JP5148035B2 - 流体試料の成分を分離する装置及び方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流体試料の重い部分および軽い部分に分離する装置及び方法に関する。より詳しくは、本発明は、装置と流体試料が、流体試料の軽い部分から重い部分の分離を生じさせるために遠心分離機にかけられるところの、流体試料を採集したり移送するための装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
診断検査は、患者の全血試料を血清や血漿といった軽い相の成分と赤血球といった重い相の成分とに分離することを必要とするかもしれない。全血の試料は、典型的には注射器あるいは吸入の採集管に取り付けられたカニューレまたは針を通じての静脈注射によって採集される。血液からの血清または血漿の分離は、遠心分離機上での注射器や管の回転によって成し遂げられる。そのような装置は、試料の二つの相に隣接する領域へ移動し、個々の成分に対し次に行われる検査のために分離されたそれぞれの成分を保つ障壁を用いる。
【０００３】
種々の装置は、流体試料の重い相と軽い相との間の領域を分けるために採集容器で使われている。それらの装置の多くは、採集管の下の方の内側に置かれた機械的障壁または仕切りを含んでいる。遠心分離中、障壁は、管の内側で分離された血液の相の間を移動するようになる。
【０００４】
他の分離体は管内でポリエステルゲルといった揺変性のゲル材料の使用を含んでいる。そのようなポリエステルゲル血清管は、ゲルを調合し管に満たすための特別な生成器具を必要とする。さらに、生成物の寿命は限られており、ある時期を過ぎると、小球がゲル塊から放出されるかもしれない。これら小球は、分離された血清よりも軽い特定の重量を有しており、血清に浮き、管に採集した試料の臨床検査に使用される器械検出器といった測定装置を詰まらせるかもしれない。そのように詰まると、詰まりを取り除くために、装置はかなりの休止時間を要することも有り得る。
【０００５】
商業的に役立つゲルは、すべての分析物に対して完全に科学的に不活性である訳ではない。もし、ある成分が血液試料に存在され、それが取り上げられたとき、ゲルの界面で不都合な科学的反作用となるかもしれない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、分離体装置にとって必要なことは、（ｉ）簡単で安価に製造でき、（ｉｉ）血液試料を分離するために簡単に利用され、（ｉｉｉ）貯蔵や船積みの間温度に左右されず、（ｉｖ）放射滅菌に対して安定しており、（ｖ）揺変性のゲル障壁の便宜を利用して、分離された血液成分の境界面にゲルを配置する際の多くの不都合を防ぐ（ｖｉ）遠心分離の間試料の重い相と軽い相とが互いに混入するのを最小限度に抑える。（ｖｉｉ）分離体装置に逆らって低い密度の物質と高い密度の物質とが付着することを最小限度に抑える（ｖｉｉｉ）従来の方法や装置よりも短い時間で障壁を形成するための位置に移動することができる。（ｉｘ）従来の方法や装置よりも細胞混入が少ない澄んだ試料を供給することができ、（ｘ）通常の試料装置として使われることが可能である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、個々の密度を持つ第一の相と第二の相とを有し遠心分離機にかけられた流体の分離を保持する流体分離装置を提供する。装置は、流体を収容する細長い採集管と、前記管の内部に配置され変形可能な分離体とを含んでいる。分離体は、流体の通過移動のための管状通路を含む形態を有するリング状の袋である。袋は、流体の第一および第二の相のそれぞれの密度の中間の密度を持つ流動可能な物質を具えている。袋はさらに、遠心分離中に流体の分離された第一および第二の相の間の位置へ移動可能で、遠心分離の後、管状通路に沿って皿状の形態に再構成され、そして流体の第一および第二の相の間の分離を確立している。
【０００８】
本発明はまた、個々の密度を有する第一および第二の相の流体を分離し、その分離を保持する方法を提供する。採集した重い相と軽い相がある血液流体を分離する方法は、変形可能な分離体を内在する細長い血液採集管を提供する第一のステップを具えている。変形可能な分離体は、概ねドーナツ形であり、また、袋と一体化された媒体の密度は、前記重い流体の相と軽い流体の相のそれぞれの密度の中間となるような密度の媒体を含んでいる。採集された血液流体は管に入れられ、管は血液が重い相と軽い相に分離するように遠心分離機にかけられる。また、遠心分離は、変形可能な分離体を相の間に移動させ、流体の通行のための通路を有する概ねドーナツ形から前記流体の前記分離された相の間の分離を保持する皿状の形へと再構成させる。
【０００９】
本発明の装置は、血液の異なる相のより効果的な分離を、分離体の中央の管状の通路を通って重い流体と細胞物質が流れるのを許している間、変形可能な袋が採集管の筒の側面を歩いて上昇することによってもたらすということにおいて、実存の分離装置よりも有利なものである。
【００１０】
本装置の特有の利点は、ドーナツ形をした管状の分離体の中へ同じ方向に塊が移動する上で塊の剪断はないというものである。移動の早さは、いかに早く塊が分離し、密度勾配を形成するかによって要求されるかもしれないが、袋内に用いられるゲルの種類や他の物質によって変更され得る。例えば、付着性の低いもの、分離体の移動の早いものは故に、分離を早める。
【００１１】
さらに、変形可能な分離体は、その可変性に起因する大きい耐性の変化量を有していると、使用するのに有利である。例えば、異なる管の間のいかなる変化量に対して高い耐久性を持っていると、沢山の異なる細長い採集管で使われるかもしれない。それは本質的に変形可能な袋なので、分離体は採集管に簡単に適応し、皿状とドーナツ状の形態の両方に適応性のある位置付けとされる。本発明は、他の特定の形で具現化されてもよいし、単に典型例として細部にわたって述べられた特定の実施形態に限定されない。様様なほかの変更は本発明の範囲および趣旨に外れることなく当業者によって明らかにされ、すぐに製造されるであろう。本発明の範囲は、付した請求項およびそれに均等なものによって判断されるであろう。
【００１２】
本発明は第一および第二の相を有し遠心分離機にかけられた流体の分離を保持する流体分離装置である。流体は血液流体が好ましい。血液は特に採集され、検査や診断のために軽い相（血清や血漿）と重い相（赤血球と他の細胞物質）とに分離される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１及び２を参照して、本発明の流体分離装置１０が示されている。流体分離装置１０は一般的に従来の構造である細長い採集管１２を含んでいる。管１２は、上端１３、下端１４、そしてそれらの間に延びる筒状壁１５とを有した細長い筒状の部材である。上端１３は、開口部１３ａを含んでおり、一方、下端１４は一体成形された底１４ｂによって閉じられている。管の内部１６は、上端１３と下端１４との間に定められている。管１２の上端１３の開口部１３ａは、ゴムなどの適当なエラストマーで作られた従来型のストッパー１８によって閉じられてもよい。ストッパー１８は、管１２の内部に採集された血液を導入させるために不図示の針やカニューレによって突き刺されてもよい。
【００１４】
管１２内部に配置されているのは変形可能な分離体２０である。変形可能な分離体２０は、リング状の袋２１によって定められている。変形可能な分離体２０を形成する袋２１は、内側の管状壁２４と連続的に接続された外側の管状壁２２を具えるドーナツ形の管といった形態が一般的である。内側の管状壁２４は、袋２１を通過して開口可能な管状通路２６を定めている。以下に説明するように、袋２１は、本発明において、二つの有効な形状に再構成され得る。一つの形状は、流体が流れられるように開口した管状通路２６を保持したもので、もう一方の形状は、筒状通路２６を閉じ、流体がその中を通るのを妨げるような固形状の皿の形をしているものである。
【００１５】
分離体２０は袋２１内に流動可能な物質２８を含んでいる。流動可能な物質２８は、分離のために遠心分離機にかけられる流体の第１の相と第２の相の密度の中間程度の密度を有している。流動可能な物質２８は、流体分離装置を遠心分離機にかけると流動可能となる揺変性の物質が好ましい。
【００１６】
袋２１は、高い摩擦係数を持つ材料で形成されていてもよい。そのような材料は、採集管の内側の壁に付着するような傾向を持っているであろう。この摩擦的な付着作用と、遠心分離中の袋により呈されるドーナツ形との両方によって、袋は、管の壁を滑るというよりはむしろ、自らが回転することによって、管の壁を「歩く」傾向にある。これは、より上手な方法で流体の分離をもたらす。この高い摩擦係数は、袋２１を形成する上で適切な材料を選ぶことによってもたらされる。また、コーティングは、管の壁への付着作用をもたらすために、袋に付与されるかもしれない。このようなコーティングは、血液を分離する上で不活性である。
【００１７】
袋２１は、例えば上述した遠心力のような力を加えられると再構成されるような柔軟に変形可能な袋であってもよい。袋２１は、ポリエチレンやポリウレタン、またはシランといった弾性のある材料と弾性のない材料の両方の多くの種類から形成されていてもよい。袋２１を形成する材料は逆に袋と接触することになるであろう血液などの流体に作用するものであってはならないので、特定の材料が選択される。袋の直径は、採集管１２内部にぴったりと合うようなものが選択される。袋２１は十分に変形可能で、柔軟で、融通の効く材料だが、しかしまた、袋が破裂する危険がなく変形できる程度の十分な強度を持った材料で形成される。袋２１は、ポリエチレン、ポリウレタン、シランまたはラテックスから形成されていてもよい。
【００１８】
流動可能な物質２８はシールされた格納で袋２１に内在している。物質２８は、好ましくは、袋２１の中身を排除した状態で袋２１内に取り入れられるゲルであってもよい。流動物質２８は、それに力を加えられると流体に変わる性質を持つであろう揺変性な媒体である。概して、物質２８と血液との接触は、袋２１によって防がれているが、しかし、物質２８は、十分に水に解けず、血液の成分に対して不活性なものがいっそう好ましい。
【００１９】
物質２８は分離された血液相の間の内在物となるように、選択される。したがって、物質２８は、袋と一体化されているとき、分離された軽い血清または血漿の相と重い細胞の相との中間的な特定の重量を有するように選択される。血液内で相が分離するとき、１．０３０ｇ／ｃｃと１．０６ｇ／ｃｃとの間の密度の物質２８を用いるのが好ましい。そして、赤血球と血清の密度の中間である１．０４５ｇ／ｃｃの密度の物質２８を用いるのがさらに好ましい。概して、物質２８は、自然界で流体である。しかしながら、静止状態や、普通の取り扱い状態や船積み状態では、それは半固体あるいは流れに抵抗力のあるものであってもよい。遠心力といった力に対して従っているとき、物質２８は流動可能となる。しかしながら、遠心力が停止していると、物質は、より固体化あるいは流れない状態に戻るであろう。
【００２０】
物質２８は、ゲル、油、シリコーン、そしてそれらの組み合わせから構成されるグループから選択されてもよい。物質２８は、単一成分のゲルであってもよいし、またはゲルと流体の様様な組み合わせから形成されていてもよい。例は、シリコーンと疎水性の二酸化シリコーンの粉末との混合物、または液体のポリブタンポリマーと二酸化シリコーンの粉末との混合物を含んでいる。ゲルはまた、それらに混合される流動化を促進する物質を含んでいてもよい。ゲルはまた、それとともに個々に玉となってくっついた結合体で混合される微粒子の物質を含んでいてもよい。
【００２１】
図２，３を参照して、リング状の袋２１は静止した状態で示されており、閉じられた、あるいは通りにくくされた管状の通路２６を具えた平らな環状の皿型に形作られている。この形態において、それは、流体がそれを通過して流れられないような障壁としての役割を果たしてもよい。しかしながら、遠心力が加えられると、袋２１は図３に示されるような内側の管状壁２４によって定められる管状通路２６を具えたドーナツ形の管に再構成する。
【００２２】
流体分離装置１０の使用に先立って、変形可能な分離体２０が管１２内に入れられる。ゲルを含む袋は、管１２の下端１４に配置されている。血液を引き出した後、血液は管１０の中に注入される。図４，５を参照し、管はその次に遠心分離機にかけられる。遠心分離中に、袋２１は外側の管状壁２２が内側の管状壁２４に連続的に接続され、それを通して管状通路２６を定めているドーナツ形の管に再構成する。ドーナツ形の管は上端３４と下端３６とそれらの中間にある重心とを具えている。分離体２０は採集管１２の下端１４から上端１３まで矢印３２に示される方向に移動する。分離体２０が管１２内を上昇するにつれて、より濃い赤血球は管状通路２６を通って、矢印３９に示される方向に流れる。上述したように、袋２１は、摩擦や回転作用によって管１２内を移動するのが好ましい。管１２の筒状壁をドーナツ形の管が回転上昇する上で、外側の管状壁２２は、メビウスの輪に似た内側の管状壁２４に入れ替わるために、分離体２０の下端３６に向かって回転する。壁の回転移動の方向は矢印４０によって示される。移動は、外側の壁２２と採集管１２の筒状壁１５との間を滑ることなしに行われるのが好ましい。これはより効果的に分離体２０を移動させ、そして、次に流体をより効果的に分離させる。
【００２３】
管１２の筒状壁への外側の壁２２のわずかな付着性と結び付けられたこの回転作用は、分離体が管を上昇する上で効果的な「歩く」移動を、管の底に向かって管の中心を通過する、より濃い赤血球の流れとともにもたらす。袋２１は、管の側面に相当に粘着し、塊が流れ得る選択的な下の方向にだけ管状通路２６を具える。袋の中央の穴は高い密度の塊と細胞物質の入り口状のじょうごとなる。
【００２４】
遠心分離工程が停止すると、袋２１は図５に示すように管状通路２６が塞がれた皿状の形態に戻る。分離体２０は低い密度の赤血球と高い密度の血清との間に静止し、管状通路２６の障害物によってその間に障壁が具えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】血液採集管と変形する分離体とを含む本発明の流体分離装置の斜視図である。
【図２】力がかかっていないときの静止した外形での分離体の斜視図である。
【図３】遠心力が加えられたときの図２に示す分離体の斜視図である。
【図４】遠心力が加えられたときの本発明の装置の斜視図である。
【図５】遠心分離後に静止した本発明の分離装置の斜視図である。

Claims (10)

1. 個々の密度を有する第一の相と第二の相とを有し遠心分離機にかけられた流体の分離を保持する流体分離装置であって、前記流体を収容する細長い採集管と、前記管の中に配置され変形可能な分離体とを含み、前記分離体は、前記流体の第一および第二の相の密度の中間の密度を有する変形かつ流動可能な物質を内包する袋から成り、前記袋は、遠心分離中に、流体の通過移動のための管状通路を有する概ねリング状の形態を有し、前記袋は、前記遠心分離中に、前記流体の分離された第一および第二の相の間の位置に移動可能で、前記遠心分離後に前記管状通路に沿って皿状の形態に再構成され、そして、第一および第二の相の間の分離を確立することを特徴とする流体分離装置。
2. 前記変形可能な分離体は、外側の管状壁が内側の管状壁に連続的に接続され、前記管状通路を前記内側の管状壁を通して定めているドーナツ形の管であって、該ドーナツ形の管は上端と下端とそれらの間の重心とを含み、且つ、前記流体の相の分離が前記分離体の中の前記管状通路が塞がれることで確立されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記分離体は、回転作用によって、前記細長い採集管の筒状壁に沿って移動し、前記分離体の外側の管状壁は、遠心分離中に前記分離体の重心が上がるにつれて前記ドーナツ形の管の下端に向かって回転することを特徴とする請求項２に記載の装置。
4. 前記分離体の袋はポリエチレン、ポリウレタン、シラン、およびラテックスから成るグループから選ばれた材料によって作られていることを特徴とする請求項３に記載の装置。
5. 前記流動可能な物質は、流動促進剤を含む揺変性の流体であることを特徴とする請求項４に記載の装置。
6. 前記流動可能な物質は、ゲル、油、シリコーン、およびそれらの組み合わせから成るグループから選ばれていることを特徴とする請求項４に記載の装置。
7. 前記流動可能な物質は、１．０３０ｇ／ｃｃから１．０６０ｇ／ｃｃの間の密度を有することを特徴とする請求項１に記載の装置。
8. 採集された血液流体を重い相および軽い相に分離する方法であって、変形可能な分離体であって、概ねドーナツ形で、前記流体の重い相および軽い相のそれぞれの密度の中間の密度の媒体を内包した変形可能な分離体を内在させる細長い血液採集管を用意し、前記採集した血液流体を前記血液採集管の中に入れ、前記重い相と軽い相とに血液の分離を生じさせるべく前記管を遠心分離機にかけ、前記変形可能な分離体を、遠心分離中における前記流体の通過のための通路を有する前記ドーナツ形と、遠心分離後における前記流体の分離された相の間の分離を保持するための皿状の形との間で再構成することによって、前記相の間に移動させるステップを具えることを特徴とする方法。
9. 前記変形可能な分離体は、外側の管状壁が内側の管状壁に連続的に接続され、前記管状通路を前記内側の管状壁を通して定めているドーナツ形の管であって、前記ドーナツ形の管は上端と下端とそれらの間の重心とを含み、前記流体の通行の前記分離は前記分離体の中の管状通路が塞がれることで確立されることを特徴とする請求項８に記載の方法。
10. 前記遠心分離するステップは、前記分離体を回転作用によって前記細長い管の筒状壁に沿って移動させ、遠心分離中に前記分離体の重心が上がるにつれて、前記分離体の前記外側の管状壁は、前記ドーナツ形の管の下端に向かって回転することを特徴とする請求項９に記載の方法。

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