JP3624012B2

JP3624012B2 - 血清攪拌方法並びにその装置

Info

Publication number: JP3624012B2
Application number: JP13418795A
Authority: JP
Inventors: 正彦奥田
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1995-05-31
Filing date: 1995-05-31
Publication date: 2005-02-23
Anticipated expiration: 2020-02-23
Also published as: JPH08322910A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、特に車両、航空機等の輸送機によって輸送する際に用いて好適な血清攪拌方法並びに該方法の実施に使用する攪拌装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から採用されている血清の輸送方法について図８及び図９を参照しながら説明する。図８に示されるように、人あるいは動物から採取された全血２１は、遠心分離機にかけられて血ぺい（白血球、赤血球など）２２、血清２３及び血漿２４に分離される。この中から血清２３だけがプラスチック製あるいはガラス製の容器１３に分取され、空輸あるいは自動車で病院等に輸送される。しかし図９に示すように、輸送中に時間が経つと、下部には分取した血清に微量に含まれている溶血等の不純物２５が沈澱してくる。また、上部には水分や血漿の残りなどの上澄み層２６が現れる。この不純物２５の量は個人あるいは個体によって異なり、また、粘度の低いものから高いものまで様々である。このため、浸盪・攪拌だけでは不十分であり、従って、作業者が手でゆすりながら容器に付着している沈澱物の白濁色が消えるまでスポイドを用いてエアー攪拌しているのが現状である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来方法では、血清に雑菌や不純物が混入することを防ぐためにエアー攪拌の度にスポイドを廃棄せざるを得ず、多額の消耗費がかかるという経済的な不利がある。更に現状では、人手に依存して多数の血清容器を攪拌しているので時間が長くかかって、しかも作業者によっては攪拌具合に差が出るという問題点もある。
【０００４】
本発明は、このような問題点の解消を図るために成されたものであり、本発明の目的は、電磁攪拌の採用による攪拌効率の向上と攪拌性能の安定とを省力化の下で果たし得ることによって、特に血清輸送の際における合理的・経済的な管理の推進を図る血清攪拌方法並びにその装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の目的を達成するため以下に述べる構成としたものである。即ち、本発明は、血液から分取した血清のみが収容された容器を電磁石の勾配磁場内に配置し、反重力方向の電磁力を容器内の血清に作用させることによって、血清に対流を発生させ攪拌することを特徴とする血清攪拌方法である。
【０００６】
本発明はまた、前記方法において電磁石における磁場強度と磁場勾配の少なくとも一方が時間的に変化されることによって、攪拌効率が向上されることを特徴とする血清攪拌方法であり、さらに、勾配磁場が発生される電磁石が、超電導電磁石から成ることを特徴とする血清攪拌方法である。
【０００７】
本発明はまた、鉛直方向に中心軸を持ち定常の勾配磁場が発生される電磁石と、血液から分取した血清が収容される容器と、この容器を電磁石の内部空間において中央から上下に離れた位置に静置させる容器支持手段とを含むことを特徴とする血清攪拌装置である。
【０００８】
本発明はまた、鉛直方向に中心軸を持ち定常の勾配磁場が発生される電磁石と、血液から分取した血清が収容される容器と、この容器を電磁石の内部空間において支持しながら電磁石中央を基点に上下に往復運動させる容器移動手段とを含むことを特徴とする血清攪拌装置である。
【０００９】
本発明はまた、鉛直方向に中心軸を持ち定常の勾配磁場が発生される電磁石と、電流の向きが互いに異なる２つの電磁石を対として有し、前記電磁石の内部空間に同軸的に設けられる少なくとも１組の組電磁石と、血液から分取した血清が収容される容器と、この容器を少なくとも１組の組電磁石内に静置させる容器支持手段とを含むことを特徴とする血清攪拌装置であり、さらに本発明は前記各攪拌装置において、勾配磁場が発生される電磁石が、超電導電磁石から成ることを特徴とする血清攪拌装置である。
【００１０】
【作用】
本発明に従えば、図４を参照して電磁石２の中心軸１８上（Ｚ−Ｚ’）には、図４（ｂ）に示すような分布の磁場が発生している。左右対象中心であるＯ（Ｚ−Ｚ’，Ｒ−Ｒ’の交点）の両側に急激な磁場勾配が形成され、この空間に置かれた磁性体には、下記式で表される如き、磁場強度Ｂと磁場の勾配の大きさ（ｄＢ／ｄＺ）の積に比例する電磁力（Ｆ）が作用する。
【００１１】
【数１】
Ｆ＝Χ・Ｂ・ｄＢ／ｄＺ ………（１）
但し、Χ：磁性体の磁化率
【００１２】
電磁石２としては、常電導電磁石あるいは超電導電磁石のいずれでもよいが、超電導電磁石を用いるとより大きな電磁力を作用させることが可能である。なお、以下の説明は超電導電磁石を用いた例である。
【００１３】
血清はアルブミン、グロブリンなどの蛋白質を主成分としているが、大半は水である。水は反磁性物質であるので勾配磁場を印加すると、水には磁場強度が小さい方向に電磁力が作用する。いま、積（Ｂ・ｄＢ／ｄＺ）が１３０Ｔ²／ｍ、水の磁化率が−０．７１２×１０^-6cgs であるとして、１ｇ（１cc）の水に対して鉛直方向下向きに作用する力は０．１ｇであると計算される。その結果、水の見掛け上の比重は約１０％大きくなる。一方、沈殿物の磁性については明確ではないが、一般に常磁性粒子であると考えられ、鉛直方向上向きの力が作用するので沈殿物の見掛け上の比重は小さくなり、磁化率が１０^-6cgs 程度であるとするとこの比重は約１０％小さくなる。その結果、図５（その（ａ）は電磁力を作用させないとき、その（ｂ）は電磁力を作用させたとき）に示すように、勾配磁場を印加することで、印加しない場合に沈殿物に生じる浮力より１０％以上大きい浮力が発生する。
【００１４】
もともと輸送中の血清は遠心分離機にかけられているので、血清中の成分の比重の差は数％程度と極めて少ないと考えられる。従って、磁場印加により１０％以上大きい浮力が沈殿物に作用するとこの沈殿物は浮遊しはじめて対流が生まれる。その結果、血清は攪拌されるわけである。
【００１５】
図６に示されるように血清が入っている容器を上下移動させたとすると、超電導電磁石２の中央Ｏ（Ｒ−Ｒ’）の両側に発生している向きの異なる勾配磁場を血清容器に印加することができ、鉛直下向きの電磁力と鉛直上向きの電磁力を交互に作用させることができる。このことにより、鉛直下向きの電磁力を作用させたときには沈殿物に浮上力が生じ、鉛直上向きの電磁力を作用させたときには沈殿物を沈降させる力が生じることになる。その結果、対流が大きくなって攪拌も促進される。
【００１６】
また本発明によれば、図７に示すような鉛直方向に中心軸を持つ超電導電磁石の内部の均一磁場空間に、互いに電流の向きが異なる２つの電磁石１６，１７を対として有する組電磁石を少なくとも１組配置し、この組電磁石の中に血清容器を静置することによっても交互の電磁力を印加させることが可能である。即ち、電流の向きが異なる２つの電磁石１６，１７を対として有する組電磁石は磁場勾配（ｄＢ／ｄＺ）を発生し、勾配の向きは電流の向きを反転させることによりかえることができる。一方、その周りの超電導電磁石２は強力な均一磁場を与える。従って、この装置では、前記（１）式におけるＢとｄＢ／ｄＺを独立に変化させることができ、電磁力の大きさと向きを自由に変化させることができるので対流をコントロールできる。その結果、攪拌効率を向上させることが可能である。
【００１７】
【実施例】
以下、本発明の実施例について添付図面を参照しながら説明する。図１は本発明の一実施例に係る血清攪拌装置の基本構造を示す正面図である。図１に示される血清攪拌装置は、鉛直方向に中心軸を持ち定常の勾配磁場が発生される電磁石２と、血液から分取した血清２３が収容される容器１３と、この容器１３を電磁石２の内部空間において支持しながら電磁石中央６を基点に上下に往復運動させる容器移動手段とを含んで構成される。電磁石２としては、超電導電磁石が用いられて、鉛直方向に常温ボア９を有する真空断熱容器１内に収容される。超電導電磁石２は、Ｃｕ被覆ＮｂＴｉ合金導体をステンレス巻枠３に巻付けたものであり、酸化物超電導体からなるパワーリード４を介して電源５に接続されている。また、超電導電磁石２は例えば最大７ステラ（Ｔ）の強度の磁場を電磁石中央６に発生し、そして、冷凍機７により冷却されるとともに、輻射シールド板８により輻射熱の侵入が防止されるように設けられる。
【００１８】
一方、前記容器移動手段は、ウインチ１０、ワイヤ１１、籠１２、変換ギア１４及びモータ１５を備える。ワイヤ１１が巻装されているウインチ１０は、常温ボア９の上部に取付けられていて、変換ギア１４を介してモータ１５の回転が伝達されるようになっている。ウインチ１０から垂下するワイヤ１１の端部には籠１２が取付けられていて、この籠１２の中央部には、血清２３を入れた容器１３が垂直に支持されている。モータ１５の回転数と回転方向とを制御することにより、容器１３の位置を調節することができるようになっている。
【００１９】
このような構成に成る血清攪拌装置において、電磁石の中心軸上の磁場分布（中央６から片側が表示される）が図２に示されるが、最大の磁場勾配（ｄＢ／ｄＺ）は例えば２３Ｔ／ｍであり、中央６から１５０ｍｍの位置（点Ｐ）で磁場強度（Ｂ）と磁場勾配の積（Ｂ・ｄＢ／ｄＺ）が１３０Ｔ^２／ｍで最大であった。遠心分離機により分取したヒト血清４０ｃｃを２本のガラス容器（容積５０ｃｃ）に入れ、１本はＢ・ｄＢ／ｄＺが最大の位置（点Ｐ）に置き、もう１本は対照として超電導電磁石２の外部で磁場が印加されない個所に置いた。
【００２０】
磁場が印加されない対照のものは、試験開始から約１時間後に容器の下部に白い沈殿物が溜まった。一方、点Ｐで静置された磁場が印加される試料容器では、１時間後には沈殿物は殆ど見られなかった。しかし、１日後にはやはり容器の下部に沈殿物が溜まっていた。そこで、中央に対して点Ｐの対称の位置を点Ｐ’とすると、点Ｐと点Ｐ’間を１時間に１周期の速さで往復摺動させてみた。その結果、１日後にも沈殿物は殆ど見られなかった。この結果は、勾配磁場により対流が生じていることを示しており、攪拌の効果は磁場の勾配方向を反転させることにより向上することを示している。従って、以上の実施例によれば本発明が有効なものであることを証明している。
【００２１】
図３には、本発明の他実施例に係る血清攪拌装置の基本構造が正面図で示される。この他実施例は、図１に示される前記実施例に類似し、対応する各部材には同一の参照符号が付されている。この他実施例で構成上の注目される点は、超電導電磁石２の内部空間に１組の組電磁石が同軸的に設けられることと、容器１３を保持する籠１２が超電導電磁石２の中央６において固定的に支持されていることとである。一対の常電導電磁石１６，１７からなる組電磁石は超電導電磁石２の中央６の均一磁場空間に同軸に設けられるとともに、その中心部に血清が入った容器１３が静置されている。複数の血清入り容器１３を処理する場合には、一対の常電導電磁石１６，１７の内部に多数の血清入り容器１３を併設してもよいし、血清入り容器１３と同数の組電磁石を均一磁場空間に配置して、それぞれの内部に血清入り容器１３を静置させるようにしてもよい。このような構成の血清攪拌装置においての電磁攪拌作用については〔作用〕の項において詳述していることから、ここでは説明を省略する。
【００２２】
【発明の効果】
本発明は以上述べる如き構成を有し、かつ作用を成すものであって、電磁攪拌を採用してなることによって攪拌効率が飛躍的に向上するとともに、人力によるものとは異なり一定した均一な攪拌が行えることによって攪拌性能が安定し、かつ省力化が図れ、さらに衛生的であり、かつ、消耗部品がなくて経済効果に優れる利点がある。かくして本発明は特に血清輸送の際における合理的・経済的な管理の推進を期すことが可能であり、斯界に貢献するところ多大な発明である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る血清攪拌装置の基本構造を示す正面図である。
【図２】図１図示実施例における電磁石の磁場分布図である。
【図３】本発明の他実施例に係る血清攪拌装置の基本構造を示す正面図である。
【図４】電磁石と磁場分布の関係が示される説明図である。
【図５】水に作用する電磁力と水中の沈殿物の浮力との関係を示す説明図である。
【図６】電磁石中で試料を上下動させた際の浮上・沈降力が示される説明図である。
【図７】電磁石と組電磁石とを組合せた場合の浮上・沈降力が示される説明図であり、（ａ）は電磁力がバイアス磁場と順方向の場合、（ｂ）は電磁力がバイアス磁場と逆方向の場合をそれぞれ示す。
【図８】全血の遠心分離による血清の分離状態を説明する図である。
【図９】輸送中における被分取血清の状態説明図である。
【符号の説明】
１…真空断熱容器、２…（超電導）電磁石、３…巻枠、
４…パワーリード、５…電源、６…電磁石中央、
７…冷凍機、８…輻射シールド板、９…常温ボア、
１０…ウインチ、１１…ワイヤ、１２…籠、
１３…容器（血清）、１４…変換ギア、１５…モータ、
１６…電磁石、１７…電磁石、１８…中心軸、
２３…血清、

Claims

血液から分取した血清のみが収容された容器を電磁石の勾配磁場内に配置し、反重力方向の電磁力を容器内の血清に作用させることによって、血清に対流を発生させ攪拌することを特徴とする血清攪拌方法。
電磁石における磁場強度と磁場勾配の少なくとも一方が時間的に変化されることによって、攪拌効率が向上される請求項１記載の血清攪拌方法。
勾配磁場が発生される電磁石が、超電導電磁石から成る請求項１又は請求項２に記載の血清攪拌方法。
鉛直方向に中心軸を持ち定常の勾配磁場が発生される電磁石と、血液から分取した血清が収容される容器と、この容器を電磁石の内部空間において中央から上下に離れた位置に静置させる容器支持手段とを含むことを特徴とする血清攪拌装置。
鉛直方向に中心軸を持ち定常の勾配磁場が発生される電磁石と、血液から分取した血清が収容される容器と、この容器を電磁石の内部空間において支持しながら電磁石中央を基点に上下に往復運動させる容器移動手段とを含むことを特徴とする血清攪拌装置。
鉛直方向に中心軸を持ち定常の勾配磁場が発生される電磁石と、電流の向きが互いに異なる２つの電磁石を対として有し、前記電磁石の内部空間に同軸的に設けられる少なくとも１組の組電磁石と、血液から分取した血清が収容される容器と、この容器を少なくとも１組の組電磁石内に静置させる容器支持手段とを含むことを特徴とする血清攪拌装置。
勾配磁場が発生される電磁石が、超電導電磁石から成る請求項４、５又は６に記載の血清攪拌装置。