專利名稱：生物細(xì)胞清洗離心機(jī)和用于該離心機(jī)的生物細(xì)胞清洗轉(zhuǎn)子的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用離心力清洗諸如紅血球等生物細(xì)胞的生物細(xì)胞 清洗離心機(jī)，特別地，本發(fā)明涉及一種適于提高清洗效果和提髙清洗 可靠性的生物細(xì)胞清洗離心機(jī)，以及一種在該離心機(jī)中使用的生物細(xì) 胞清洗轉(zhuǎn)子。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)上，生物細(xì)胞清洗離心機(jī)(血細(xì)胞清洗離心機(jī))己經(jīng)為人 公知，其應(yīng)用于輸血時的抗球蛋白試驗(yàn)、交叉-匹配試驗(yàn)和不規(guī)則抗 體篩查中，通過采用諸如生理鹽水等清洗液來清洗紅血球，以便從懸 浮液中除去不希望的抗體。已知的生物細(xì)胞清洗離心機(jī)包括具有驅(qū)動軸的電動機(jī)；轉(zhuǎn)子， 其連接于電動機(jī)的驅(qū)動軸并且由電動機(jī)旋轉(zhuǎn)；多個試管支架，其以圓 形陣列形式安裝在轉(zhuǎn)子上，從而可以樞軸轉(zhuǎn)動，并且在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)所產(chǎn) 生的離心力的作用下可朝圓形陣列的外側(cè)向水平方向樞軸轉(zhuǎn)動，每個 試管支架由磁性件制成；清洗液分配器，其安裝在轉(zhuǎn)子上，與轉(zhuǎn)子一 同旋轉(zhuǎn)，并且將清洗液分別地供給到由多個試管支架夾持的多個試管 內(nèi)；以及磁性元件(鎖定裝置)，其利用磁性線圈所產(chǎn)生的磁引力吸 引試管支架以使試管支架處于豎直或接近豎直的狀態(tài)。例如，在專利文獻(xiàn)JP-昭50-022693-A中己經(jīng)公開清洗離心機(jī)中 的清洗液分配器。該分配器的特征在于，該分配器包括內(nèi)表面為圓錐 形的容器和從容器底部的外周徑向設(shè)置的多個噴嘴，等量地分配在離 心力的作用下從與轉(zhuǎn)子一同旋轉(zhuǎn)的清洗液分配器中心注入的清洗液， 并且將清洗液從噴嘴供給到由試管支架夾持的多個試管內(nèi)。此外，在專利文獻(xiàn)JP-UM-平02-081640-A中已公開了這樣一種 技術(shù)從與轉(zhuǎn)子一同旋轉(zhuǎn)的清洗液分配器上的鉆孔將清洗液供給到由轉(zhuǎn)子支撐為可樞軸轉(zhuǎn)動的試管支架內(nèi)的試管中。此外，在專利文獻(xiàn)JP-UM-平02-081640-A中還公開了一種利用磁性元件夾持試管支架 的轉(zhuǎn)子。此外，在專利文獻(xiàn)JP-昭48-027267-B和JP誦昭60-150857-A中公開這樣一種技術(shù)使轉(zhuǎn)子低速旋轉(zhuǎn)，同時利用輪輞或旋轉(zhuǎn)件以相對于 豎直方向成小角度的狀態(tài)夾持轉(zhuǎn)子上的試管支架，從而從試管中排出 清洗液的上清液。此外，在專利文獻(xiàn)JP-UM-昭54-167860-A中公開 這樣一種技術(shù)利用磁性件以相對于豎直方向成小角度的狀態(tài)夾持轉(zhuǎn) 子上的試管支架，并且使轉(zhuǎn)子低速旋轉(zhuǎn)，從而從試管支架所夾持的試 管中排出清洗液的上清液。另一方面，在生物細(xì)胞清洗離心機(jī)中， 一種自動血細(xì)胞清洗離 心機(jī)已經(jīng)為人公知，該自動血細(xì)胞清洗離心機(jī)依次地自動執(zhí)行包含在 清洗過程中的清洗液注入步驟、離心步驟、上清液排出步驟和搖動步 驟。例如，Hitachi Koki Co., Ltd.已經(jīng)以產(chǎn)品名"himacMC450"出售 一種自動血細(xì)胞清洗離心機(jī)。圖8示出了在該傳統(tǒng)自動生物細(xì)胞清洗 離心機(jī)中為了輸血檢查而執(zhí)行的清洗過程的時序圖。該時序圖涉及轉(zhuǎn) 子驅(qū)動電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)、清洗液分配器的泵的運(yùn)轉(zhuǎn)、以及對用于固定試 管支架的磁性件的磁性線圈通電。如下所述，執(zhí)行使用傳統(tǒng)自動血細(xì) 胞清洗離心機(jī)的清洗過程。(1) 首先，在圖8中所示的時間(1)的清洗液注入步驟中， 將內(nèi)部裝有諸如血細(xì)胞等生物細(xì)胞的試管放置在轉(zhuǎn)子上的試管支架 內(nèi)，使用于驅(qū)動轉(zhuǎn)子的電動機(jī)加速旋轉(zhuǎn)，所產(chǎn)生的離心力使試管支架 內(nèi)的試管的下部向外樞軸轉(zhuǎn)動，并且轉(zhuǎn)子(電動機(jī))在試管從豎直方 向水平方向傾斜預(yù)定角度的狀態(tài)下旋轉(zhuǎn)。此時，如圖8中所示，在時 間(1)中，通過將泵運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)置在ON狀態(tài)(對泵供電的狀態(tài))，通 過與轉(zhuǎn)子一同旋轉(zhuǎn)的清洗液分配器將清洗液注入到試管內(nèi)。利用注入 的清洗液的能量攪動并且清洗血細(xì)胞。(2) 接下來，在圖8中所示的時間(2)的離心步驟中，例如 轉(zhuǎn)子(電動機(jī))進(jìn)行離心操作，例如以3000rpm的轉(zhuǎn)速持續(xù)45秒。 因此，血細(xì)胞沉淀在試管的底部，例如血清等不需要的物質(zhì)存留在上清液狀態(tài)中。(3) 接下來，在圖8中所示的時間(3)的上清液排出步驟中， 通過將磁性線圈的供電置于ON狀態(tài)且將磁性元件的操作設(shè)置在ON 狀態(tài)，試管支架被吸引為處于幾乎豎直的狀態(tài)并且被磁性元件所產(chǎn)生 的吸力固定。當(dāng)轉(zhuǎn)子在此狀態(tài)下再次低速旋轉(zhuǎn)時，例如，以400rpm 的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，試管被導(dǎo)向成其上端以小角度張開或被導(dǎo)向至豎直方 向。因此，上清液由于受到離心力的作用而在試管的壁面上上升，然 后被排放到試管外面。當(dāng)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)立即停止時，只有沉淀的血細(xì)胞 留存在試管內(nèi)。(4) 接下來，在圖8中所示的時間(4)的搖動步驟中，通過 使轉(zhuǎn)子逐漸地交替地重復(fù)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)和停止，或者使轉(zhuǎn)子逐漸地交替地 重復(fù)進(jìn)行正向旋轉(zhuǎn)和反向旋轉(zhuǎn)，對轉(zhuǎn)子上的試管支架內(nèi)的試管施加搖 動作用，從而，將沉淀且凝固在試管底部的血細(xì)胞松散開。通常，通過將含有上述四個步驟的清洗循環(huán)重復(fù)進(jìn)行三到四次 來執(zhí)行清洗。在專利文獻(xiàn)JP-2003-337088-A中已經(jīng)公開這樣一種生物細(xì)胞清 洗轉(zhuǎn)子該生物細(xì)胞清洗轉(zhuǎn)子包括清洗液分配器，其在生物細(xì)胞清 洗離心機(jī)中用于執(zhí)行上述清洗過程；以及轉(zhuǎn)子，用于夾持多個試管的 試管支架以圓形陣列的方式安裝在該轉(zhuǎn)子周圍，從清洗液分配器將清 洗液供給到所述多個試管中。圖9、圖IO和圖11示出了在專利文獻(xiàn) JP-2003-337088-A中公開的、包括清洗液分配器和通常使用的轉(zhuǎn)子的 生物細(xì)胞清洗轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)。如圖9中所示，生物細(xì)胞清洗轉(zhuǎn)子25包括轉(zhuǎn)子2;多個試管 支架3，其以圓形陣列的方式安裝在轉(zhuǎn)子2上，從而可繞樞軸線3a 樞軸轉(zhuǎn)動，并且在受到轉(zhuǎn)子2旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力的作用下朝圓形陣 列的外側(cè)向水平方向樞軸轉(zhuǎn)動；以及清洗液分配器5，其安裝在轉(zhuǎn)子 2上，與轉(zhuǎn)子一同旋轉(zhuǎn)，并且將清洗液供給到分別由多個試管支架3 夾持的多個試管4。如圖10和圖11所示，試管支架3的特征在于， 保持試管4處于豎直狀態(tài)，從而使所夾持的試管4的中心軸線4a與 沿著轉(zhuǎn)子2的旋轉(zhuǎn)軸線8a的豎直線方向4y相一致。在采用該生物細(xì)胞清洗轉(zhuǎn)子25執(zhí)行上述清洗液注入步驟的情況 下，如圖12所示，試管支架3由于受到生物細(xì)胞清洗轉(zhuǎn)子25旋轉(zhuǎn)所 產(chǎn)生的離心力的作用而朝圓形陣列的外側(cè)向水平方向樞軸轉(zhuǎn)動，而不 沿旋轉(zhuǎn)方向或圓形陣列的切線方向樞軸轉(zhuǎn)動，并且清洗液5a被注入 到試管4內(nèi)以清洗生物細(xì)胞。此外，在上述清洗液注入步驟之后的上 清液排出步驟中，如圖13所示，利用磁性元件將試管支架3固定在 豎直狀態(tài)或幾乎豎直的狀態(tài)，并且在試管4由試管支架3夾持在豎直 狀態(tài)，從而試管4的中心軸線4a與沿著轉(zhuǎn)子2的旋轉(zhuǎn)軸線8a的豎直 線方向4y相一致，在此狀態(tài)下，上清液被排出。但是，在設(shè)置有上述傳統(tǒng)生物細(xì)胞清洗轉(zhuǎn)子的生物細(xì)胞清洗離 心機(jī)中，不能充分地抑制清洗液注入步驟中的清洗液注入量不均一以 及上清液排出步驟中的上清液殘留量不均一的現(xiàn)象。為了利用自動生物細(xì)胞清洗離心機(jī)執(zhí)行良好的輸血檢查，可取 的是(1)在清洗液注入步驟中，利用清洗液分配器將等量的清洗 液供給到由試管支架夾持的多個試管中的每個試管；以及(2)在上 清液排出步驟中，將清洗液的等量的上清液充分地從多個試管中的每 個試管排出。艮P，在多個試管中的清洗液供應(yīng)量不均一的情形下，例如，當(dāng) 一個試管中的清洗液供應(yīng)量少于其余各試管中的清洗液供應(yīng)量時，則 該試管中的生物細(xì)胞成為在懸浮液中含有更多例如抗體等異物的樣 本。相反地，當(dāng)一個試管中的清洗液供應(yīng)量大于其余試管中的清洗液 供應(yīng)量時，那么該試管中的例如抗體等殘存異物的數(shù)量就小于其余試 管中的殘存異物的數(shù)量。異物殘存量的這種差異使采用生物細(xì)胞清洗 離心機(jī)進(jìn)行清洗過程之后執(zhí)行的試劑反應(yīng)檢查的結(jié)果發(fā)生變化，從而 該差異導(dǎo)致在輸血檢查的判定中發(fā)生嚴(yán)重的錯誤。此外，如果考慮到清洗液的供應(yīng)量少的試管來從清洗液分配器 供給清洗液，由于清洗液的注入量不均一，在從清洗液分配器注入相 對較多清洗液的試管中，清洗液就會從該試管中溢流出來，這會引起 寶貴的生物細(xì)胞丟失的問題。此外，在清洗頻率由裝有少量清洗液的 試管來確定的情況下，造成清洗過程需要較長時間的缺陷。本發(fā)明人在對上述傳統(tǒng)生物細(xì)胞清洗轉(zhuǎn)子進(jìn)行研究之后，已發(fā) 現(xiàn)供應(yīng)到各試管的清洗液量不均一的現(xiàn)象的幾個原因。其中一個原因 是由于傳統(tǒng)清洗液分配器的清洗液出口與試管開口之間的距離長， 并且由于清洗液分配器的清洗液出口孔的加工精度的誤差，所以從清 洗液分配器注入的一部分清洗液不能進(jìn)入試管。另一方面，在接著清洗液注入步驟的上清液排出步驟中，在清 洗液的上清液從多個試管排出的情況下，從多個試管排出的上清液量 不均一也會導(dǎo)致檢查結(jié)果出現(xiàn)誤差。例如，在排出的上清液量較少的 試管中，在上清液排出步驟之后殘留在該試管中的例如抗體等異物的 數(shù)量較多。相反地，在排出上清液量較多的試管中，在該試管內(nèi)殘留 的例如抗體等異物的量較少。該差異同樣使利用生物細(xì)胞清洗離心機(jī) 執(zhí)行的過程之后的試劑反應(yīng)檢查的結(jié)果發(fā)生變化，從而該差異導(dǎo)致在 輸血檢查的判定中出現(xiàn)錯誤。此外，如果基于排放的上清液量少的試管，將上清液排出步驟 中的處理時間延長，或者增加上清液排出步驟中的轉(zhuǎn)速，則在排出的 上清液量較多的試管中，甚至分離的生物細(xì)胞也會被排放到該試管 夕卜，從而出現(xiàn)寶貴的生物細(xì)胞樣本丟失的缺陷。發(fā)明內(nèi)容鑒于上述傳統(tǒng)技術(shù)中的問題，本發(fā)明的目的在于，提供這樣一 種生物細(xì)胞清洗離心機(jī)和一種生物細(xì)胞清洗轉(zhuǎn)子其可在清洗液注入 步驟中將等量的清洗液供給至多個試管的每一個試管，并且可在上清 液排放步驟中將清洗液的等量的上清液從多個試管的每個試管中排 出。本發(fā)明的另一個目的在于，提供這樣一種生物細(xì)胞清洗離心機(jī) 和一種生物細(xì)胞清洗轉(zhuǎn)子其可通過提高生物細(xì)胞清洗效果而獲得高可靠性的生物細(xì)胞檢査結(jié)果。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種生物細(xì)胞清洗離心機(jī)，所述 生物細(xì)胞清洗離心機(jī)包括具有驅(qū)動軸的電動機(jī)；轉(zhuǎn)子，其與所述驅(qū) 動軸接合，以便由所述電動機(jī)旋轉(zhuǎn)；多個支架，其以圓形陣列的形式安裝在所述轉(zhuǎn)子上，以便與所述轉(zhuǎn)子一同旋轉(zhuǎn)，所述多個支架夾持多 個試管，從而可朝所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)徑向樞軸轉(zhuǎn)動；清洗液分配器，其 安裝在所述轉(zhuǎn)子上以便與所述轉(zhuǎn)子一同旋轉(zhuǎn)，并且將清洗液供給所述 多個試管；鎖定裝置，其鎖定所述多個支架，從而使所述多個試管相 對于旋轉(zhuǎn)徑向處于豎直狀態(tài)；以及控制器，其控制所述電動機(jī)和所述 鎖定裝置，其中所述多個支架構(gòu)造成夾持所述多個試管，從而使所述 多個試管的中心軸線從所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸方向朝向旋轉(zhuǎn)切向傾斜。所述控制器可以執(zhí)行如下過程(l)注入過程在旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子的 同時利用所述清洗液分配器將所述清洗液注入到所述多個試管中；(2)離心過程通過旋轉(zhuǎn)所述轉(zhuǎn)子將所述多個試管內(nèi)的浮動細(xì)胞沉 淀在試管底部；以及(3)上清液排出過程通過在利用鎖定裝置將所述多個支架鎖定在豎直狀態(tài)的同時旋轉(zhuǎn)所述轉(zhuǎn)子，將所述多個試管 內(nèi)的清洗液的上清液排出。所述轉(zhuǎn)子在離心過程中可以以第一旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)。所述轉(zhuǎn)子在 注入過程中可以以第三旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)。所述第一旋轉(zhuǎn)速度可比第三旋 轉(zhuǎn)速度高。所述轉(zhuǎn)子在上清液排出過程中可以以第二旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)。所述 第二旋轉(zhuǎn)速度可比第一旋轉(zhuǎn)速度低。所述轉(zhuǎn)子在注入過程中可以沿第一方向旋轉(zhuǎn)。所述轉(zhuǎn)子在上清 液排出過程中可以沿與第一方向相反的第二方向旋轉(zhuǎn)。在注入過程中，每個支架可將所述試管夾持為傾斜的，從而使 所述試管的上端在旋轉(zhuǎn)切向上位于比所述試管的下端更靠前的位置。在上清液排出過程中，每個支架可將所述試管夾持為傾斜的， 從而使所述試管的上端在旋轉(zhuǎn)切向上位于比所述試管的下端更靠后 的位置。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供一種生物細(xì)胞清洗轉(zhuǎn)子，所述生物細(xì)胞清洗轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子；多個支架，其以圓形陣列的形式安裝在所述轉(zhuǎn)子上以便與所述轉(zhuǎn)子一同旋轉(zhuǎn)，并且夾持多個試管，從而朝所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向傾斜且可朝著所述轉(zhuǎn)子的徑向樞軸轉(zhuǎn)動；以及清洗液分配器，其安裝在所述轉(zhuǎn)子上以便與所述轉(zhuǎn)子一同旋轉(zhuǎn)，并且將清洗液供給所述多個試管。根據(jù)上述構(gòu)造，所述多個試管支架將試管夾持為處于相對于豎 直狀態(tài)傾斜的狀態(tài)，從而每個試管的中心軸線從沿著轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸線的 豎直線方向朝向沿著由試管支架的圓形陣列所形成的圓的切向的水 平線方向傾斜。因此，在清洗液注入步驟中，可以將等量的清洗液供 給到多個試管內(nèi)；在上清液排出步驟中，可以將上清液充足且等量地 從多個試管排出。因而，提高了生物細(xì)胞清洗效果，從而可提供一種 可獲得高可靠性的生物細(xì)胞檢查結(jié)果的生物細(xì)胞清洗離心機(jī)。從下面的描述和說明書的附圖，可以更清楚本發(fā)明的上述特點(diǎn) 和其它特點(diǎn)、以及本發(fā)明的上述效果和其它效果。


下面將基于附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，其中圖1是示出根據(jù)實(shí)施例的生物細(xì)胞清洗離心機(jī)的整體構(gòu)造的剖視圖；圖2是在圖1所示的生物細(xì)胞清洗離心機(jī)所執(zhí)行的血細(xì)胞清洗 過程的各步驟中離心分離器的主要部分的剖視圖；圖3是在圖1所示的生物細(xì)胞清洗離心機(jī)中用于控制電動機(jī)旋 轉(zhuǎn)速度、泵運(yùn)轉(zhuǎn)和磁性元件運(yùn)轉(zhuǎn)的時序圖；圖4是示出構(gòu)成圖1所示生物細(xì)胞清洗離心機(jī)的試管支架的樞 軸線和轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸線之間的關(guān)系的主視圖；圖5是示出構(gòu)成圖1所示生物細(xì)胞清洗離心機(jī)的試管支架的樞 軸線和試管中心軸線之間的關(guān)系的主視圖；圖6是示出在根據(jù)實(shí)施例的清洗液注入步驟中清洗液分配器和 試管之間的關(guān)系的平面圖；圖7是示出在根據(jù)實(shí)施例的上清液排出步驟中清洗液分配器和 試管之間的關(guān)系的平面圖；圖8是在根據(jù)傳統(tǒng)技術(shù)的生物細(xì)胞清洗離心機(jī)中用于控制電動 機(jī)旋轉(zhuǎn)速度、泵運(yùn)轉(zhuǎn)和磁性元件運(yùn)轉(zhuǎn)的時序圖；圖9是示出在包括清洗液分配器和轉(zhuǎn)子的傳統(tǒng)技術(shù)生物細(xì)胞清洗離心機(jī)中生物細(xì)胞清洗轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)的透視圖；圖IO是示出構(gòu)成傳統(tǒng)技術(shù)生物細(xì)胞清洗離心機(jī)的試管支架的樞 軸線和轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸線之間的關(guān)系的主視圖；圖ll是示出構(gòu)成傳統(tǒng)技術(shù)生物細(xì)胞清洗離心機(jī)的試管支架的樞 軸線和試管中心軸線之間的關(guān)系的主視圖；圖12是示出在根據(jù)傳統(tǒng)技術(shù)的清洗液注入步驟中清洗液分配器 和試管之間的關(guān)系的平面圖；以及圖13是示出在根據(jù)傳統(tǒng)技術(shù)的上清液排出步驟中清洗液分配器 和試管之間的關(guān)系的平面圖。
具體實(shí)施方式
下面將參照附圖詳細(xì)地描述本發(fā)明的實(shí)施例。在用于解釋實(shí)施 例的所有附圖中，具有相同功能的部件均使用相同的附圖標(biāo)記并省略 對它們的重復(fù)描述。此外，那些與傳統(tǒng)技術(shù)中的部件具有相同或相似 結(jié)構(gòu)或功能的部件均使用與傳統(tǒng)技術(shù)中的這些部件相同的附圖標(biāo)記。圖1是示出根據(jù)實(shí)施例的生物細(xì)胞清洗離心機(jī)的整體構(gòu)造的剖 視圖，圖2是示出在清洗過程的各步驟中生物細(xì)胞清洗離心機(jī)的試管 支架的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的剖視圖，圖3是示出在根據(jù)實(shí)施例的生物細(xì)胞清洗 離心機(jī)中電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度、泵的運(yùn)轉(zhuǎn)和磁性元件的通電定時的時序 圖。如圖l所示，根據(jù)本發(fā)明的生物細(xì)胞清洗離心機(jī)20包括從上面 看具有四邊形截面的殼體(框架)22以及用于打開或關(guān)閉殼體22上 部的門21。在此殼體22中，組裝有具有驅(qū)動軸(旋轉(zhuǎn)軸)8的電動 機(jī)1以及連接在電動機(jī)1的驅(qū)動軸8上且由電動機(jī)1旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子2。 多個(例如，24個)試管支架3以從上面看呈圓形陣列的形式設(shè)置 在轉(zhuǎn)子2上，從而可樞軸轉(zhuǎn)動。試管支架3由磁性元件構(gòu)成，并且如 圖4所示包括夾持插入部3c，試管4插入夾持插入部中；以及夾 持底部3d，其用于支撐試管4的底部。在每個試管支架3中夾持有 預(yù)先適量裝入諸如紅血球等生物細(xì)胞的試管4。此外，生物細(xì)胞清洗離心機(jī)20包括鎖定裝置7，該鎖定裝置用于將轉(zhuǎn)子2上的試管支架3鎖定在如下狀態(tài)從圖1剖視圖的橫穿方 向來看，g卩，從試管支架3的圓形陣列所形成的圓的切線方向來看， 鎖定在豎直狀態(tài)或者幾乎豎直狀態(tài)(即，與豎直方向形成小角度)。 在此實(shí)施例中，鎖定裝置7由通過磁力吸引和鎖定試管支架3的磁性元件構(gòu)成。鎖定裝置7包括圓盤形的上部磁性件7a、下部磁性件7b 以及放置在上部磁性件7a和下部磁性件7b之間的作為絕緣電導(dǎo)體的 環(huán)形線圈(磁性線圈)7c。這些磁性件7a、 7b和磁性線圈7c固定在 電動機(jī)1的驅(qū)動軸8上，并且與轉(zhuǎn)子2 —體地旋轉(zhuǎn)。控制裝置11通 過一對滑環(huán)7d和7e將電流提供給旋轉(zhuǎn)的磁性線圈7c，從而控制上 部磁性件7a和下部磁性件7b中產(chǎn)生的磁力。當(dāng)通過控制裝置11對 磁性線圈7c供電時，產(chǎn)生磁場，由例如SUS430等磁性材料制成的 后述試管支架3與上部磁性件7a和下部磁性件7b —同形成磁回路。 因此，試管支架3被強(qiáng)有力地吸附在上部磁性件7a和下部磁性件7b (磁性元件7)上。即，通過對磁性線圈7c施加電流，鎖定裝置7 (磁性件7a和7b)起到磁體的作用，并且吸引由磁性件制成的試管 支架3。在此實(shí)施例中，上部磁性件7a的外徑大于下部磁性件7b的 外徑。因此，磁性件7a和7b(磁性元件7)的吸附表面可以以下述 方式吸引試管支架3:試管4相對于豎直線(平行于轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸線的 單一方向)在試管支架3圓形陣列的外圓周方向上以約8度的角度張 開。在此實(shí)施例中，如圖4和圖5所示，試管支架3在夾持試管4 時將試管4夾持在以下述方式相對于豎直狀態(tài)4y傾斜的狀態(tài)試管 4的中心軸線4a (參見圖5)從沿轉(zhuǎn)子2的旋轉(zhuǎn)軸線8a的豎直線方 向4y (與圖4和圖5主視圖中的旋轉(zhuǎn)軸線8a相一致)向沿著由多個 試管支架4的圓形陣列形成的圓的切線方向的水平線方向4x(與圖4 和圖5中的方向3a相一致)傾斜預(yù)定角度0。即，如圖4所示，安 裝在轉(zhuǎn)子2上的試管支架3的樞軸線3a (與圓形陣列的切線方向4x 相一致)和轉(zhuǎn)子2的旋轉(zhuǎn)軸線8a (豎直線方向4y)相互呈直角，并 且試管4所插入的夾持插入部3c以及夾持底部3d的中心軸線3b相 對于樞軸線3a (水平線方向4x)僅以角度e傾斜。也就是說，如圖5所示，試管4的中心軸線4a和轉(zhuǎn)子2的旋轉(zhuǎn)軸線8a (豎直線4y) 之間的位置關(guān)系為扭轉(zhuǎn)關(guān)系，這不同于圖10和圖11所示的中心軸線 4a和旋轉(zhuǎn)軸線8a均處于相同平面上的傳統(tǒng)位置關(guān)系。上述傾斜角度 e設(shè)成例如10度?？梢愿鶕?jù)轉(zhuǎn)子2的旋轉(zhuǎn)速度在5至30度的范圍內(nèi)選擇該傾斜角度e?？扇〉氖?，傾斜角度e設(shè)置在io至15度。此外，在本實(shí)施例中，如圖5和圖6所示，上述試管4(試管支 架3)的中心軸線4a的傾斜度具有傾斜角度e，從而在后述清洗液注 入步驟中，試管4的上部4c在轉(zhuǎn)子2的旋轉(zhuǎn)方向A上位于比試管4 的下部4d更靠前的位置處。此外，在本實(shí)施例中，如圖7所示，在后述上清液排出步驟中， 轉(zhuǎn)子2的旋轉(zhuǎn)方向B被控制成與清洗液注入步驟中的旋轉(zhuǎn)方向A相 反。因此，上述試管支架3的中心軸線3b，即，試管4的中心軸線 4a是傾斜的，從而在后面所述的上清液排出步驟中，試管4的上部 4c在轉(zhuǎn)子2的旋轉(zhuǎn)方向B上位于比試管4的下部4d更靠后的位置處。在清洗過程的后述離心步驟中，在控制裝置11使磁性件7的操 作停止且吸引力被解除的狀態(tài)下，試管支架3受到根據(jù)轉(zhuǎn)子2的高轉(zhuǎn) 速的離心力作用并且朝水平方向樞軸轉(zhuǎn)動。因此，夾持試管4的試管 支架3朝轉(zhuǎn)子圓周的徑向水平方向樞軸轉(zhuǎn)動，在試管支架3的下部接 觸到碗狀物10時傾斜，并且使試管4內(nèi)的例如血細(xì)胞等樣本離心分 離。例如，在磁性元件7的操作停止且吸引力被解除的狀態(tài)下，電動 機(jī)1的轉(zhuǎn)速為3000rpm，當(dāng)試管支架3的下部接觸到碗狀物10時， 試管支架3樞軸轉(zhuǎn)動，使得試管4與豎直線形成的角度變?yōu)榧s40度。 電動機(jī)1由例如感應(yīng)電動機(jī)構(gòu)成，并且轉(zhuǎn)速(旋轉(zhuǎn)速度)可由控制裝 置11控制。此外，生物細(xì)胞清洗離心機(jī)20包括將清洗液5a提給到以圓形 陣列設(shè)置的多個試管4內(nèi)的清洗液分配器5。清洗液分配器5具有與 傳統(tǒng)技術(shù)的清洗液分配器相同的結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)技術(shù)的清洗液分配器如圖 9所示并且在專利文獻(xiàn)JP-2003-337088-A中已被公開。清洗液分配器 5形成在轉(zhuǎn)子2上，從而與配備有以圓形陣列設(shè)置的試管支架3的轉(zhuǎn) 子2 —體地旋轉(zhuǎn)，并且與轉(zhuǎn)子2 —體地構(gòu)成所謂的生物細(xì)胞轉(zhuǎn)子25。與清洗液分配器5相關(guān)聯(lián)地設(shè)置有清洗液供給路徑9，該清洗液 供給路徑9連接至泵6。通過利用控制裝置11將泵6的運(yùn)轉(zhuǎn)電源接 通(ON)，將清洗液5a從外部清洗液箱(未示出)經(jīng)由清洗液供給 路徑9供應(yīng)至位于生物細(xì)胞清洗離心機(jī)20上部的噴嘴9a。在后述清 洗液注入步驟中，從噴嘴9a向下注入的清洗液進(jìn)入到與轉(zhuǎn)子2 —體 高速旋轉(zhuǎn)的清洗液分配器5的中心部分，通過離心力被分配到清洗液 分配器5的外周，被提供給數(shù)目與試管支架3所夾持的試管4的數(shù)目 相同(24個)的流動路徑的每個流動路徑，且從清洗液分配器5的 外周注入口 5b有力地注入到相應(yīng)的試管4內(nèi)。接下來，參照圖2所示清洗過程的每個步驟中離心機(jī)的主要部 分的剖視圖、以及圖3所示離心機(jī)的操作時序圖，描述由生物細(xì)胞清 洗離心機(jī)20執(zhí)行的用于輸血檢查的血細(xì)胞清洗過程的情形。首先，在清洗液注入步驟中，如圖3中的時序圖(1)以及圖2 中各步驟的剖視圖所示，使電動機(jī)l (轉(zhuǎn)子2)加速旋轉(zhuǎn)直至最大轉(zhuǎn) 速(最大旋轉(zhuǎn)速度)達(dá)到3000rpm，從而夾持24個試管4的24個試 管支架3受到離心力作用，在每個試管中裝有適量的例如血細(xì)胞等生 物細(xì)胞。由于清洗液(例如，生理鹽水)5a如上所述利用離心力獲 得動能，所以在加速中途當(dāng)電動機(jī)1的轉(zhuǎn)速達(dá)到約1000rpm時起動 泵，從而將清洗液5a注入到清洗液分配器5內(nèi)。清洗液5a在離心力 的作用下被分配到清洗液分配器5的外周，供給到數(shù)目與試管支架3 所夾持的試管4的數(shù)目相同(24個)的流動路徑的每個流動路徑， 且從分配器5的外周有力地流出。從分配器5注入到試管4內(nèi)的清洗 液5a撞到位于清洗液分配器5外側(cè)的每個試管4的內(nèi)壁上，并且沿 著試管4的壁面朝試管4底部運(yùn)動。該運(yùn)動使存在于試管4底部的生 物細(xì)胞浮起而形成懸浮狀態(tài)。在預(yù)定量的清洗液5a被注入到試管4 內(nèi)之后，利用控制裝置11停止泵6的運(yùn)轉(zhuǎn)，以結(jié)束清洗液注入步驟。在清洗液注入步驟(1)中，根據(jù)本實(shí)施例中試管支架3的安裝 結(jié)構(gòu)，可以抑制注入到多個試管4內(nèi)的清洗液5a的數(shù)量不均一性。艮P，在清洗液注入步驟(1)中，清洗液分配器5和試管4之間 的關(guān)系正如圖6的平面圖(透視圖)所示，其中，從清洗液分配器5流出的清洗液5a，在受到轉(zhuǎn)子2旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的風(fēng)壓以及因?yàn)榭评飱W 利力(Coriolis force)而產(chǎn)生的方向與旋轉(zhuǎn)方向相反的力時在空中飛 行，同時在與旋轉(zhuǎn)方向A相反的方向上彎曲，并且有力地注入到位 于清洗液分配器5外側(cè)的每個試管4內(nèi)。當(dāng)轉(zhuǎn)子2(電動機(jī)1)的轉(zhuǎn) 速為1000rpm時，清洗液5a被注入到清洗液分配器5內(nèi)并且從分配 器5的外周流出。在距離外周注入口 5b約10mm的各試管4附近， 清洗液5a的飛行軌跡彎曲約5度。此外，當(dāng)轉(zhuǎn)子2 (電動機(jī)1)的轉(zhuǎn) 速為3000rpm時，飛行軌跡更加彎曲，在各試管4附近彎曲約30度。此時，如上所述，試管4的中心軸線4a形成以下扭轉(zhuǎn)位置關(guān)系 試管4的上部4c相對于沿著圓形陣列切線的水平線方向4x(樞軸線 3a的方向)處于比試管4的下部4d更靠前的位置，并且試管4設(shè)置 成其傾斜角度6變成5至30度，該角度值與飛出的清洗液5a的彎曲 飛行軌跡的角度相類似。因此，試管上部4c的接受部(開口部)正 對著清洗液5a的注入方向，并且與圖12所示傳統(tǒng)技術(shù)中的處理步驟 中的接受面積相比，在受到風(fēng)壓影響時從清洗液分配器5供給的清洗 液5a的接受面積可以顯著地增大。更可取的是，將傾斜角度e設(shè)置 為10至15度，該角度值接近于清洗液5a彎曲飛行軌跡的角度的平 均值，因而，清洗液5a的注入效果能夠達(dá)到最佳。結(jié)果，清洗液5a在被注入試管4內(nèi)時撞在試管4的內(nèi)壁上，從 而清洗液5a在其動能不降低的情況下使存在于試管4底(下)部的 生物細(xì)胞浮起以形成充分的懸浮狀態(tài)。此外，由于試管4的接受部正 對著清洗液5a的注入方向，所以當(dāng)清洗液5a被注入到試管4內(nèi)時提 供了最高準(zhǔn)確度(注入量)，從而可降低注入到相應(yīng)試管4內(nèi)的清洗 液5a的數(shù)量不均一性。在以上步驟中將適量的清洗液5a供給到試管4之后，由控制裝 置11使泵6停止運(yùn)轉(zhuǎn)，以結(jié)束清洗液注入步驟(1)。隨后，在離心 步驟(2)中，如圖3中的時序圖(2)和圖2中的剖視圖(2)所示， 使高速旋轉(zhuǎn)(例如，在本實(shí)施例中轉(zhuǎn)速為3000rpm)持續(xù)35秒，在 如此高速旋轉(zhuǎn)條件下，浮起的生物細(xì)胞沉淀在試管4的底部4d，例 如血清等不需要的物質(zhì)殘存在上清液中，從而執(zhí)行離心分離。離心分離之后，使電動機(jī)l停止旋轉(zhuǎn)。接下來，在上清液排出步驟(3)中，如圖3中的時序圖(3) 和圖2中的剖視圖(3)所示，利用控制裝置11對環(huán)形線圈7c通電 以使磁性元件7的操作處于ON狀態(tài)。因而，磁性元件7吸引并保持 磁性材料制成的試管支架3。由于如上所述磁性元件7的上部磁性件 7a的外徑稍大于下部磁性件7b的外徑，因此，吸附于磁性元件7上 的試管支架3的表面被保持在所述表面以約8度的角度在徑向上向上 張開的接近基本豎直的狀態(tài)，并且試管支架3旋轉(zhuǎn)。如圖7所示，上清液排出步驟(3)中轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向B與先前 清洗液注入步驟中轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向A相反，并且轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速上升至 約400rpm。然后，試管4內(nèi)的上清液受到由400rpm的旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的 離心力和慣性力的合力方向的力，從而在試管4的內(nèi)壁面上上升。應(yīng) 注意的是，此步驟中的旋轉(zhuǎn)方向B不同于圖13中所示的傳統(tǒng)技術(shù)中 的旋轉(zhuǎn)方向A。根據(jù)本實(shí)施例的上清液排出步驟(3)，如圖7所示，由于試管 4的中心軸線4a與旋轉(zhuǎn)軸線豎直方向4y (或轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸線8a)形成 如下扭轉(zhuǎn)位置關(guān)系即，試管4的上部4c處于比試管4的下部4d 更靠后的位置，所以試管4的開口部4c沿著離心力和慣性力的合力 方向傾斜。結(jié)果，上清液可以經(jīng)過試管4的壁面上的最短路徑到達(dá)開 口部4c。因此，上清液以最短的時間排到外面，只有存在于試管4 的底部4d的例如紅血球等生物血胞照樣留在底部，各試管4內(nèi)的上 清液殘留量減少，并且上清液排出步驟(3)的處理時間與圖13所示 的傳統(tǒng)技術(shù)相比明顯地縮短。上清液排出步驟之后，在搖動步驟(4)中，如圖3中的時序圖 (4)和圖2中的剖視圖(4)所示，轉(zhuǎn)子1逐漸地交替地重復(fù)進(jìn)行 旋轉(zhuǎn)和停止。因此，試管支架3由于旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力而朝著外圓 周方向搖動，并且隨著電動機(jī)的停止而撞擊磁性元件7，從而搖動 試管支架3，并且產(chǎn)生使沉淀且凝固在試管4底部的細(xì)胞凝塊松散 開的效果。上述清洗步驟(1)到搖動步驟(4)形成一個清洗循環(huán)。通過重復(fù)此清洗循環(huán)3至4次，可以清洗試管4內(nèi)的例如紅血球等生物細(xì) 胞，并且可以更完全地分離和除移例如抗體等異物。根據(jù)上述內(nèi)容可清楚地了解，根據(jù)該實(shí)施例，如圖6和圖12所 示，在清洗循環(huán)的清洗液注入步驟中，與傳統(tǒng)情形相比，可降低清洗 液注入量的不均一性。此外，由于還可增加所注入的清洗液的動能， 所以存在于試管4底部的生物細(xì)胞可浮起以形成充分懸浮的狀態(tài)。此外，根據(jù)本實(shí)施例，如圖7和圖13所示，在上清液排出步驟 中，與傳統(tǒng)情形相比，可以在更短的時間內(nèi)將更多上清液排出試管， 從而可降低留存在多個試管4內(nèi)的上清液量的不均一性。由于根據(jù)上述結(jié)構(gòu)可以使清洗效果變得相同，所以可以提供具 有良好清洗特性和高可靠性的生物細(xì)胞清洗離心機(jī)。此外，由于可以 降低清洗液的使用量和減少清洗循環(huán)的次數(shù)，所以可以提供節(jié)省資 源、節(jié)省能量和縮短檢查時間的生物細(xì)胞清洗離心機(jī)。在上述實(shí)施例中，試管支架3的中心軸線3b的傾斜角度e是通 過使試管4的夾持部分3c、 3d部分地傾斜而形成的。但是，在不使 夾持部分3c部分地傾斜的情況下，通過使多個試管支架3的各樞軸 線3a相對于水平軸線傾斜，可以將試管支架3安裝在轉(zhuǎn)子2上，從 而可以在所有試管支架3的中心軸線均傾斜的狀態(tài)下樞軸轉(zhuǎn)動。本申請要求2007年6月21日提交的日本專利申請 No.2007-163559的優(yōu)先權(quán)，該日本專利申請的全部內(nèi)容以引用的方式 并入本文。雖然本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)參照實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了描述，但 本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施例，在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的前提 下，可以對本發(fā)明進(jìn)行各種變化及修改。
權(quán)利要求
1.一種生物細(xì)胞清洗離心機(jī)，包括具有驅(qū)動軸的電動機(jī)；轉(zhuǎn)子，其與所述驅(qū)動軸接合，以便由所述電動機(jī)旋轉(zhuǎn)；多個支架，其以圓形陣列的形式安裝在所述轉(zhuǎn)子上，以便與所述轉(zhuǎn)子一同旋轉(zhuǎn)，所述多個支架夾持多個試管，從而可朝著所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)徑向樞軸轉(zhuǎn)動；清洗液分配器，其安裝在所述轉(zhuǎn)子上以便與所述轉(zhuǎn)子一同旋轉(zhuǎn)，并且將清洗液供給所述多個試管；鎖定裝置，其鎖定所述多個支架，從而使所述多個試管相對于所述旋轉(zhuǎn)徑向處于豎直狀態(tài)；以及控制器，其控制所述電動機(jī)和所述鎖定裝置，其中，所述多個支架構(gòu)造成夾持所述多個試管，從而使所述多個試管的中心軸線從所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸方向朝向旋轉(zhuǎn)切向傾斜。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物細(xì)胞清洗離心機(jī)，其中， 所述控制器執(zhí)行如下過程(1) 注入過程在旋轉(zhuǎn)所述轉(zhuǎn)子的同時利用所述清洗液分配器 將所述清洗液注入到所述多個試管中；(2) 離心過程通過旋轉(zhuǎn)所述轉(zhuǎn)子將所述多個試管內(nèi)的浮動細(xì) 胞沉淀在試管底部；以及(3) 上清液排出過程通過在利用所述鎖定裝置將所述多個支 架鎖定在豎直狀態(tài)的同時旋轉(zhuǎn)所述轉(zhuǎn)子，將所述多個試管內(nèi)的 清洗液的上清液排出。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的生物細(xì)胞清洗離心機(jī)，其中， 所述轉(zhuǎn)子在所述離心過程中以第一旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)， 所述轉(zhuǎn)子在所述注入過程中以第三旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)，并且 所述第一旋轉(zhuǎn)速度比所述第三旋轉(zhuǎn)速度高。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的生物細(xì)胞清洗離心機(jī)，其中，所述轉(zhuǎn)子在所述上清液排出過程中以第二旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)，并且 所述第二旋轉(zhuǎn)速度比所述第一旋轉(zhuǎn)速度低。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的生物細(xì)胞清洗離心機(jī)，其中， 所述轉(zhuǎn)子在所述注入過程中沿第一方向旋轉(zhuǎn)，并且 所述轉(zhuǎn)子在所述上清液排出過程中沿與所述第一方向相反的第二方向旋轉(zhuǎn)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的生物細(xì)胞清洗離心機(jī)，其中， 在所述注入過程中，每個支架將所述試管夾持為傾斜的，從而使所述試管的上端在所述旋轉(zhuǎn)切向上處于比所述試管的下端更靠前 的位置。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的生物細(xì)胞清洗離心機(jī)，其中， 在所述上清液排出過程中，每個支架將所述試管夾持為傾斜的，從而使所述試管的上端在所述旋轉(zhuǎn)切向上處于比所述試管的下端更 靠后的位置。
8. —種生物細(xì)胞清洗轉(zhuǎn)子，包括 轉(zhuǎn)子；多個支架，其以圓形陣列的形式安裝在所述轉(zhuǎn)子上以便與所述 轉(zhuǎn)子一同旋轉(zhuǎn)，并且夾持多個試管，從而朝著所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向傾 斜且可以朝著所述轉(zhuǎn)子的徑向樞軸轉(zhuǎn)動；以及清洗液分配器，其安裝在所述轉(zhuǎn)子上以便與所述轉(zhuǎn)子一同旋轉(zhuǎn)， 并且將清洗液供給所述多個試管。
全文摘要
本發(fā)明提供一種生物細(xì)胞清洗離心機(jī)和用于該離心機(jī)的生物細(xì)胞清洗轉(zhuǎn)子，所述生物細(xì)胞清洗離心機(jī)包括電動機(jī)；由所述電動機(jī)旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子；多個支架，其安裝在所述轉(zhuǎn)子上并且夾持多個試管，從而可朝著所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)徑向樞軸轉(zhuǎn)動；清洗液分配器，其安裝在所述轉(zhuǎn)子上，以將清洗液供給多個試管；鎖定裝置，其鎖住多個支架，從而使所述多個試管相對于所述旋轉(zhuǎn)徑向處于豎直狀態(tài)；以及控制器，其控制所述電動機(jī)和所述鎖定裝置，其中，所述多個支架構(gòu)造成夾持所述多個試管，從而使所述多個試管的中心軸線從所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸方向朝向旋轉(zhuǎn)切向傾斜。
文檔編號B04B13/00GK101327467SQ20081012526
公開日2008年12月24日 申請日期2008年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月21日
發(fā)明者山田健二 申請人:日立工機(jī)株式會社