(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転中の遠心ローター上の容器に外部より液体を注入することにより、容器内の液体の占める体積を増加させて、容器内の気圧を上昇させるように構成した加圧用容器を用いて、該加圧用容器と連通している遠心ローター上の流路に球体からなる逆流防止弁を備えた弁機構を設け、該容器内に液体を注入することにより生じる容器内の上昇気圧により、該逆流防止弁の球体を、その逆流防止機能の保持可能な位置から流路を開放させる位置に移動させて、逆流防止機能を喪失させることにより、流路を双方向へ流通可能に形成することを特徴とする遠心ローター上の流路に設けた逆流防止弁の開閉機能の調節方法。
【請求項２】
回転中の遠心ローター上の容器に外部より液体を注入することにより、容器内の液体の占める体積を増加させて、容器内の気圧を上昇させるように構成した加圧用容器を用いて、該加圧用容器と連通している遠心ローター上の流路に球体からなる逆流防止弁を備えた弁機構を設け、該容器内に液体を注入することにより生じる容器内の上昇気圧により、該逆流防止弁の球体を、その逆流防止機能の保持可能な位置から流路を開放させる位置に移動させて、逆流防止機能を喪失させ、流路を双方向へ流通可能に形成した後、遠心ローターの回転数を低減又は回転を停止することにより、流路を開放させる位置に移動している上記逆流防止弁の球体に加わる遠心力と重力との合力の方向を変え、逆流防止弁の球体を流路の元の位置に移動復帰させて、逆流防止機能を回復させることを特徴とする遠心ローター上の流路に設けた逆流防止弁の開閉機能の調節方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体成分の分離、精製、分析に係わる分野にあって、遠心ローター上の流路に設けた逆流防止弁の開閉機能の調整方法に関し、さらに詳しくは、ローター上に配設された加圧用容器に外部より液体を適時に注入し、ローター上の試料容器内を加圧することによって、容器内の液体試料を他の容器に圧出移送する方法において、加圧用容器と連通している遠心ローター上の流路に逆流防止弁を設け、ローターの回転中に逆流防止弁の働きを調節する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
遠心ローターを用いて液体試料の分離、精製、分析等を実施する場合には、一般的には、その行程において遠心ローターを一旦停止させ、遠心分離された成分を分取する等の用手操作を採用している。また、特許第１１２４１７３号の発明のように、遠心ローター上に配設された容器内の液体成分の分取、排出方法及び特許第１１３５８８８号の発明のように、液体成分の分離、混合装置と分離・混合・排出装置並びに登録実用新案第２１４７９１７号の考案のように、液体成分の分離、精製、分析用ローター等により、ローターの回転を停止させることなく、自動的に液体試料の分離、精製、分析等を可能にした技術が知られている。
【０００３】
更に、特許第３２６３６６６号の発明のように、回転中の遠心ローター上の容器に外部より液体を注入して、容器内の気圧を上昇させるように構成した加圧用容器（或いは容器内の気圧を低下させるように構成した減圧用容器）と連通している遠心ローター上の試料容器内の液体試料を圧出（吸引）して遠心ローター上の他の容器内に移送することを可能にした技術が知られている。
【０００４】
上記従来技術では、流路の一部に液体を注入し、液体の水圧によりこの流路を介しての試料溶液の逆流を防止することが可能であることが示唆されている。
然しながら、この場合、液体を注入されてはじめて逆流防止の機能が順次形成されるものであり、遠心ローターの運転開始当初より、流路の要所に逆流の防止機能を持たせたり、逆流防止の機能を調節させるためには著しく複雑な構成が必要である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の問題を解決することを課題として研究開発されたもので、遠心ローターの回転中に球体からなる逆流防止弁の働きを容易に変更できる方法を提供することを目的とする。
さらに詳しくは、遠心ローターの回転中に、遠心ローター上の球体からなる逆流防止弁の球体を流路の別の位置に移動させることにより、流路の逆流防止機能を喪失させて、気体の逆方向への流通を可能にしたり、また、逆流防止弁を流路の元の位置に移動復帰させて、弁の逆流防止機能を回復させる等、逆流防止弁としての機能を調節する方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決し、その目的を達成する手段として、本発明は、回転中の遠心ローター上の容器に外部より液体を注入することにより、容器内の液体の占める体積を増加させて、容器内の気圧を上昇させるように構成した加圧用容器を用いて、該加圧用容器と連通している遠心ローター上の流路に球体からなる逆流防止弁を備えた弁機構を設け、該容器内に液体を注入することにより生じる容器内の上昇気圧により、該逆流防止弁の球体を、その逆流防止機能の保持可能な位置から流路を開放させる位置に移動させて、逆流防止機能を喪失させることにより、流路を双方向へ流通可能に形成することを特徴とする遠心ローター上の流路に設けた逆流防止弁の開閉機能の調節方法を提供するものである。
【０００７】
また、上記の課題を解決し、その目的を達成する手段として、本発明は、回転中の遠心ローター上の容器に外部より液体を注入することにより、容器内の液体の占める体積を増加させて、容器内の気圧を上昇させるように構成した加圧用容器を用いて、該加圧用容器と連通している遠心ローター上の流路に球体からなる逆流防止弁を備えた弁機構を設け、該容器内に液体を注入することにより生じる容器内の上昇気圧により、該逆流防止弁を、その逆流防止機能の保持可能な位置から流路を開放させる位置に移動させて、逆流防止機能を喪失させることにより、流路を双方向へ流通可能に形成した後、遠心ローターの回転数を低減又は回転を停止することにより、流路を開放させる位置に移動している上記逆流防止弁に加わる遠心力と重力との合力の方向を変更し、逆流防止弁を流路の元の位置に移動復帰させて、逆流防止機能を回復させることを特徴とする遠心ローター上の流路に設けた逆流防止弁の開閉機能の調節方法を提供するものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係わる遠心ローター上の流路に設けた逆流防止弁の開閉機能の調節方法の実施の形態を添付図面に示す装置例に基づいて説明する。
【０００９】
本発明に係る上記の方法を実施するための装置は、この実施の形態では、大別して、図１、図２に示すように上面中央部に円筒状の液分配器ＤＴを設けた遠心ローターＲと、該液分配器ＤＴの内側に液体を供給するための液体の注入ポンプＰＵと、遠心ローターＲ上において、該液分配器ＤＴから連通連設した液体の供給パイプＰと、該液体の供給パイプＰから直接乃至間接的に連通連設した多数のパイプＰ１〜Ｐ２５からなる液体の流路ＦＷと、多数のパイプＰ１〜Ｐ２５のうちの複数の所要のパイプＰ２、Ｐ５、Ｐ８、Ｐ１１、Ｐ１４、Ｐ１７、Ｐ２０の先端側に配設した加圧器として機能する複数の加圧用容器１ａ〜１ｇと、上記流路ＦＷの所要個所に配設した、詳述後記する液体の逆流防止弁Ｖからなる弁機構から構成されている。なお、符号Ａｘは遠心ローターＲの回転軸、ＲＥは遠心ローターＲの外縁を示すものである。
【００１０】
上記の構成において、モーターＭにより回転する遠心ローターＲの回転中に、図１に略示するように、上記注入ポンプＰＵから液体を注入すると、液体は回転している液分配器ＤＴに入る。液分配器ＤＴと共に回転するこの液体は遠心力の働きで、パイプＰ、液受け４、パイプＰ１、パイプＰ２を通り容器１に流入する。
【００１１】
上記の容器１は、遠心ローター上に配設された、第１の加圧器として機能する加圧用容器１ａ、第二の加圧器として機能する加圧用容器１ｂ、第三の加圧器として機能する加圧用容器１ｃ、第四の加圧器として機能する加圧用容器１ｄ、第五の加圧器として機能する加圧用容器１ｅ、第六の加圧器として機能する加圧用容器１ｆ、第七の加圧器として機能する加圧用容器１ｇを構成するものであって、図２は、該各加圧用容器１ａ〜１ｇのそれぞれを直列に配置し、且つ、各加圧用容器１ａ〜１ｇの各別に従属する容器、及び次に述べる逆流防止弁Ｖ等のローター円周上での連通様態を直線上に展開して示したものである。
【００１２】
次に、上記流路ＦＷの所要個所に配設した逆流防止弁Ｖの弁機構について説明する。
図３は、本発明の方法で使用する逆流防止弁Ｖの弁機構の一例を示す説明図であって、この実施の形態では、弁収容部Ｃ内の二個所に収容された二つの逆流防止弁形成部Ａ、Ｂから構成されており、一方の形成部Ａは、弁箱Ｖ１内に対設した例えばシリコンゴム製の円筒体からなる弁座Ｖ２、Ｖ３と、該弁座Ｖ２、Ｖ３の間のスペース（後述する流路ＰＶ２）内に収容した球体５ａから構成されており、一方の弁座Ｖ２に気体が流入する流路ＰＶ１を設けると共に、他方の弁座Ｖ３に気体が流出する流路ＰＶ３を設け、両流路ＰＶ１、ＰＶ３の間に上述したスペースからなる流路ＰＶ２が設けてある。
【００１３】
また、上記他方の逆流防止弁形成部Ｂは、弁箱Ｖ４内において、上記一方の形成部Ａの近傍に、例えばシリコンゴム製の円筒体からなる弁座Ｖ５と、該弁座Ｖ５の上部及び側部に延びるスペース（後述する流路ＰＶ４）内に収容した球体５ｂと、図３に向って上記弁座Ｖ５の上方側部に、弁座Ｖ５上に位置している球体５ｂを移動させて、流路を開放させるために凹設した球体５ｂの位置移動用の窪み部６と、該窪み部６の近設に突設した、球体５ｂの逸出防止部材７とから構成されており、上記のように構成された逆流防止弁形成部Ａ、Ｂは、一方の形成部Ａの流路ＰＶ２と他方の形成部Ｂの流路ＰＶ４とを連通可能に連設した流路ＰＶ５により連通されている。
【００１４】
以下、上記のように構成した逆流防止弁Ｖからなる弁機構を遠心ローターＲ上の前記流路ＦＷに配設した本発明の該逆流防止弁Ｖの開閉機能の調節方法をまじえて、気体の流れについて説明し、逆流防止弁Ｖの開閉機能の調節方法の詳細については、後に総括的に説明する。
【００１５】
図１及び図２に示すように、回転中の遠心ローターＲに注入された液体が、液分配器ＤＴ、液供給パイプＰ、液受け４、パイプＰ１、パイプＰ２を経て容器１（加圧用容器１ａ）に入ると、加圧用容器１ａ内の気体は圧縮されて内圧が上昇する。
【００１６】
加圧用容器１ａ内の圧縮された気体はパイプＰ３を通り容器２ａに圧出されるが、容器２ａに連通するパイプＰ２２（第１の逆流防止弁Ｖ（Ｖａ）の流路ＰＶ４に連通している。）は、逆流防止弁Ｖ（Ｖａ）の球体５ｂが弁座Ｖ５に圧接されて閉塞され、パイプＰ２３は容器２ｃの液体Ｅ２および容器２ａの液体Ｅ１の水圧により閉塞（逆流防止）されているため、容器２ａの水位Ｌ２以上の液体Ｅ１は唯一の流通可能なパイプＰ２４を介して容器２ｂへ移送（排出）される。
【００１７】
一方、ポンプＰＵから注入された液体が加圧用容器１ａを満たした後、水位Ｌ１に達すると、液はパイプＰ４、パイプＰ５を経て次の加圧用容器１ｂに入り、加圧用容器１ｂ内の気体を圧縮し内圧を上昇させる。
【００１８】
加圧用容器１ｂ内の圧縮された気体はパイプＰ６を通り、逆流防止弁Ｖ（Ｖａ）の球体５ａ、５ｂを押圧して弁座Ｖ２、Ｖ５から離れることにより、逆流防止弁Ｖ（Ｖａ）内に圧入され、逆流防止弁Ｖ（Ｖａ）を通過し、パイプＰ２２、試薬容器２ａ、パイプＰ２４（パイプ２４の容器２ａ内の先端は水位Ｌ２の水面近くに開放されているため）、容器２ｂを経て外部に排出される(少量は、パイプＰ１２、加圧用容器１ｄ、パイプＰ１１、パイプＰ１３、パイプＰ１６、パイプＰ１９を経由して外部に放出される）。その間、逆流防止弁Ｖ（Ｖａ）を構成する弁箱Ｖ１内の球体５ａは弁座Ｖ３に圧接されると共に、弁箱Ｖ４内の球体５ｂを流路ＰＶ４の別の位置に設けた窪み部６に移動させ、弁機構における、流路の逆流防止機能を喪失させる。
【００１９】
ポンプＰＵから注入される液体が加圧用容器１ａおよび加圧用容器１ｂを満たした後、溢れた液がパイプＰ７、パイプＰ８を経て加圧用容器１ｃに入ると、加圧用容器１ｃ内の気体が圧縮され内圧が上昇する。
【００２０】
加圧用容器１ｃ内の圧縮された気体はパイプＰ９を通り容器２ｃに圧出される。加圧用容器１ｃに注入された液体の量が十分大であるように設定されているので、容器２ｃ内の液体Ｅ２の全量（パイプ２３の先端が容器２ｃの底部に開放されている場合）は容器２ａの底部に噴出され、容器２ａの水位Ｌ２以下の液体Ｅ１と混和し、更に、噴出する気体によって撹拌される。
その際、容器２ａに移送される液体Ｅ２の体積は、容器２ａの収容可能な容積より充分小さく設定されており、また、パイプ２２は逆流防止弁Ｖ（Ｖａ）（逆流防止機能を喪失している）、パイプＰ１２、加圧用容器１ｄ、パイプＰ１１、パイプＰ１３、パイプＰ１６、パイプＰ１９を経由して外部に開放されているため、容器２ａの内圧は上昇せず、液体Ｅ１、液体Ｅ２の混合液はパイプ２４より排出しない。
【００２１】
ポンプＰＵから注入される液体が加圧用容器１ａ、加圧用容器１ｂおよび加圧用容器１ｃを満たした後、溢れた液がパイプＰ１０、パイプＰ１１を経て加圧用容器１ｄに入ると、加圧用容器１ｄ内の気体が圧縮され内圧が上昇する。
【００２２】
このとき、パイプＰ１２から第２の逆流防止弁Ｖ（Ｖｂ）への流路は閉塞されているため、加圧用容器１ｄ内の圧縮された気体はパイプＰ１２、第１の逆流防止弁Ｖ（Ｖａ）、パイプＰ２２を経て試薬容器２ａに導かれ、パイプＰ３およびパイプＰ２３はそれぞれ容器１ａおよび容器１ｃの水圧により閉塞されているため、試薬容器２ａの内圧を上昇させ、試薬容器２ａ内の水位Ｌ２以上の液体Ｅ１、液体Ｅ２の混合液は唯一の流通可能なパイプＰ２４を介して容器２ｂへ移送（排出）される。
【００２３】
更に、ポンプＰＵからの液体の注入を続けると、加圧用容器１ｅ、加圧用容器１ｆ、加圧用容器１ｇが順次液体で満たされ、これらの各加圧用容器は、それぞれ加圧用容器１ｂ、加圧用容器１ｃ、加圧用容器１ｄと同様の仕事をする。
すなわち：
（１）加圧用容器１ｂと加圧用容器１ｅより圧出される気体は、それぞれ第１の逆流防止弁Ｖ（Ｖａ）および第２の逆流防止弁Ｖ（Ｖｂ）の弁機構としての作用を変え、流路の逆流防止機能を喪失させる。
（２）加圧用容器１ｃと加圧用容器１ｆより圧出される気体は、それぞれ試薬容器２ｃ内の液体Ｅ１および試薬容器２ｄ内の液体Ｅ２を試薬容器２ａに移送する。
（３）加圧用容器１ｄと加圧用容器１ｇより圧出される気体は試薬容器２ａ内の水位Ｌ２以上の液体をパイプＰ２４を介して容器２ｂへ移送（排出）させる。
【００２４】
一つの試薬容器（本発明の引用では試薬容器２ａ）に試料を入れ、遠心ローターの回転により遠心し、その遠心上清を廃棄し、沈殿部分に別の試薬（液体Ｅ１）を加え撹拌して、これを遠心し、その遠心上清を廃棄し、沈殿部分にまた別の試薬（液体Ｅ２）を加え撹拌して、これを遠心し、その遠心上清を廃棄して沈殿試料を得ることを例にして、本発明の実施の形態を示した。
さらに本発明の実施の形態では、加圧用容器１ｂ、加圧用容器１ｃ、加圧用容器１ｄ、試薬容器２ｃ、逆流防止弁Ｖ（Ｖａ）を一組として、沈殿部分に試薬を加え、撹拌して、これを遠心し、その遠心上清を廃棄、一連の操作の手順を示している。
同様の組を直列に連結することによって、順次、同様の行程を繰り返すことができるのは、本発明の逆流防止弁とその調節機構の開発に拠るものである。
【００２５】
最後に、総括的に本発明で使用する逆流防止弁Ｖ（Ｖａ）の開閉機能の調節方法を、加圧用容器１ｂと逆流防止弁Ｖ（Ｖａ）の流路ＰＶ１を連通し、遠心ローターＲを回転している場合について説明する。
【００２６】
（１）逆流防止弁Ｖ（Ｖａ）を装着した遠心ローターＲの回転を開始すれば、図３に示すように、逆流防止弁Ｖ（Ｖａ）に矢印の方向の遠心力ｆが作用し、球体５ａ、５ｂは、それぞれの弁座Ｖ２、Ｖ５に圧接される。
【００２７】
（２）回転する遠心ローターＲ上の加圧用容器１ｂに液体を注入して容器の内圧を上昇させると、逆流防止弁Ｖ（Ｖａ）の流路ＰＶ１から逆流防止弁Ｖ（Ｖａ）に気体が圧入され、球体５ａは弁座Ｖ２から離れて弁座Ｖ３に圧接されると共に、球体５ｂは流路ＰＶ１、流路ＰＶ５に圧入された気体に押されて窪み部６の位置に移動し、流路ＰＶ５と流路ＰＶ４を開通する。
【００２８】
（３）加圧用容器への液体の注入が停止すると、遠心ローターＲが回転している限り、球体５ｂは窪み部６の位置に留まり、球体５ａは元の位置に復帰して弁座Ｖ２に圧接し、流路ＰＶ３、流路ＰＶ２、流路ＰＶ５、流路ＰＶ４を開通し、該流路の間では矢印Ａ１の方向ならびに矢印Ａ２の方向への（双方向への）気体の流通が可能となる（逆流防止機能を喪失する）。
【００２９】
（４）加圧用容器への液体の注入を停止し、かつ、ローターの回転を減速すると、流路ＰＶ４中の窪み部６内に位置している球体５ｂに加わる遠心力と重力の合力の方向が変わり（ローターの回転を停止した場合は、合力の方向と力の大きさは重力のそれと一致する）、球体５ｂは流路ＰＶ４の底部に移動復帰し、さらに再び、遠心ローターＲの回転を加速すると球体５ｂは弁座Ｖ５に圧接して逆流防止機能を回復する。
【００３０】
本発明は、上記のように、遠心ローター上の流路の一部に、独自の構成と機能を備えた逆流防止弁を設置し、逆流防止弁が遠心ローター上に設けられているという特徴を生かして、その逆流防止弁の開閉機能を調節するものである。
【００３１】
以上、本発明の主要な実施の形態について説明したが、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではなく、発明の目的を達成でき且つ発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の設計的な手段の変更が可能である。
【００３２】
【発明の効果】
本発明は回転中のローターを停止させることなく、また、用手操作によることなく、試料の微生物汚染を完全に防止しながら、安全かつ自動的に、液体成分の分離、精製、分析等を行うことを可能とする遠心ローター上の容器内の液体試料を該ローター上の他の容器内に移送する分野において、ローターに配設された逆流防止弁を、ローターの回転中に開閉調節する方法を提供するものである。換言すれば、回転中に流路の指向性を変更する方法を提供するもので、その応用範囲は広く、医学、薬学、生物学等の領域にわたるものであり、その効果の幾つかを次に示す。
【００３３】
１）培養細胞の分離精製を自動的に微生物の汚染を防止しながら行なうことができる。
２）血液成分の分画を自動的に微生物の汚染を防止しながら行なうことができる。
３）有機溶媒を用いるＤＮＡ等の分離精製を自動的に微生物の汚染を防止しながら行なうことができる。
４）流路に、ローター回転中に調節可能な逆流防止弁を設けたことによって、上記１）、２）、３）の効果を一層向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる方法を実施する装置において、液体の供給状態の基本構成を示す概略説明図である。
【図２】本発明の方法を実施するための装置を直線上に展開した状態における説明図である。
【図３】本発明で使用する逆流防止弁の内部構成と作用を示す説明図である。
【符号の説明】
Ｒ  遠心ローター
Ａｘ  回転軸
ＲＥ  外縁
Ｍ  モーター
ＤＴ  液分配器
ＰＵ  液体の注入ポンプ
Ｐ  液体の供給パイプ
Ｐ１〜Ｐ２５  パイプ
ＦＷ  流路
１  加圧用容器
１ａ〜１ｇ  加圧用容器
４  液受け
Ｖ  逆流防止弁
Ｖ（Ｖａ）  第１の逆流防止弁
Ｖ（Ｖｂ）  第２の逆流防止弁
Ｃ  弁収容部
Ａ  逆流防止弁形成部
Ｂ  逆流防止弁形成部
Ｖ１・Ｖ４  弁箱
Ｖ２・Ｖ３・Ｖ５  弁座
５ａ  球体
ＰＶ１〜ＰＶ５  流路
５ｂ  球体
６  窪み部
２ａ〜２ｄ  容器
Ｅ１〜Ｅ３  液体
ｆ  遠心方向
ｇ  重力方向
ｗ  液の排出
【図１】
0003686388.tif 000002
【図２】
0003686388.tif 000003
【図３】
0003686388.tif 000004