(57)【要約】本発明は、一般に複数の分離された成分の中の少なくとも一つを試料管（２００）に取り分けられた分離された試料から吸入を用いずに収集する分別装置（１００）に関する。前記分別装置（１００）は、前端にヘッド表面（１１５）を有するヘッド（１００）を備えている。ヘッド（１１０）は、摺動可能なシールを試料管（２００）の内面と形成するように構成されている。収集ポート（１３０）がヘッド表面（１１５）の前方に配置され、流体通路（１３５）が収集ポート（１３０）と流体連通していて、試料管（２００）から試料容器（２３０）への流体輸送を可能にするように構成され配置されている。前記分別装置（１００）は、収集ポート（１３０）と流体連通している弁（３３０）を有し、収集ポート（１３０）の管（２００）内の試料に対する位置に基づいて弁（３３０）を作動させるように構成され配置された弁制御器（３５０）を備えている。
2005504624.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料管内に取り分けられた試料の少なくとも一部を収集するための分別装置であり、前端に表面を有し、試料管の内面と摺動可能なシールを形成するように構成されたヘッド、前記ヘッドの表面の前方に配置された収集ポート、及び収集ポートと流体連通しており、試料管から試料容器への流体輸送を可能にするように構成され配置された流体通路を備える分別装置。
【請求項２】
前記ヘッドのヘッド表面は、試料管内部に配置され、プレナム空間がヘッドの前方に画成され、少なくともある程度は、ヘッド表面、収集ポート及び試料管の内面によって囲まれている請求項１の分別装置。
【請求項３】
前記ヘッドは、予め定められた横断面積を有する試料管と共に用いるように構成され、収集ポートは、予め定められた収集ポート横断面積を有し、試料管の横断面積対収集ポートの横断面積の比は、１：１０００〜１：１０の範囲にある請求項１の分別装置。
【請求項４】
試料管の横断面積対収集ポートの横断面積の比が１：２５〜１：１００の範囲にある請求項３の分別装置。
【請求項５】
収集ポートがヘッドの中央から中心を外れて配置されている請求項１の分別装置。
【請求項６】
収集ポートがヘッドの中央に配置されている請求項１の分別装置。
【請求項７】
収集ポートは、試料管から試料を収集する間、ヘッド表面が試料に触れないように構成され配置されている請求項１の分別装置。
【請求項８】
試料管内に取り分けられた試料の少なくともある一部分を収集するための分別システムであって、前端に表面を有し、試料管の内面と摺動可能なシールを形成するように構成されたヘッド、前記ヘッドの表面の前方に配置された収集ポート収集ポートと流体連通している弁、及び前記弁が試料管内に配置された試料に関する収集ポートの位置に少なくともある程度基づいて弁を作動するように構成されて配置された弁制御器を備える分別システム。
【請求項９】
前記弁は、試料管からの試料の流れを一つ以上の試料容器に選択的に向けるように構成されて配置されている請求項８の分別システム。
【請求項１０】
前記ヘッドに接続された駆動装置をさらに備え、前記駆動装置は試料管に関してヘッドを動かすように構成されて配置されている請求項８の分別システム。
【請求項１１】
前記弁と動作連通している位置検出装置を更に備え、位置検出装置は、試料管に取り分けられた試料に対する収集ポートの位置に、少なくともある程度、基づいて収集ポート位置信号を生成でき、前記弁の動作は、収集ポート位置信号に、少なくともある程度、基づいている請求項８の分別システム。
【請求項１２】
前記ヘッドに接続された駆動装置を更に備え、前記駆動装置は試料管に対してヘッドを動かすように構成されて配置されている前記位置検出装置は、駆動装置と動作連通しており、前記駆動装置の動作は、収集ポート位置信号に、少なくともある程度、基づいている請求項１１の分別システム。
【請求項１３】
前記位置検出装置は、収集ポート位置信号を生成できるビデオ・カメラからなる請求項１２の分別システム。
【請求項１４】
試料管に入っている試料の少なくとも一部分を収集する方法であって、試料管の内面と摺動可能なシールを形成するように構成されたヘッド、前記ヘッドの前方に配置された収集ポート、及び前記収集ポートと流体連通をしている流体通路を設けるステップ、前記ヘッドと前記収集ポートを試料管の中へ試料の少なくとも一部分が前記収集ポートと前記流体通路を通して一つ以上の試料容器に運ばれるまで進めるステップを含み、前記流体通路は、前記試料管から一つ以上の試料容器への流体輸送を可能にするように構成されて配置されていることを特徴とする試料分別収集方法。
【請求項１５】
流体通路と流体連通している弁を備え、前記弁は試料の流れを試料管から一つ以上の試料容器の少なくとも一つへ選択的に向けるように構成されて配置され、試料の少なくとも一部分を一つ以上の試料容器の少なくとも選択された一つの中へ向ける弁を作動させるステップをさらに備える請求項１４の方法。
【請求項１６】
弁につながれて弁の作動を指示する位置検出装置を設けるステップ及び弁を収集ポート位置信号に、少なくともある程度、基づいて作動させるステップをさらに備え、前記位置検出装置は、少なくとも試料管に配置された試料に対する収集ポートの位置に、少なくともある程度、基づいて収集ポート位置信号を生成できる請求項１５の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液体試料の分別の分野に関する。特に、本発明は、例えば遠心分離機で分離した生物学的試料から、選択可能な成分の収集に関する。
【背景技術】
【０００２】
本出願のこのセクション又はすべてのセクションにあるどの参考文献の引用又は確認も、そのような文献が本発明に従来技術として利用可能であると解釈されるべきではない。
【０００３】
多くの場合に、被験者の健康の状態の指標は、被験者の血液の成分を分析することによって求められる。そのような診断検査は、分離されていない血液試料を用いて行われてもよいし、又は血液試料の分離された成分について行われてもよい。
【０００４】
血液の４主要成分は、血清、血小板、白血球（ＷＢＣ）及び赤血球（ＲＢＣ）である。各血液成分は、他の血液成分の密度と異なり、重力の作用の下で自然に分離する密度を有する。沈降時間（血液試料を４主要成分に分離するために必要な時間）は、遠心分離機の中で血液試料を回転させることによって短くできる。その場合、遠心分離機によって作られる高い遠心力によって血液試料の中の成分を重力の作用の下でより迅速に分離する。
【０００５】
回された血液試料は、血液の４主要成分に対応する４つのバンドに分かれる。最低密度（血清）の成分は、回された血液試料の最上層に分離され、最高密度（ＲＢＣ）の成分は、回された血液試料の最下層へ沈む。血清とＷＢＣの間の密度を有する血小板は、血清層とＷＢＣ層の間の層を形成する。同様に、血小板とＲＢＣの密度の間の密度を有するＷＢＣは、血小板層とＲＢＣ層の間の層を形成する。
【０００６】
回された血液試料は、また、収集を必要とする重要でない血液成分をも分離する。例えば、母性血液試料は、ごく小量の胎児の核を有する赤血球（ＮＲＢＣ）を含むことがある。母性血液試料において見つかるＮＲＢＣについて行われる診断検査は、胎児から直接に試料を採取することに関連している危険なしに胎児の健康の状態を決定するための非侵襲性（胎児に対して）の診断テストを可能にする。分離された血液試料の分離又は分別は、例えば、傾潟又はピペットによる吸入などの種々の方法によって達成されてもよい。そのような技術は、血液試料の大部分（体積で）を構成する血清とＲＢＣ層を切り離すのに通常適切である。傾潟又は吸入が分離された血液から小量の成分（例えば胎児のＮＲＢＣ）を分離するのに効率的でない。特に吸入はそれによって分離された層を下にある層の幾分かで希釈し混合させるピペットの先端の直接下にある層から材料を吸込む傾向がある。さらに、ピペット先端部材は、先端から遠い層の部分を集めるために層に沿って横に（ピペット先端の直径に対して）変位させなければならない。この水平の動きは、層を混合させる傾向があるので、分離された成分の収集をより難しくかつ時間がかかるものにする。クームス（Ｃｏｏｍｂｓ）に１９７７年１月１８日に付与された米国特許第４，００３，８３４号は、ピストンの変位を用いて血液試料の分離された成分を順番に切り離すための方法と装置を開示している。クームスに１９９７年７月８日に付与された米国特許第５，６４５，７１５号は、置換可能なピストンのための改良型収集チップを開示している。両方の特許は、本願明細書においてひとまとめにしてクームス特許という。クームス特許においては、ピストンが分離された血液試料の入っている遠心分離機の管の中に挿入される。ピストンが遠心分離管の中へ入るにつれて、ピストンによって排除される体積は、ピストンチップの軸方向に伸びている通路によって除かれる。ピストンチップの直径は、遠心分離管の内径の寸法に合わされていて、ピストンと遠心分離管の間に試料が漏れるのを防ぐためにシールを備えている。ピストンチップは、試料に向けられる幅広端部と軸方向に伸びる通路につながる狭端部を有するトランペット形をしている。チップが遠心分離管の中へ移されるにつれて、分離された液体は、押し上げられて収集のために軸方向に伸びている通路の中へ押し込まれる。チップのトランペット形は、分離の間、試料の分離された層の間の不必要な混合を減らすと共に、チップを通り通路に入る層流を増やすと考えられる。トランペット形のチップは、試料と直接接触する面積を大きくし、チップの内部通路は、チップによる試料の汚染の危険の一因となる。チップが再利用される場合、汚染の危険は更に大きくされる。
【０００７】
したがって、分離された層の間の不必要な混合が最少で、汚染の危険が最小の分離された試料から低体積成分を分離できる液体勾配分別装置の必要性が依然としてある。また、分別プロセスを自動化するためと携帯型液体勾配分別装置を提供すえるための必要性も残っている。
【特許文献１】
米国特許第４００３８３４号
【特許文献２】
米国特許第５６４５７１５号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
一態様において、本発明は、遠心分離管に配置されている分離された試料から複数の分離された成分の少なくとも一つを収集する液体勾配分別装置を提供し、前記分別装置は、遠心分離管の内面と摺動可能なシールを形成するような大きさのチップ及びチップ面より前に配置されて、チップ面及び遠心分離管の内面と共にプレナム空間を画成する収集ポート及び収集ポートと流体連通し遠心分離管から収集容器への流体輸送を可能にしている流体通路を備えている。遠心分離管の横断面積（「ポート−管横断面比率」）対収集ポートの横断面積の比は、１：１０〜１：１０００の範囲から選択できる。ポート−管の横断面積比は、また、１：２５〜１：１００の範囲から選択されてもよい。
【００１０】
本発明は、試料管に取り分けられた分離試料から、複数の分離された成分の少なくとも一つを集めるための自動化された液体勾配分留システムを提供する。本システムは、ピストン、収集ポート、収集ポートと流体連通している少なくとも一つの弁及び遠心分離された試料の収集ポートの位置に基づいた（少なくともある程度）少なくとも一つの弁を作動する制御装置を備えている。ピストンは、摺動可能なシールを試料管の内面と形成するように寸法を決められている。収集ポートは、ピストン面が遠心分離された試料から隔離されたままであるように、ピストン面より前に配置されている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の分別装置は、遠心分離管に摺動可能に挿入されるチップに流体流路を伴った収集ポートを取り付けてピストンチップを管内に押し込むことによって遠心分離によって分別された複数の成分を各成分が混合する危険を最小にして分別収集できる利点があり、操作を自動化するのも容易である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は、本発明の一実施例の側面図である。分別装置１００は、ヘッド１１０、シャフト１１２及び流体通路１３５を備えている。一実施例において、ヘッド１１０は、シャフト１１２から分離され、それによって一回使用、使い捨てヘッド付きシャフト１１２の再利用を可能にしている。好ましい実施例においては、ヘッド１１０はシャフト１１２に永久に取り付けられ、この組立体は一回の使用後処分される。
【００１３】
ヘッド１１０は、試料管（例えば遠心分離管）に嵌る寸法に決められている。遠心分離管が種々の形及び寸法で利用可能であり、遠心分離管の選択に適合するような寸法のヘッドの選択をすることは、本発明の範囲内であることは生物学の技術の当業者にとって明らかなはずである。本明細書において使用されているように、遠心分離管は、一端で閉じており、力場の作用の下で液体試料の成分の分離の間液体試料を入れておくことができる任意のまっすぐな壁の円筒でよい。閉端は、例えば、平ら、丸み付き又は先細になっていてもよい。ヘッドが管の中へ移動するとき、ヘッド１１０は、ヘッドと遠心分離管の間のシールを維持できるエラストマ材料でできているのが好ましい。収集ポート１３０は、ヘッド表面１１５の中で前方に配置され、ヘッド１１０を通して収集ポート１３０に入る液体を収集容器（図示せず）へ導く流体通路１３５への入口を形成する。好ましい実施例においては、収集ポート１３０は、ヘッドの中央から中心を外れて配置され、それによって、より簡単なヘッド−シャフトの機械的接続を可能にする。もう一つの実施態様においては、収集ポート１３０は、ヘッド表面の中央に配置されている。
【００１４】
本発明の一実施例において、遠心分離管の横断面積対収集ポートの横断面積の比（ポート−管比）は、１：１０〜１：１０００の範囲から選択される。範囲の上端（遠心分離管の横断面積と比較して非常に小さい収集ポートの横断面積に対応する）は、所望の分離速度と不必要な層間同志の混合に基づいて選択される。収集ポートの横断面積が比較的に小さいので、気体プレナム内の圧力と収集容器のところの大気圧の間の一定の圧力降下のために流体通路を通る試料の流量が小さくなる。流量は圧力降下を大きくすることによって大きくできるが、圧力降下を大きくすることは、また、層間混合の量を大きくする（特に収集ポートが層と層の界面の近く（２、３の収集ポート直径で）にあるとき）。ポート−管比が非常に大きい場合、ヘッドの小さい軸方向の変位が収集ポートを通る体積に対して比較的大きな体積変化を表すので、プレナム圧の制御はむずかしくなり、それによって、大きな圧力降下と不必要な層間混合を生じる。比範囲の下端（遠心分離管の横断面積と比較して比較的大きい収集ポートの横断面積に対応する）は、分離の所望の精度に基づいて選択される。ポート−管比が１（収集ポートの横断面積が遠心分離管の横断面積と等しい）に非常に近い場合、下にある層が流体通路に入る時点の観測が作業者にとって非常に困難になる。ポート‐管比を大きくすると、作業者が下にある層が流体通路に入る時点をより明らかに視覚的に識別できる。好ましい実施例においては、ポート‐管比は、１：２５〜１：１００の範囲から選択される。
【００１５】
図２と３は、図１示された実施例を遠心分離管に入っている分離された液体試料を切り離すために使用するのを例示する斜視図である。ヘッド１１０が分離された試料２１０の入っている遠心分離管２００に挿入されている。ヘッド１１０は、シャフト１１２の縦軸と平行に軸方向の力２０５を加えることによって遠心分離管２００の中に進められる。好ましい実施例においては、軸方向の力２０５は、遠心分離管２００を保持しながら作業者によって手動で加えられる。ヘッド１１０は、収集ポート１３０が分離された試料２１０の最上層２１２の上面２１１と接触するまで、遠心分離管２００の中へ進められる。ヘッド１１０が最上層２１２に更に移動させられると、気体プレナム２１５がヘッド表面１１５と上面２１１の間に形成され、最上層２１２からの液体が収集ポート１３０に押し込まれて、流体通路１３５を通り、収集容器２３０に入る。流体通路１３５の中の液体は、気体プレナム２１５の圧力が大気圧より上にとどまっているような小さい静水頭を生じる。気体プレナム２１５は、分離された試料からヘッド表面１１５の少なくとも一部分を隔離するように作用し、それによって、試料の汚染の危険を減らして、上面２１１上のゼロ・シヤー状態を維持する。
【００１６】
ヘッド１１０が遠心分離管２００に進められるにつれて、前進するヘッドによって排除される体積と等しい液体の体積が流体通路１３５を通って収集容器２３０に圧入される。分離された層にある液体を引くために吸引が加えられる場合と異なり、ヘッドの変位は、下にある層から垂直に流れる量を減らすように思われ、それによって分離された層のより効率的な分離が可能になる。
【００１７】
各分離された層は、収集ポート１３０が試料内の次の分離された層と接触するとき、もう一つの収集容器に流体通路１３５を振り向けることによってそれ自身の収集容器２３０に分けられる。流体通路の切り替え及び収集ポート１３０が次の分離された層に接触したという観測は、好ましい実施例では、作業者によって行われ、それによって分別プロセスを「現場で」かつ研究所の設置をせずに実行できる簡単な手操作にする。
【００１８】
ヘッドを手動で前進させ、分離された層に関して収集ポートの位置を観察し、そして流体通路を切り替える動作は、分離プロセスの間、作業者の介入をなくすために自動化されてもよい。図４は、本発明のもう一つの実施態様の略図である。ヘッド１１０が血清、ＷＢＣ、ＮＲＢＣとＲＢＣ層に分離された試料の入った遠心分離管２００の中へ進められている。ヘッド１１０は、シャフト１１２に取り付けられた駆動装置３１４によって、遠心分離管の中へ進められる。駆動装置３１４は、駆動信号回線３１５を経て制御装置３５０によって制御される。駆動装置３１４の選択は、機械技術の当業者には大げさな実験をしないでも決定できるので更なる説明を必要としない。
【００１９】
駆動装置３１４がヘッド１１０を遠心分離管２００に前進させるにつれて、試料は、流体通路１３５を通り、収集ポート１３０を通って流体弁（例えば切替弁３３０）に押し入れられる。流体切替弁３３０は、流体通路１３５の中の試料をスイッチ信号回線３３５を経て来る制御装置３５０からのコマンドに基づいて複数の収集容器２３０の一つに向ける。
【００２０】
分離された層に対する収集ポート１３０の位置は、位置検出装置、例えば、カメラ・ベース３４５に沿って垂直に変位できるカメラ駆動装置３４０に取り付けられたビデオ・カメラ３４８、によって求められる。収集ポート位置信号（例えば映像信号）が映像信号回線３４９を経て制御装置に送られる。
【００２１】
好ましい実施例においては、制御装置３５０はプロセッサで実行するプログラムを備えている。電気技術の当業者に周知のように、プロセッサはマイクロプロセッサ又はデジタル信号処理装置等であってよい。プロセッサは、また、プログラムとデータを保存するためのメモリを備えている。
プロセッサは、また、制御装置に駆動装置３１４、カメラ駆動装置３４０及び流体切替弁３３０を制御すること、カメラ３４８から映像信号を受けること、作業者からプログラム・コマンドを受けること及び作業者のために情報を表示及び／又は印刷することを可能にさせる入出力装置を備えている。好ましい実施例においては、プロセッサはパーソナルコンピュータである。
【００２２】
制御装置は、カメラからの映像信号に基づいて層−層界面に対する収集ポートの位置を決定する。層と収集ポートの間の光の濃度の差に基づく映像信号から収集ポート及び界面の識別／位置決定のためのアルゴリズムは、当業者に周知である。制御装置は、収集ポートを界面の方へ前進させるために駆動装置にコマンドを送り、それによって一番上の層にある試料を収集容器によって収集するために流体通路を通して押して進める。収集ポートが層−層界面と接触したことを制御装置が決定するとき、制御装置は、流体スイッチに流体通路の中の液体をもう一つの収集容器に振り向けるように命令する。流体スイッチの動作は、次の収集容器へ切り替える前に、流体通路の中に入っている一番上の層からの試料を収集容器によって集めることができるように遅らされてもよい。制御装置は、各層が切り離されてしまうまで、収集ポートを前進させて収集容器を切替える動作を繰り返す。
【００２３】
もう一つの実施態様において、制御装置は分離された成分の一つだけを集めるように構成されている。例えば、ＮＲＢＣ層だけに関心がある場合、制御装置は血清とＷＢＣ層を廃棄物溜めへ向け、収集容器へ切り替え、ＮＲＢＣ層を収集し、選択的に、廃棄物収容部へ切り替え戻し、そして廃棄物収容器内のＲＢＣ層を収集するように構成されてもよい。
【００２４】
もう一つの実施態様において、材料移送ラインは、分離された試料が入っている遠心分離管の分別装置への自動移送を可能にするように組み込まれ、それによって複数の分離された試料に対して分別装置の無人運転を可能にすることができる。
【００２５】
本願明細書において開示された発明は、これらの実施態様が本発明のいくつかの態様の具体例として意図されているので、本願明細書において開示された好ましい実施例によって範囲を制限されるべきない。任意の等価の実施態様は、本発明の範囲内あると考えられている。実際に、本願明細書において図と共に記載されたものに加えて本発明の種々の変更態様は、前述の説明から当業者にとって明らかになるであろう。そのような変更態様は、また、本発明の範囲内になると考えられる。
【産業上の利用分野】
【００２６】
収集容器に数層に分離沈殿している試料を層毎に分離採集する分析分野に広く適用できる可能性がある。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施例の側面図である。
【図２】図１に示された実施例を試料管に挿入した一つの斜視図である。
【図３】図１に示された実施例を試料管に挿入したもう一つの斜視図である。
【図４】本発明のもう一つの実施態様の略図である。
【符号の説明】
【００２８】
１１０      ヘッド
１１５      ヘッド表面
１３５      流体流路
２００      遠心分離管
２１０      分離された試料
２１５      気体プレナム
２３０      収集容器
３３０      切替弁
３４８      カメラ
３５０      制御装置
【図１】
2005504624.tif 000003
【図２】
2005504624.tif 000004
【図３】
2005504624.tif 000005
【図４】
2005504624.tif 000006
【国際公開パンフレット】
2005504624.tif 000007
2005504624.tif 000008
2005504624.tif 000009
2005504624.tif 000010
2005504624.tif 000011
2005504624.tif 000012
2005504624.tif 000013
2005504624.tif 000014
2005504624.tif 000015
2005504624.tif 000016
2005504624.tif 000017
2005504624.tif 000018
2005504624.tif 000019
2005504624.tif 000020
2005504624.tif 000021
2005504624.tif 000022
【国際調査報告】
2005504624.tif 000023