors 20 zur Zeit t₃ in 4 gestoppt wird, wird der durch ③gekennzeichnete Überstandsaustragungsschritt durchgeführt. Im Austragungsschritt wird der Teströhrchenhalter 31 durch Versorgung der ringförmigen Spule 27c des Halteteils 27 mit Strom angesaugt (siehe 2). In Bezug auf den Zustand des Teströhrchens 40 zu diesem Zeitpunkt, wie er im Überstandsaustragungsschritt (DECANT) von ③ in 5 gezeigt ist, wird ein Öffnungsabschnitt 40a gekippt, so dass er leicht nach außen zeigt, so dass der Bewegungswinkel leicht negativ wird. In diesem Zustand wird der Rotor 20 auf eine Einschwinggeschwindigkeit R₂ beschleunigt, eine gewisse Zeit lang eingeschwungen und dann abgebremst. Auf diese Weise wird der Rotor 20 in einem Zustand gedreht, in dem der Bewegungswinkel des Teströhrchens 40 leicht negativ ist, wodurch der Überstand aufgrund der Zentrifugalkraft entlang der Wandfläche des Teströhrchens 40 aufsteigt und nach außen ausgetragen wird. Somit wird der größte Teil des Überstandes nach außen aus dem Teströhrchen 40 ausgetragen.
Ein Bewegungsschritt wird durchgeführt, nachdem der Rotor 20 zur Zeit t₄ angehalten wurde. Der Bewegungsschritt ist ein Schritt des Durchmischens der verbleibenden Reinigungsflüssigkeit und der Probe durch mehrmaliges Bewegen des Teströhrchenhalters in einer kurzen Zeit (AGITATE). Dabei wird die Drehgeschwindigkeit des Rotors 20 auf R₁ beschleunigt, für eine kurze Zeit eingeschwungen und dann sofort wieder abgebremst. Der Vorgang des wiederholten Drehens und Anhaltens wird mehrmals (hier 5-Mal) in Schritten von Beschleunigung, Einschwingen und Anhalten durchgeführt. Wie oben beschrieben, wird der Reinigungszyklus von ① bis ④ mehrmals wiederholt, zum Beispiel etwa 3 bis 4 Mal, und wie in 5 gezeigt, wird nach dem Bewegungsschritt (④) des letzten Reinigungszyklus ein zusätzlicher Zentrifugierschritt („Zentrifugaltrennung 2“) von ⑤ durchgeführt, und dann wird der Prozess beendet. In dem Schritt von ⑤ wird der Rotor 20 für etwa mehrere Sekunden gedreht.
6 ist ein Zeitdiagramm, das den Drehzustand des Rotors 20 (Drehzustand des Motors 8) während der Ausführung des Waschprozesses von lebenden Zellen unter Verwendung der Zentrifuge der Ausführungsform zeigt, wenn ein Bluttransfusionstest oder ähnliches durchgeführt wird, und zeigt den in 4 und 5 beschriebenen Gesamtvorgang. In diesem Beispiel wird ein Reinigungsprozess mit 3 Zyklen durchgeführt. Der Reinigungsflüssigkeitseinspritzschritt (①), der Zentrifugaltrennungsschritt (②) und der Bewegungsschritt (④) in den ersten bis dritten Zyklen haben jeweils das gleiche Antriebsmuster. Die in der Zentrifugaltrennstufe eingestellte Drehzahl (R₃) des Motors 8 beträgt 3.000 U/min und ist die gleiche wie die in den anderen Stufen. Der Überstandsaustragungsschritt (erster Dekantiervorgang, gezeigt durch ③-1) in den ersten und zweiten Zyklen ist wie in 4 gezeigt, und der Überstand wird durch Drehen des Rotors mit konstanter Drehzahl (R₂ = 400 U/min) gemäß dem Betriebsmuster „Beschleunigen, Einschwingen und Abbremsen“ ausgetragen. Hier ist der Überstandsaustragungsschritt (③-1) derselbe wie die konventionelle Steuerungsmethode, dahingehend, dass der Teströhrchenhalter 31 angezogen wird (der in 2(B) gezeigte Zustand), indem die ringförmige Spule 27c während des gesamten Überstandsaustragungsschritt mit Strom versorgt bleibt. Andererseits wird das Arbeitsweise des letzten Überstandsaustragungsschritts (hier der Schritt des dritten Zyklus, gekennzeichnet mit ③-2) geändert.
Der in ③-2 des dritten Zyklus gezeigte Überstandsaustragungsschritt weist die folgenden vier Merkmale auf. (1) Während des Betriebs des Rotors 20 ist der Einschwingabschnitt eliminiert, und das Betriebsmuster ist nur auf „Beschleunigung und Abbremsen“ eingestellt. (2) Die Beschleunigung wird gestartet, wenn der Teströhrchenhalter 31 durch das Halteteil 27 angezogen wird, und das Anziehen des Teströhrchenhalters 31 durch das Halteteil 27 (siehe 2) wird in der Zwischenstufe bis das Ende der Beschleunigung (R₂ = 400 U/min erreicht ist), das heißt zu einer durch den Pfeil angezeigten Lösezeit 51, gelöst. (3) Da die Fixierung des Teströhrchenhalters 31 an der inneren Umfangsseite nach einem Pfeil 51 gelöst wird, bewegen sich der Teströhrchenhalter 31 und das Teströhrchen 40 durch die Zentrifugalkraft von der in 2(A) dargestellten Position des Teströhrchens 40 zu der in 2(B) dargestellten Position des Teströhrchens 40. (4) Die Beschleunigung wird auch nach dem Zustand von (3) fortgesetzt, und sobald die vorgegebene Drehgeschwindigkeit, das heißt R₂ = 400 U/min, erreicht ist, wird der Rotor 20 abgebremst, um die Drehung zu stoppen.
Als Resultat der obigen Steuerung wird im letzten Überstandsaustragungsschritt (zweiter Dekantiervorgang, angezeigt durch ③-2) die Austragung des Überstands aus dem Teströhrchen 40 während der Beschleunigung unterbrochen (der durch den Pfeil 51 angezeigte Zeitpunkt). In der Ausführungsform kann nach dem Überstandsaustragungsschritt (③-2) die Menge der im Teströhrchen 40 verbleibenden Reinigungsflüssigkeit genau auf eine gewünschte Menge eingestellt werden, indem der Zeitpunkt zum Lösen des Teströhrchenhalters 31 (Drehgeschwindigkeit des Pfeils 51) angepasst wird.
7 ist ein Diagramm, in dem der in ③-2 von 6 gezeigte Abschnitt des Überstandsaustragungsschritts (der Teil von Zeit t₁₃ bis Zeit t₁₅) entnommen wurde. Zur Zeit t₁₃, wenn der Rotor 20 beschleunigt wird, während der Teströhrchenhalter 31 durch das Halteteil 27 angezogen wird, wird die Versorgung mit Strom der ringförmigen Spule 27c des Halteteils 27 (siehe 2) zum vorbestimmten Lösezeitpunkt 51, der bei Zeit t₁₄ gezeigt ist, gestoppt. Dann verschwindet die Magnetkraft des Halteteils 27, das als Elektromagnet funktioniert, und somit wird der Anziehzustand des Teströhrchenhalters 31 am Halteteil 27 gelöst. Obwohl der Teströhrchenhalter 31 durch die Torsionsfeder 32 zum Halteteil 27 hin vorgespannt ist (siehe 2), ist die Zentrifugalkraft während der Drehung des Rotors 20 ausreichend größer als die negative Kraft der Torsionsfeder 32. Daher schwenkt der Teströhrchenhalter 31, wie durch den Pfeil 35 in 2(B) gezeigt, und der Halterbodenabschnitt 31c des Teströhrchenhalters 31 stößt gegen einen Stoppergummi 24. Dann, wenn die Beschleunigung des Rotors 20 fortgesetzt wird, und die durch einen Pfeil 53 angezeigte Drehgeschwindigkeit R₂ = 400 U/min erreicht, wird die Abbremsung des Rotors 20 begonnen, und der Rotor 20 wird bei Zeit t₁₅ angehalten. Wie oben beschrieben, in der Ausführungsform, weil die Anziehung des Teströhrchenhalters 31 an das Halteteil 27 während der Beschleunigung des Rotors 20 (der Lösezeitpunkt 51) gelöst wird, verbleibt die zu dieser Zeit im Teströhrchen 40 verbliebene Reinigungsflüssigkeit wie sie ist im Teströhrchen 40. Daher kann die Menge der im Teströhrchen 40 verbleibenden Reinigungsflüssigkeit genau gesteuert werden, wenn der Lösezeitpunkt 51 entsprechend eingestellt wird. Darüber hinaus schwenkt der Teströhrchenhalter 31 zum Lösezeitpunkt 51, und der Rotor 20 kann gesteuert werden, wie durch eine gestrichelte Linie 55 gezeigt, zu einem Zeitpunkt abzubremsen, zu dem der Schwenkzustand des Teströhrchenhalters 31 eingeschwungen ist, zum Beispiel zu einem durch einen Pfeil 54 gezeigten Zeitpunkt, wenn eine bestimmte Zeit ab dem Lösezeitpunkt 51 vergangen ist.
Wenn es gewünscht ist, die Menge der Reinigungsflüssigkeit zu erhöhen, die im Inneren des Teströhrchens 40 verbleibt, kann die Anziehung des Teströhrchenhalters 31 zu einem früheren Zeitpunkt als dem Lösezeitpunkt 51 gelöst werden, zum Beispiel zu einem Zeitpunkt 51a. Wenn es gewünscht ist, die Menge der Reinigungsflüssigkeit zu verringern, kann die Anziehung des Teströhrchenhalters 31 zu einem späteren Zeitpunkt als dem Lösezeitpunkt 51, zum Beispiel zu einem Zeitpunkt 51b, gelöst werden. Das Lösen der Anziehung des Teströhrchenhalters 31 kann durch nur das Lösen der Stromversorgung zu der ringförmigen Spule 27c erreicht werden und kann daher leicht durch die Steuervorrichtung 10 gesteuert werden. Auf diese Weise, weil der Lösezeitpunkt 51 während der Beschleunigung des Rotors 20 zugewiesen wird, kann die Menge der restlichen Reinigungsflüssigkeit durch Verschieben des Lösezeitpunkts 51 in der Richtung eines Pfeils 52a (Vorverlegung des Lösezeitpunkts) erhöht und umgekehrt kann die Menge der restlichen Reinigungsflüssigkeit durch Verschieben des Lösezeitpunkts 51 in der Richtung eines Pfeils 52b (Verzögerung des Lösezeitpunkts) verringert werden. Die Einstellung der Menge der restlichen Reinigungsflüssigkeit gemäß der Ausführungsform kann auch vom Benutzer frei festgelegt werden. Wenn zum Beispiel in einem Fall ein Standardlösezeitpunkt 51 ist, kann die Menge der restlichen Reinigungsflüssigkeit auf insgesamt fünf Stufen eingestellt werden, wenn der tatsächliche Lösezeitpunkt auf zwei Stufen (Einstellstufen der Restmenge +1 und +2) in der Richtung des Pfeils 52a eingestellt wird, und gleichermaßen, wenn der tatsächliche Lösezeitpunkt auf zwei Stufen (Einstellstufen der Restmenge -1 und -2) in der Richtung des Pfeils 52b eingestellt wird. Die Einstellstufe, die diese fünf Stufen umfasst, kann konfiguriert werden vom Benutzer über das Betriebsanzeigepanel 12 eingestellt zu werden. Man beachte, dass die Anzahl der Stufen, die der Lösezeitpunkt eingestellt werden kann, optional ist, und der Lösezeitpunkt kann kontinuierlich variabel eingestellt werden, anstatt in Stufen eingestellt zu werden.
8 ist ein Flussdiagramm, das einen Gesamtablauf des Waschprozesses von lebenden Zellen gemäß dem Beispiel zeigt, wenn der Bluttransfusionstest oder ähnliches durchgeführt wird. Zunächst, vor der Ausführung der Schritte von jedem Zyklus, setzt der Benutzer das Teströhrchen 40, das die lebenden Zellen, wie Blutzellen, enthält, in den Teströhrchenhalter 31 des Rotors ein und gibt die Bedingungen (eingestellte Temperatur und eingestellte Drehgeschwindigkeit) und dergleichen für den Zentrifugaltrennvorgang ein. Zusätzlich wird die Reinigungsflüssigkeit 17, die der Zuführungsleitung für Reinigungsflüssigkeit 18 zugeführt werden soll, vorbereitet, und der Benutzer drückt auf ein Startsymbol, das auf dem Betriebsanzeigepanel 12 angezeigt wird, wenn diese Vorbereitungen abgeschlossen sind. Dann wird der in 8 gezeigte Reinigungsvorgang gestartet. Zuerst führt die Steuervorrichtung 10 den Reinigungsflüssigkeitseinspritzschritt von ① gezeigt in 6 aus (Zeit 0 bis t₁ in 6). Hier wird der Motor 8, der den Rotor 20 antreibt, beschleunigt, der untere Teil des Teströhrchenhalters 31 wird durch die Zentrifugalkraft radial nach außen gedreht, und das Teströhrchen 40 wird in einem konstanten Winkel aus der im Wesentlichen vertikalen Richtung in die Nähe der horizontalen Richtung gekippt. Während der Beschleunigung des Rotors 20 liefert die Steuervorrichtung 10 durch Einschalten (ON) der Pumpe (nicht dargestellt) die Reinigungsflüssigkeit 17 in die Zuführungsleitung für Reinigungsflüssigkeit 18 und injiziert die Reinigungsflüssigkeit in das Teströhrchen 40 über das Reinigungsflüssigkeitsverteilungselement 25, das sich mit der Drehung des Rotors 20 dreht (Schritt 61). Wenn eine ausreichende Menge der Reinigungsflüssigkeit in das Teströhrchen 40 eingespritzt wurde, schaltet die Steuervorrichtung 10 die Pumpe (nicht dargestellt) ab und stoppt die Einspritzung der Reinigungsflüssigkeit. In dem Teströhrchen 40, in das die Reinigungsflüssigkeit eingespritzt wurde, werden die lebenden Zellen, wie z. B. Blutzellen, durch die Kraft der eingespritzten Reinigungsflüssigkeit durchgemischt und gewaschen.
Wenn das Einspritzen der Reinigungsflüssigkeit abgeschlossen ist und die Drehgeschwindigkeit des Rotors 20 die angegebene Zentrifugaldrehzahl erreicht, wird der Zentrifugierschritt ② durchgeführt. Im Zentrifugierschritt wird der Vorgang bei einer konstanten Geschwindigkeit nur für eine entsprechend der Zentrifugaldrehzahl R₃ festgelegte Zeit durchgeführt. Hier, zum Beispiel, ist die Drehgeschwindigkeit des Rotors 20 auf 3000 U/min eingestellt und die Zentrifugation wird für 45 Sekunden durchgeführt. Dementsprechend setzen sich die Blutzellen am Boden des Teströhrchens 40 ab, und unwichtige Substanzen wie Serum oder ähnliches verbleiben in einem überstehenden Zustand (Schritt 62). Als Nächstes bestimmt die Steuervorrichtung 10, ob der durchgeführte Zentrifugierschritt der letzte Zyklus der Vielzahl von Zyklen ist (Schritt 63). Hier, wenn der durchgeführte Zentrifugierschritt nicht der letzte Zyklus ist, das heißt wenn der Zentrifugierschritt zur Zeit t₃ oder zur Zeit t₈ in 6 durchgeführt wird, wird der „Überstandsaustragungsschritt 1“ auf die gleiche Weise wie bei der herkömmlichen Zentrifuge durchgeführt (Schritt 64). Hier wird ein Magnetfeld erzeugt, wenn die Versorgung der Magnetspule 27c mit Strom eingeschaltet wird (ON), und der Teströhrchenhalter 31 wird angezogen und in einem im Wesentlichen vertikalen Zustand fixiert. In dem Zustand, in dem der Teströhrchenhalter 31 auf diese Weise im Wesentlichen vertikal gehalten wird, wird der Rotor 20 beschleunigt und mit einer konstanten Geschwindigkeit für eine kurze Zeit, nachdem die Drehgeschwindigkeit auf etwa 400 U/min eingeschwungen ist, gedreht, und dann wird der Rotor 20 abgebremst und angehalten (Schritt 64). Als nächstes, im Bewegungsschritt, wird das Teströhrchen 40 im Teströhrchenhalter 31 durch abwechselndes Wiederholen der Drehung und des Anhaltens des Rotors 20 in Intervallen oder durch abwechselndes Wiederholen der Vorwärtsdrehung und der Rückwärtsdrehung in Intervallen durchmischt, und die Blutzellen, die sich abgesetzt hatten und am Boden des Teströhrchens 40 haften geblieben sind, werden aufgelöst (Schritt 65). Dann kehrt das Verfahren zu Schritt 61 zurück.
In Schritt 63, weil der zur Zeit t₁₃ durchgeführte Reinigungsvorgang der letzte Zyklus unter den drei Zyklen ist, wird der „Überstandsaustragungsschritt 2“ gemäß der Ausführungsform in Schritt 66 durchgeführt. Hier wird ein Magnetfeld erzeugt, wenn die Versorgung der Magnetspule 27c mit Strom eingeschaltet (ON) wird, und der Teströhrchenhalter 31 wird angezogen und in einem im Wesentlichen vertikalen Zustand fixiert. In dem Zustand, in dem der Teströhrchenhalter 31 auf diese Weise im Wesentlichen vertikal gehalten wird, wird der Rotor 20 beschleunigt, und bei einer Zwischenstufe, in der die Drehgeschwindigkeit des Rotors 20 die spezifizierte Drehgeschwindigkeit von 400 U/min erreicht, das heißt zum Zeitpunkt 51 von 7, wird die Versorgung der Magnetspule 27c mit Strom ausgeschaltet und das Magnetfeld erlischt. Das Eintreffen des Zeitpunkts 51 kann von der Steuereinrichtung 10 gemäß der Drehzahl des Motors 8 genau bestimmt werden. Obwohl in 1 nicht dargestellt, ist der Motor 8 der Zentrifuge 1 mit einem Rotationserfassungsteil ausgestattet.
Wenn die Versorgung der Magnetspule 27c mit Strom während der Beschleunigung des Rotors 20 abgeschaltet wird, bewegt sich der untere Abschnitt des Teströhrchens 40 durch die Zentrifugalkraft radial nach außen. Zu dieser Zeit, weil die obere Öffnungsfläche des Teströhrchens 40 der inneren Umfangsseite des Rotors 20 zugewandt ist, wird das Ausfließen des Überstandes aus dem Teströhrchen 40 verhindert (Schritt 66). Dann, wenn der untere Abschnitt des Teströhrchens 40 in radialer Richtung des Rotors 20 nach außen bewegend verbleibt, und die Drehgeschwindigkeit des Rotors 20 kontinuierlich erhöht wird und die vorgegebene Drehgeschwindigkeit von 400 U/min erreicht, bremst die Steuereinrichtung 10 den Rotor 20 ab.
Als Nächstes, im Bewegungsschritt, durch abwechselndes Wiederholen der Drehung und des Anhaltens des Rotors 20 in Intervallen oder durch abwechselndes Wiederholen von Vorwärtsdrehung und Rückwärtsdrehung in Intervallen bewegt die Steuervorrichtung 10 das Teströhrchen 40 in den Teströhrchenhaltern 31, und er Blutzellen, die ausgefallen waren und am Boden des Teströhrchens 40 klebten, werden aufgelöst (Schritt 67). Schließlich, weil bei der Entnahme des Teströhrchens 40 Wassertröpfchen und dergleichen an einer Außenwand des Teströhrchens 40 anhaften können, um die Wassertröpfchen abzutropfen, wird der Rotor 20 auf eine Drehzahl beschleunigt, die ausreicht, um die Wassertröpfchen abtropfen zu lassen, und dann angehalten. (Schritt 68). Durch die Beschleunigung und die Abbremsung in Schritt 68 können die im Teströhrchen 40 ausgefällten Blutzellen in der Mitte der Bodenfläche positioniert werden, und als Resultat, kann der Niederschlag nach Abschluss des Vorgangs leicht aus dem Teströhrchen 40 entfernt werden. Die oben beschriebenen Schritte vervollständigen den Reinigungsprozess zur Durchführung von Bluttransfusionstests oder ähnlichem.
Obwohl die vorliegende Erfindung oben anhand der Ausführungsform beschrieben wurde, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die oben erwähnte Ausführungsform beschränkt, und verschiedene Modifikationen können vorgenommen werden, ohne vom Geist der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Zum Beispiel wird, bei dem Überstandsaustragungsschritt der oben beschriebenen Ausführungsform, die Menge der restlichen Reinigungsflüssigkeit eingestellt, indem der Lösezustand des Teströhrchenhalters während der Beschleunigung gelöst und der Zeitpunkt des Lösens hin und her verschoben wird. Dies kann in einer Art und Weise gesteuert werden, dass der Lösezustand des Teströhrchenhalters zum Zeitpunkt des Einschwingens des in der Reihenfolge „Beschleunigung, Einschwingen und Abbremsen“ durchgeführten Überstandsaustragungsschritts gelöst wird, und die Drehgeschwindigkeit zum Zeitpunkt des Einschwingens entsprechend der Menge der restlichen Reinigungsflüssigkeit erhöht oder verringert wird. Darüber hinaus wird in der oben beschriebenen Ausführungsform der Teströhrchenhalter 31 während der Beschleunigung nur im letzten Zyklus aus der Vielzahl der Zyklen gelöst, aber der Teströhrchenhalter 31 kann auch während der Beschleunigung im Überstandsaustragungsöffnungsschritt aller Zyklen gelöst werden.
Bezugszeichenliste

1: (Zellwasch-)Zentrifuge
2: Gehäuse (Rahmen)
2a: Basisabschnitt
3: Kammer
4: Rotorkammer
5: Fußteil
6: Tür
6a: Scharnier
7: Ablaufschlauch
7a: Auslassöffnung
8: Motor
9: Antriebswelle
10: Steuervorrichtung
12: Betriebsanzeigepanel
13: Säule (Stab)
14: Dämpfer
15: Lager
16: Schleifring
17: Reinigungsflüssigkeit
17a: Überstand
18: Reinigungsflüssigkeitszuführungsleitung
19: Düse
20: Rotor
21: Spindelabschnitt
22: Rotorplatte
23: Bodenflächenabschnitt
23a: Innenseite, äußere Randwand (Stopperfläche)
24: Stoppergummi
25: Reinigungsflüssigkeitsverteilungselement
25a: Reinigungsflüssigkeitseinlauföffnung
25b: Reinigungsflüssigkeitsdurchgang
25c: Reinigungsflüssigkeitseinspritzöffnung
27: Halteteil
27a: oberes magnetisches Element
27b: unteres magnetisches Element
27c: ringförmige Spule (Magnetspule)
29: Labyrinthabschnitt
30: Drehwelle
31: Teströhrchenhalter
31a, 31b: Haltereinsatzabschnitt
31c: Halterbodenabschnitt
32: Torsionsfeder
35: Schwenkrichtung
40: Teströhrchen
40a: Öffnungsteil
51: Lösezeitpunkt
A1: Drehachse (des Rotors)
B1: zentrale Achse (des Teströhrchens)

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 20092777 [0003]

Claims

Zentrifuge, umfassend: einen Motor; einen Rotor, der mit einer Antriebswelle des Motors verbunden ist und durch den Motor gedreht wird; eine Vielzahl von Teströhrchenhaltern, die nebeneinander in einer Umfangsrichtung des Rotors angeordnet sind und in einer radialen Richtung durch eine durch die Drehung des Rotors erzeugte Zentrifugalkraft drehbar sind; ein Reinigungsflüssigkeitsverteilungselement, das in dem Rotor gehalten wird und eine Reinigungsflüssigkeit in eine Vielzahl von Teströhrchen liefert, die von den Teströhrchenhaltern gehalten werden; ein Halteteil zum Verhindern der Drehung der Teströhrchenhalter; und eine Steuervorrichtung zum Steuern der Drehung des Motors und des Betriebs des Halteteils, wobei die Steuervorrichtung die folgenden Schritte durchführt: einen Reinigungsflüssigkeitseinspritzschritt des Einspritzens der Reinigungsflüssigkeit in die Teströhrchen durch das Reinigungsflüssigkeitsverteilungselement während der Drehung des Rotors; einen Zentrifugierschritt des Drehens der Teströhrchenhalter durch die durch die Drehung des Rotors erzeugte Zentrifugalkraft; und einen Überstandsaustragungsschritt des Drehens des Rotors in einem Zustand, in dem die Teströhrchenhalter durch das Halteteil gehalten werden, und des Austragens des Überstands der Reinigungsflüssigkeit aus den Teströhrchen, und in dem Überstandsaustragungsschritt, während der Drehung des Rotors, die Teströhrchenhalter zum Schwenken gebracht werden, indem die vom Halteteil gehaltenen Teströhrchenhalter aus dem Haltezustand gelöst werden.
Zentrifuge nach Anspruch 1, wobei die verbleibende Menge der Reinigungsflüssigkeit in den Teströhrchen gemäß einem Zeitpunkt für das Lösen aus dem Lösezustand eingestellt wird.
Zentrifuge nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Überstandsaustragungsschritt Steuerung von Beschleunigung, Einschwingen und Abbremsen des Rotors umfasst, und wenn das Halten der Teströhrchenhalter durch das Halteteil während der Beschleunigung des Rotors gelöst wird, die Drehung des Rotors anschließend gesteuert wird, abzubremsen, ohne eingeschwungen zu werden.
Zentrifuge nach Anspruch 3, wobei die Menge der in den Teströhrchen verbleibenden Reinigungsflüssigkeit, wenn das Halten der Teströhrchenhalter während der Beschleunigung des Rotors gelöst werden, gemäß der Drehgeschwindigkeit des Rotors wenn das Halten der Teströhrchenhalter gelöst wird, eingestellt wird.
Zentrifuge nach Anspruch 4, wobei das Halteteil einen Elektromagneten umfasst und die Steuervorrichtung die Drehung der Teströhrchenhalter verhindert, indem sie die ein magnetisches Material umfassenden Teströhrchenhalter durch den Elektromagneten anzieht.
Zentrifuge nach Anspruch 5, wobei der Rotor einen Stopper aufweist, der einen Bewegungswinkel der Teströhrchenhalter gegenüber der Antriebswelle während der Zentrifugation einschränkt.
Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Fall der Teströhrchenhalter gelöst aus dem Haltezustand ist, dass der Rotor während der Beschleunigung ist.
Zentrifuge umfassend: einen von einem Motor gedrehten Rotor; ein Reinigungsflüssigkeitsverteilungselement, das während der Drehung des Rotors eine Reinigungsflüssigkeit in ein auf dem Rotor angebrachtes Teströhrchen einspritzt; ein Bewegungswinkel-Änderungsteil, das in der Lage ist, den Bewegungswinkel des Teströhrchens in Bezug auf den Rotor zu wechseln; und eine Steuervorrichtung zum Steuern der Drehung des Motors, der Einspritzung der Reinigungsflüssigkeit und der Änderung des Bewegungswinkels, wobei die Steuervorrichtung einen ersten Dekantiervorgang durch Drehen des Rotors in der Reihenfolge Beschleunigung, Einschwingen und Abbremsen in einem Zustand, in dem der Bewegungswinkel des Teströhrchens eingeschränkt ist, und austragen des Überstands der Reinigungsflüssigkeit aus dem Teströhrchen durchführt, und nach dem ersten Dekantiervorgang einen zweiten Dekantiervorgang durch Beschleunigung des Rotors, Aufhebung der Beschränkung des Bewegungswinkels während der Beschleunigung und anschließendes Abbremsen des Rotors durchführt.
Zentrifuge nach Anspruch 8, wobei der zweite Dekantiervorgang ein Vorgang ist, der nicht das Einschwingen des Rotors umfasst.
Zentrifuge nach Anspruch 9, wobei die nach dem zweiten Dekantiervorgang im Teströhrchen verbleibende Menge der Reinigungsflüssigkeit gemäß einem Zeitpunkt für das Wechseln des Bewegungswinkels während der Beschleunigung des Rotors eingestellt wird.
Zentrifuge nach Anspruch 10, wobei ein Wechselzeitpunkt des Bewegungswinkels während des zweiten Dekantiervorgangs im Voraus durch einen Benutzer eingestellt werden kann.