(57)【要約】      （修正有）【課題】重量を減少させ、占める場所を小さくし、取り扱いを容易にすることができる遠心分離装置を提供する。【解決手段】速度２ωで回転駆動される遠心分離キュベット２、開ループを形成する３本の可撓性導管４ａ、５ａ、６ａに接続された３つの流路によってこのキュベットの中心部に接続され、測度ωで駆動される分離室を包含し、それらのそれぞれの第二の末端は、第一のものと同軸に固定されている。このキュベットの半径および高さは、それぞれ、２５−５０ｍｍの範囲内およびこの半径の７５−１２５％の範囲内にあり、その角速度２ωは、少なくとも１００ｍｌ／分という遠心分離すべき液体の流量を確保するために、＞５００ｒａｄ／ｓである。導管４ａ、５ａ、６ａの材料および寸法は、それらに働く引張り力が＜０．７Ｎ／ｍｍ２であり、弾性モジュラスが＜５Ｎ／ｍｍ２であり、交互屈曲破壊強さが１．５Ｎ／ｍｍ２より大きくなるように選択される。【選択図】図１
2011087953.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸を有する遠心分離機構（２）、周辺の分離室（３）、該遠心分離機構（２）の中心を該分離室（３）に結びつける複数の流路（４、５、６）を含み、これら流路の中心の末端は導管（４ａ、５ａ、６ａ）のそれぞれの一端に接続されており、これら導管のそれぞれの第二の末端は角度が固定されて、該回転軸に対して同軸であり；また、該複数の導管を該回転軸を中心にして角速度ωで回転させるための第一の駆動手段（２２）および該遠心分離機構（２）を該回転軸を中心として角速度２ωで回転させる第二の駆動機構（１、２３−３３）を含む血液を遠心分離する装置であって、該遠心分離機構（２）が、２５−５０ｍｍの範囲内の半径およびこの半径の７５−１２５％の範囲内の高さを有することを特徴とする遠心分離装置。
【請求項２】
遠心分離機構（２）の角速度２ωが＞５００ｒａｄ／ｓであることを特徴とする請求項１の装置。
【請求項３】
液体が遠心分離機構（２）内へ少なくとも１００ｍｌ／分の流量で導入されることを特徴とする請求項１の装置。
【請求項４】
該導管（４ａ、５ａ、６ａ）に作用する引張り力が＜０．７Ｎ／ｍｍ２であり、その弾性モジュラスが＜５Ｎ／ｍｍ２であり、交互屈曲破壊強度が１．５Ｎ／ｍｍ２であることを特徴とする請求項１の装置。
【請求項５】
該遠心分離機構（２）が、２つの環状部材を有するキュベットの形をもち、それらの部材はそれらの間に該流路（４，５，６）および該分離室（３）を設けるようになっていることを特徴とする請求項１の装置。
【請求項６】
３本の導管（４ａ、５ａ、６ａ）が同一の管状要素（９）の中に統合されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１つの装置。
【請求項７】
該管状要素（９）の断面の直径は７ｍｍを越えないことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１つの装置。
【請求項８】
３本の導管（４ａ、５ａ、６ａ）の断面が楕円形であり、これら楕円の長軸が該管状要素（９）の長さ方向軸に対して同心の少なくとも一つの円に接していることを特徴とする請求項７の装置。
【請求項９】
可撓性管状要素（９）によって形成されたループの変形を抑制するための支持手段（２２ｂ、４０）を包含することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１つの装置。
【請求項１０】
遠心分離によって生じた成分の一つの捕集器に接続される予定の該導管の一つ（６ａ）が比例弁（３４）を包含し、該導管によって搬出されるべき成分の純度を検知するための検知手段が該導管の上流に配置されており、この検知器が測定された純度の関数として該導管（６ａ）中の流量を制御することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１つの装置。
【請求項１１】
該遠心分離機構の通過を可能ならしめるための空間が第一および第二の駆動手段（２２、１）の横に設けられていることを特徴とする請求項１の装置。
【請求項１２】
該分離室（３）中にプリズムが配置されており、該検知手段が、該遠心分離機構（２）に対して一定したレーザビームならびに血液細胞と結晶との境界の位置を測定し、該比例弁の制御機構に対してその位置に特有の信号を送る光電セルを含むことを特徴とする請求項１０の装置。
【請求項１３】
管状要素（９）とこれと接する可動性部分との間の摩擦を、この管状要素（９）のＰＶＣにシリカベースの可塑剤を表面導入し、らせん状の溝によってシュート（２２ｂ、４１）の接触面積を減少させることによって減じることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１つの装置。
【請求項１４】
該遠心分離すべき液体を、所定流量での流れを生じさせるのに適した圧（Ｐ）のもとに置き、遠心分離された成分の少なくとも一つの純度を測定し、遠心分離により生じた２成分のそれぞれの流量割合を該純度の関数として制御することを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１つの装置。
【請求項１５】
血液を遠心分離するための装置であって、
軸を中心として回転するように装着された第一の駆動要素（１）と、
第一の駆動手段（１）に対して同軸に回転するように装着された第二の駆動要素（２２）と、
第一（１）および第二（２２）の駆動要素を２：１の比で駆動する手段（２２−３３）と、
第一の駆動要素（１）に取外し可能に接続された遠心分離機構（２）であって、同軸の管状の穴（ハウジング）（１０）を有する遠心分離機構（２）と、
連結用の管状の穴（ハウジング）（１０′）と、
遠心分離機構（２）の管状の穴（１０）に接続された第一の末端および連結用の管状の穴（１０′）に接続され、長さ方向軸を規定している第二の末端（９ａ）を有する管状要素（９）（管状要素（９）は第二の駆動要素（２２）に結合されて回転し、管状要素（９）は内部に設けられた複数の導管（４ａ、５ａ、６ａ）を有し、各導管（４ａ、５ａ、６ａ）は楕円形の横断面を有していて、長さ方向軸を中心とした管状要素（９）の回転を容易ならしめることとから成る遠心分離装置。
【請求項１６】
各管状導管（４ａ、５ａ、６ａ）の楕円形断面が長軸を規定しており、それらの長軸が、管状要素（９）の長さ方向軸に同心の少なくとも一つの円に接していることを特徴とする請求項１５の遠心分離装置。
【請求項１７】
楕円形管状導管（４ａ、５ａ、６ａ）の長軸が管状要素（９）の長さ方向軸に対して各々同心の複数の円に接していることを特徴とする請求項１６の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粒子を懸濁状態で含有する液体、とりわけ血液を遠心分離する装置であって、周辺の分離室を備えた遠心分離機構、この遠心分離機構をその回転軸を中心として回転させることによってこれを駆動する手段、遠心分離機構の中心を該分離室に結びつける少なくとも３つの流路を包含し、これら３流路の中央の末端は、弾性変形可能な材料からなる３導管のそれぞれの第一の末端にそれぞれ接続されており、それらの導管はそれぞれに遠心分離すべき液体の供給源および該液体の密度を異にする成分を捕集する２つのの捕集器（コレクタ）に接続されており、それらの流路は該遠心分離のまわりでその回転軸に対してほぼ半径方向を向いた開ループを形成するように予定されており、それらループのそれぞれの第二の末端は角速度２ωの遠心ロータの回転軸に対して角度が固定され、同軸であり、さらに、それらループの各々を該遠心分離機構に対して同心的に、角速度ωで回転させる手段を包含する前記装置に関するものである。本発明は、また、この装置の利用に関するものでもある。
【背景技術】
【０００２】
開ループを形成する可撓性の管またはひも状物によって回転機構への連結を可能ならしめる系であって、該ループの一端は速度２ωの回転機構の軸の回転と連動しており、第一の末端と同軸の他端は固定されており、開ループは速度ωで駆動されて、自身の軸を中心として速度−ωで回転する可撓性管の回転を惹起し、かくしてこの可撓性管のねじれをすべて打ち消す系が、特許文献１に開示されている。可撓性管と回転機構との間の継ぎ目をすべて不要とするこの原理は、多くの遠心分離装置において広く踏襲されてきた。遠心分離機中の回転機構の速度を考慮すると、そこで速度−ωで回転する可撓性管は、遠心力によって惹起される引張り応力、開ループを形成する管の部分の速度−ωでの回転による曲げ応力ならびに上記の曲げによる材料の粘性力の作用によって惹起される加熱を受ける。ところが、血液の遠心分離の場合、温度上昇は＜５℃でなければならない。
【０００３】
これらの異なる応力を考慮することによって、比較的平らな形の、直径が２００ｍｍを越える遠心分離機構を用い、通常は約２００ｒａｄ／ｓである回転速度ωを場合によっては４００ｒａｄ／ｓまで高める解決策がもたらされている。この選択は、まずまずの液体流量を達成しながら、回転速度を抑え、可撓性管への曲げ応力および引張り応力を減じることを可能にする。血液用遠心分離機の領域で広く普及しているこの選択は、当然のこととして、比較的大きい直径の遠心ロータへと導く。かかる遠心ロータは、それが受ける遠心力およびその大きい直径を考慮すると、これらの力に抵抗するよう寸法決定されなければならず、何キロものロータに至ることになり、その結果、とくに血漿を採取することを目的としたプラスマフェレーシスが問題となる場合に、使い捨ての形のこのタイプのロータを経済的に製造することがもはや不可能となる。
【０００４】
そのため、特許文献２には、血液などの粒子を懸濁状態で含有する液体を遠心分離するための使い捨て囲い（容器）が提案されている。かかる使い捨ての囲いは遠心力に耐えないので、互いにはめ込み接合された２つの円形半シェルによって形成されたロータの内部に設けられたスペースの中へ配置される。ロータのスペースの中へ遠心分離囲いを配置するには、ロータの分解および組み立て、それを開くことおよび遠心分離囲いの設置という操作が必要である。
【０００５】
同じタイプの解決策が、特許文献３、特許文献４および特許文献５ならびに特許文献６に記載されている。これらの分離装置のいずれにおいても、使い捨て分離容器は、支持用ロータ内に配置される可撓性の袋により構成され、剛性要素を用いるよりも操作をずっと容易にする。
【０００６】
特許文献７に記載されているごとき他の解決法では、これら囲い（容器）を位置決めし、取り付けるための要素を有するロータに遠心分離囲いを配置する。この場合にも、これらの囲いの配置には、繊細で時間のかかるいくつかの操作が必要である。さらに、かかる系は、遠心ロータの平衡化のために偶数のいくつかの囲いの存在が必要とする。それゆえ、かかる系は、採血に引き続いて直ちに遠心分離するのには適していない。
【０００７】
遠心分離によって血液成分を分離する場合に提案されている単独の剛性ロータは、特許文献８、特許文献９ならびに特許文献１０に記載されているものである。そのロータは、直径が２００ｍｍより大きい円盤状の分離用囲いのほかに、２つの環状案内面がもうけられた管状体および、それらの案内面の間に、駆動ピストンとかみ合うべき歯付きリングを包含する。
【０００８】
このロータの搭載および取外しには、ロータの環状面の各々と係合する３つの案内ローラの一つを取り外す必要がある。遠心分離の間はこれらの取外し可能なローラがロータの保持を保証しなければならないので、これらのローラをロックする手段を準備しなければならない。それゆえ、これらの使い捨てロータの交換は複雑な操作となり、遠心分離の間にロータが偶然外れる恐れがあることを考えれば、細心の注意を払って行わなければならない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許第３５８６４１３号
【特許文献２】米国特許第４０７６１６９号
【特許文献３】米国特許第４０１０８９４号
【特許文献４】米国特許第４８３４８９０号
【特許文献５】米国特許第４９３４９９５号
【特許文献６】米国特許第４５３１９３２号
【特許文献７】米国特許第４１０８３５３号
【特許文献８】米国特許第４３３００８０号
【特許文献９】米国特許第４５４０３９７号
【特許文献１０】米国特許第５３５０５１４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
これらの問題のほかに、これらのロータの寸法および設計は、重い、場所をとる、高価な装置をもたらし、採血に引き続いてのプラスマフェレーシスには適当でない。治療上の応用において、使い捨てロータの価格が決定的に重要ではないとしても、採血時に行われるプラスマフェレーシスの場合、この価格は決定的に重要である。ところで、もし、生体が産生するのに長時間を要する血液細胞、とりわけ赤血球を提供者に再注入できれば、この提供者は、より近接した頻度でその血液を提供できるであろう。しかし、これは、血液細胞からの血漿の分離が採血と同時に行うことができてはじめて実現可能であり、そのためには、十分低い価格で製造でき、容易に、信頼できる方法で交換が可能な分離囲い（容器）がなければならない。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の目的は、上記の不都合を少なくとも部分的に改善することである。
【００１２】
そのために、本発明は、まず第一に、請求項１および１５に記載の定義に従った、前記タイプの遠心分離装置を対象とする。
【００１３】
それは、さらに、請求項１４により定義されるとおりの、この装置の使用をも対象とする。
【００１４】
それはまた、請求項１５において定義されている通りの遠心分離機構を対象とする。
【００１５】
本発明の遠心分離装置は、遠心分離機構の重量を、既知の剛性の使い捨て機構と比較して約５分の１にすることができる。よりコンパクトな遠心分離機構を持つことをも可能にするこの重量減少は、遠心分離装置の重量を減少させ、それが占める場所を小さくし、それの取り扱いを容易にすることができる。それゆえ、この装置は、重量および占拠場所の減少の結果として持ち運びが容易になり、採血車中で使用することができ、提供者にそれ自身の赤血球を再注入することを可能ならしめるので、既知の病院環境での用途以外に、新しい応用範囲を提供する。
【００１６】
本遠心分離装置のその他の利点は、添付の図面を用いて行った以下の説明の間に明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施形態の立面断面図である。
【図２】図１の直線II−IIに沿っての部分断面図である。
【図３】駆動機構の運動の概念図である。
【図４】図１の直線IV−IVに沿っての拡大断面図である。
【図５】図１の実施形態の一変形の部分断面図である。
【図６】図５の直線VI−VIに沿っての図である。
【図７】図１および図５と類似の他の変形図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
とりわけプラスマフェレーシスのための、図１によって示された遠心分離装置は、円盤の形状をもち、玉軸受けＰ１、Ｐ２に回転可能に支承された管状体１ａを末端に備えた遠心ロータ１を包含する。この遠心ロータ１は使い捨て遠心キュベット（容器）２を支える。このキュベットは、互いに溶接または接着された２つの部分、円盤２ａにより形成された下方部分および内側２ｃおよび外側２ｄの２つの同心の円筒形側壁を有する上方部分２ｂ、の結合によって形成されている。それらの壁の間に分離のための環状の囲いができている（図１および２）。遠心キュベット２の上方部分２ｂ内に設けられた半径方向の３本の流路４、５、６が、分離のための環状の囲いをこのキュベットの中央に結び付けている。流路４は、遠心分離すべき血液を供給する流路を構成する。それは、分離用環状囲い３の側壁２ｄにつながる仕切り壁７を有し、この供給流路４の他の壁はその分離用囲い３の内壁２ｃで止まっている。
【００１９】
仕切り壁７は、流路４を血液細胞回収用流路５から隔てる役目もしており、流路５の他の仕切り壁８は、分離用環状囲い３の側面外壁２ｄから若干の距離のところで止まっている。この仕切り壁８は、それゆえ、流路５と６とを分離し、それらをそれぞれ分離用環状囲い３の外側部分、すなわち、血液細胞が濃縮される部分および血漿が濃縮される低密度の部分と連通させている。回収された血液細胞を、その後、赤血球、白血球および血小板に分離することが可能なことはもちろんである。キュベット２の一変形では、この分離の達成のために、２つより多くの出口流路をもつように計画することができよう。
【００２０】
これら３本の流路４、５、６は、キュベットの中央に通じ、そこで、好ましくは同じ可撓性管状要素９内に平行に設けられた３本の導管４ａ、５ａおよび６ａ（図４）にそれぞれ連絡する。この管状要素の流路４、５および６に通じる末端に隣接する部分は、キュベットの上方部分２ｂの上に、キュベットの回転軸と同軸に形成された管状の穴の中に保持される。３本の導管４ａ、５ａ、６ａの断面は楕円形であり、これらの楕円の長軸は、管状要素９の長さ方向軸に対して同心の少なくともひとつの円に接する。導管４ａ、５ａ、６ａの楕円形断面のこの配向は、管状要素のその長さ方向軸を中心とした回転を容易ならしめる。
【００２１】
上記のこのことから、使用の都度使い捨てにされる運命にある可動部分が３つの部分、すなわち２つの部分２ａ、２ｂから互いに溶接または接着されて構成されるキュベット２および管状要素９から構成されるだけであるということになる。さらに、この集合は、なんらの密閉性継手をも必要としない。この集合は、後述のようにして、遠心ロータに取外し可能に接続される。
【００２２】
キュベット２の下部２ａを形成する円盤の底は、円錐台形の末端１１ｂに隣接する半円形断面の溝１１ａを有する円柱形のほぞまたはロッド１１によって構成された連結要素を有する。この連結ロッド１１は、連結要素１３のブシュ１２によって形成された連結要素の中にはめ込まれる。このブシュおよび連結要素は、ロータ１の管状部内に収容されている。
【００２３】
連結機構１３は、この実施形態では、ロータ１の管状部と連携したブシュ１２によって形成された軸方向通路の内端に位置するボールクラウンによって構成されている連結手段を包含している。管状部分１ａ内に、筒状ピストン１７が摺動可能にはめ込まれている。その上端は、漏斗の形をした表面１７ａに終わっている。この筒状ピストン１７は、ロータ１の管状部分の一端と筒状ピストン１７の当り面との間で圧縮されたコイルばね１８によって、ブシュ１２の内端へ、軸方向に押し付けられている。ブシュ１２へ向かってのこの軸方向の押し付けおよび漏斗１７ａの形が、ボールクラウン１６に対して向心力を及ぼして、ボールをキュベット２の連結ほぞ１１の溝１１ａ内へ押し込むという結果をもたらす。
【００２４】
連結ほぞ１１を抜き取るときにこれらのボールがブシュ１２の軸方向の隙間にはまるのを避けるために、第二のピストン１４を、筒状ピストン１７の内部に摺動可能にはめ込んでおき、第二のコイルばね１９がこれを連結機構１１の末端へ向けて軸方向に押すようにする。
【００２５】
一変形によれば、ボールクラウン１６を、ピアノ線タイプのスリット入り環状ばねあるいは輪環面ばねを形成するコイルばねによって置き換えることが可能で、そのとき、それらの両端は、コイルばね１８の圧力のもとに漏斗１７ａによって互いに近づけられ、かくして、その直径を減少させて、連結ほぞの溝１１ａとのかみ合いを維持する。
【００２６】
筒状ピストン１７の外端は、ばね１８の圧力に対して逆向きの軸方向引張り力を作用させるのを可能ならしめるための把持機構２０と連携して、ボール１６が外へ向けて移動するのを可能ならしめる。そのとき、ばね１９の軸方向圧力を受けているピストン１４が、キュベット２を上方へ投げ出すことができ、それと同時に、ボール１６を間隔をおいて保持することができる。
【００２７】
図１から見てとることができるように、キュベット２のロータ１への良好な固定を確保するために、このキュベット２を担持する円盤の上面は、わずかなスペース１ｂを有し、これが円盤の周辺の環状面との良好な接触を保証してくれる。さらに、連結ほぞ１１の溝１１ａの軸方向の位置を、ブシュ１２の軸方向通路内に、通常はごく部分的に存在して、ボール１６のこの溝１１ａへの入り込みがキュベット２の底の中心のごく僅かな湾曲を誘発し、これがロータ１の円盤のすきま１ｂを可能ならしめ、かくして、キュベットの摩擦による連動・同伴を保証するのに十分なこの円盤とキュベット２との間の接触が確保されるように、選択することができる。
【００２８】
ロータの管状部分１ａの玉軸受けＰ１、Ｐ２は、４本の柱１５によって上方円盤２６に固定された受け板２２に固定された支持要素２１内に装着されており、それらの柱のうちのキュベット２の背後にある２本は図１および３に見ることができ、他の２本は、ロータ１の軸に平行な駆動軸２３に対して対称的に配置されている。この配置のおかげで、駆動軸とは反対側の遠心分離装置側は、自由であって、キュベット２の側面からの導入および管状要素９の配置を可能ならしめている。これにより、遠心キュベット２に容易に到達して、それの配置および抜き取りを容易に実施することが可能になる。
【００２９】
駆動軸２３は、それぞれに受け板２２およびキュベット２の上方に位置する上方円盤２６と連携する２つの玉軸受け２４、２５によって、回転可能に装着されている。この上方円盤２６は、ロータ１の回転軸と同軸の電動機２８の駆動軸と連動している。円盤２６の上方にのびる軸２３の末端は、固定小歯車３０とかみ合う遊星小歯車２９と連動する。遊星小歯車２９と固定小歯車３０との直径の比は１／１であり、従って、板２６の回転速度はωであり、軸２３のその回転軸を中心とした回転速度は２ωである。この軸２３の下端は、歯付きベルト３２によって歯付き小歯車３３に連動されている歯付き小歯車３１を有しており、歯車３３の直径は歯車３１と同じであり、従って、ロータ１は速度２ωで駆動される。
【００３０】
可撓性の管状要素９は開ループを形成し、その一端９ａはロータ１に固定されており、回転軸に対して同軸である。この末端９ａは、固定されており、この管状要素９の他端を支持する穴１０に類似の管状接続穴１０′内に収容されている。これら管状要素１０および１０′の各々は、それぞれ一種の漏斗１０ａおよび１０′ａを有し（図５）、これらは、管状要素９が遠心力を受けたときに、それのこの部分を支える。このループが板２に設けられた開口部２２ａを通過しているので、それは、それのキュベット２の中心と連携している末端が速度２ωで駆動されるとき、ロータ１の回転軸を中心として速度ωで駆動され、他端９ａは固定されているので、可撓性要素は、これらの両端の間でその長さ方向軸のまわりに速度−ωで駆動され、これらの２つの末端の間でのねじれのすべての蓄積を解消する。この原理は、ＡｄａｍｓのＵＳ３５８６４１３以来周知である。板２２と連携する支持面２２ｂが、遠心力の作用を受けての管状要素９の変形を抑制するのに役立つ。管状要素９の案内部は、自己潤滑性または摩擦係数の小さい材料、たとえばオイラミド（Ｏｉｌａｍｉｄ）（登録商標）、ブロンズ―テフロン（登録商標）、バルフロン（Ｖａｌｆｌｏｎ）（登録商標）からなっていることが好ましい。
【００３１】
管状要素の固定された末端の下流で、３本の導管４ａ、５ａ、６ａが別れて、血漿導管６ａは分離用囲い３内の血漿と血液細胞との分離面の位置の関数としての流量制御弁３４に結び付けられている。
【００３２】
そのために、分離用囲い３の上端に二重プリズム３ａが設けられており、注入時にはキュベット２の大きい部分２ｂと一体になっている。この二重プリズム３ａの、キュベット２の回転の結果としての遠心力によって血漿から分離された血液細胞によって覆われた部分は、不透明であり、一方、血漿内に現れる部分は透明である。レーザおよび光電検出器を包含する光学装置３５が、このプリズム３ａに向かい合って配置されており、透明な血漿中に現れた二重プリズム３ａの部分によって反射された光を光電検出器が受け取る。かくして、キュベット２が１回転するたびに、二重プリズム３ａの透明帯域の角度値に比例した持続時間の信号が増幅器３６に供給される。その出力側は比例弁３４に接続されている。この透明帯域が増加または減少するのに応じて、増幅器３６は、比例弁３４を制御して、血漿排出導管６ａの断面積を減少させ、ないしは増加させ、この制御によって、出口導管５ａおよび６ａ中の流量の間の平衡を、提供者の腕の静脈圧によって定まり、導管４ａへの血液供給ポンプによって決定される流入流量の関数として、維持することを可能ならしめる。
【００３３】
遠心キュベット２および開ループを形成する管状要素９の寸法は、このキュベット２ならびにその寸法が主として遠心キュベットの直径に依存する遠心分離装置全体の外形寸法、重量、価格および体積を減じうるように、選択する。直径が減少すれば、速度を高める必要がある。この上昇は、遠心囲い３の高さの増大によって限定される可能性があり、結果としての、血液細胞の良好な沈降の達成によって確定される極大流量は、ほとんど一定にとどまる。
【００３４】
例として、キュベットの直径は８０ｍｍであり、高さはほぼその半径に等しい。かかる直径は、技術水準の分離用ロータのそれらの約３分の１に相当する。従って、管状導管９によって形成される開ループの長さは、技術水準のループのほぼ３分の１に相当する。
【００３５】
キュベット２の半径を減じ、かくして管状導管９によって形成されるループの長さを減じることによって、それが受ける遠心力によってそれに及ぼされる引張り力が、一定の値に保たれうる。直径４ｍｍの３本の管を用いる代わりに、我々は、直径７ｍｍの単一の管状要素９を用いる。従って、結果としての断面積は同じで、０．３８ｍｍ２である。管状要素の材料は、技術水準におけると同様に、可塑化ＰＶＣまたは比重１．２ｇ／ｃｍ３のシリコーンである。管状要素９の開ループの長さを技術水準のそれの３分の１に減じられるから、この管状要素の質量はほぼ３分の１に等しい。開ループの半径も、ほぼ３分の１に減じる。
【００３６】
この管に働く引張り力は、
Ｆ＝ｍω２・Ｒ
に相当する。
【００３７】
技術水準では、ロータの速度２０００ｒｐｍの半分に相当する１０００ｒｐｍ（ω≒１００）というループの速度、０．１３ｍのループ半径で、次の力が得られる：
Ｆ＝０．０１４・１００２・０．１３＝１８．２Ｎ
本発明の実施例の場合、質量０．００４６ｋｇ、ループの速度３０００ｒｐｍ（ロータ１の速度６０００ｒｐｍに相当）、ループ半径０．０４５ｍで、力は次の通りである：
Ｆ＝０．００４６・３００２・０．０４５＝１８．６Ｎ
引張り力の値は、次のとおりである：
σ＝Ｆ／Ｓ＝１８／３８＝０．４７Ｎ／ｍｍ２
管状要素への交互の曲げ応力の値が下記に相当するとする：
σ=Ｅ・ｒ／Ｒ
ここに、ｒは、管状要素の半径、
Ｒは、この管状要素により形成されるループの半径である。
【００３８】
本発明の場合、半径Ｒはより小さいので、σを減じるためには、ｒおよびＥを減少させなければならない。上記の例では、Ｅ＝４Ｎ／ｍｍ２、σrupture＝１２Ｎ／ｍｍ２。交互屈曲１００万回に相当する屈曲の場合、すなわち５．５時間運転の場合、この値は、追加の疲労を考慮に入れても、係数５だけ減少し、従って、交互曲げ応力≒２．４Ｎ／ｍｍ２の場合、σruptureは：
σ＝４・３．５／３０＝０．４７Ｎ／ｍｍ２
すなわち、安全係数は２．４／０．４７≒５。
【００３９】
この寸法決定例は、そのために若干の措置をとりさえすれば、性能を失うことなく、応力を増加させることなく、分離用囲いの直径をきわめて顕著に減少させることが全く可能であることを、示している。ところで、この直径減少は、装置の寸法をきわめて著しく減少させることを可能ならしめる。これにより、はるかにコンパクトで、より軽く、より安価な装置を製造することが可能となる。この装置は、場所をとらず、同じ面積上により多くの装置を設置することができ、このことは、とりわけスペースを減じた血漿回収用バットの場合に、重要である。
【００４０】
たとえば、本発明に従った回転部分の重量は、約６００ｇである。一方、技術水準の装置のロータの重量はそのほぼ５倍である。これが、血液の回収において、一般には、プラスモフォレーシスを直接には行わず、血液を可撓性の袋に集め、そのあとで、きわめて大きい遠心分離機に入れる理由である。この場合、提供者に赤血球を戻すことはもはや不可能である。ところで、生体がその量の赤血球を再生するための時間は長く、このことが、同一提供者について２回の分離をするのに何か月も必用である理由を説明してくれる。もし、赤血球を分離後に再注入することができれば、その必要はなくなるであろう。今や、採血と同時に分離を行いさえすればよい。
【００４１】
１回限り使用する遠心カップを用いて機能する他のタイプの機械が存在しているが、それらは、回転継手を必要とし、より高価につく解決法に至らせるもので、遠心分離すべき液体の供給と分離された成分の排出を同時に行うことはできず、従って、供給と排出を交互に行う必要があり、体外にある体積が大きくなる。
【００４２】
安価に製造できる軽量で、あまり場所をとらない遠心分離装置およびとりわけ使い捨て分離囲いを持つことの重要性は、明らかである。従って、これらの分離用の囲いまたはキュベットの交換の容易さも、必要不可欠である。これらの条件全体を統合したものがはじめて、現在の血漿回収法に取って代わることができる。
【００４３】
この発明の別の重要な一面は、遠心キュベット２へ血液を導入するときの超過圧によって、液体の完全な循環が達成されることにある。この超過圧は、供給導管４ａならびに血液細胞回収導管５ａおよび血漿回収導管６ａで惹起される装入物のロスを補償することになる。この超過圧を生じさせるためには、所望の流入流量を確保するようになった蠕動ポンプを有利に使用できる。それゆえ、流出成分用の蠕動吸引ポンプは何ら必要ではなく、血漿流量の調節は、制御系によって血漿と血液細胞との境界の位置の変化の関数として操作される調節弁３４によって達成される。
【００４４】
もちろん、この装置はとりわけ採血に合わせてプラスマフェレーシスを実施するための使用に適しているが、治療目的の用途に用いうることももちろん可能である。実際、３本の導管４ａ、５ａ、６ａを包含する管状要素９が、安全係数５で、５時間を越える連続使用ができると予測されることが確認されており、このことは、考えられる全ての用途においてそれの使用を可能とする。
【００４５】
本発明の対象装置は、既知の適合した手段で、洗浄すべき細胞および洗浄液を当該領域へ交互に導入することによって、血液細胞の洗浄のために用いることもできる。変形として、追加の導管によって洗浄液を導入して、分離と洗浄とを同時に行いうるようにすることが可能であろう。この場合には、管状要素９は、図示した３本の代わりに４本の導管を包含することとなる。
【００４６】
図５および６に示した変形においては、先行実施形態の２枚の円盤２２および２６が、直径方向に向かい合った２本の支柱３７および３８を持つアルミニウム製単一片となった２本の直径方向アーム２２′、２６′によって置き換えられている。アーム２６′は、電動機２８の軸２７の表面に見られるボス２６′ａを有する。柱３７は、駆動軸２３を通すための円筒形通路３９を有する。他の柱３８は、管状要素９の案内溝４１を有する。
【００４７】
支持体４０は、その半径が最大の帯域、従って遠心力が最大の帯域で、可撓性管状要素９を支えるように構想されている。漏斗１０ａは、管状要素９の中心部を支えている。
【００４８】
装置回転の間の溝４１と管状要素９との間の摩擦を減じるために、支持体４０は、図１の実施形態の支持体２２と同様に、摩擦係数の小さい材料でできている。すでに挙げた材料のほかに、高分子量ポリエチレン（ＰＥＨＭＷ）も使用できる。管状要素９の製造に際して、それがＰＶＣ製の場合には、シリカベースの可塑剤を用いて、表面をより滑りやすくすることによって、滑りをよくすることもできる。必要によりらせん状の溝彫りによって溝４１の接触面を小さくすることによって、摩擦を減少させることも可能である。
【００４９】
図７のもう一つの変形によれば、支持体４０のシュート（案内溝）に、管状要素９の軸と平行な軸のまわりに自由に回転させられるローラ４２を配置する。これらのローラ４２は、その表面での管状要素９の回転によって駆動される。
【００５０】
遠心分離装置の残余は、先に記載した実施形態に相当する。図５および６に関連して説明した変形は、遠心分離速度で回転するとき、装置の平衡化を容易にし、安全性を高めることができる。それは、遠心力をきわめて僅かしか受けない管状要素９の案内および支持を改善もする。
【００５１】
以下においては、本発明の種々の構成要件の組み合わせからなる例示的な実施態様を示す。
【００５２】
１．回転軸を有する遠心分離機構（２）、周辺の分離室（３）、該遠心分離機構（２）の中心を該分離室（３）に結びつける複数の流路（４、５、６）を含み、これら流路の中心の末端は導管（４ａ、５ａ、６ａ）のそれぞれの一端に接続されており、これら導管のそれぞれの第二の末端は角度が固定されて、該回転軸に対して同軸であり；また、該複数の導管を該回転軸を中心にして角速度ωで回転させるための第一の駆動手段（２２）および該遠心分離機構（２）を該回転軸を中心として角速度２ωで回転させる第二の駆動機構（１、２３−３３）を含む粒子を懸濁状態で含有する液体、特に血液を遠心分離する装置であって、該遠心分離機構（２）が、２５−５０ｍｍの範囲内の半径およびこの半径の７５−１２５％の範囲内の高さを有することを特徴とする遠心分離装置。
【００５３】
２．遠心分離機構（２）の角速度２ωが＞５００ｒａｄ／ｓであることを特徴とする１項記載の装置。
【００５４】
３．液体が遠心分離機構（２）内へ少なくとも１００ｍｌ／分の流量で導入されることを特徴とする１項記載の装置。
【００５５】
４．該導管（４ａ、５ａ、６ａ）に作用する引張り力が＜０．７Ｎ／ｍｍ２であり、その弾性モジュラスが＜５Ｎ／ｍｍ２であり、交互屈曲破壊強度が１．５Ｎ／ｍｍ２であることを特徴とする１項記載の装置。
【００５６】
５．該遠心分離機構（２）が、２つの環状部材を有するキュベットの形をもち、それらの部材はそれらの間に該流路（４，５，６）および該分離室（３）を設けるようになっていることを特徴とする１項記載の装置。
【００５７】
６．３本の導管（４ａ、５ａ、６ａ）が同一の管状要素（９）の中に統合されていることを特徴とする１項乃至５項のいずれか１つに記載の装置。
【００５８】
７．該管状要素（９）の断面の直径は７ｍｍを越えないことを特徴とする１項乃至６項のいずれか１つに記載の装置。
【００５９】
８．３本の導管（４ａ、５ａ、６ａ）の断面が楕円形であり、これら楕円の長軸が該管状要素（９）の長さ方向軸に対して同心の少なくとも一つの円に接していることを特徴とする７項記載の装置。
【００６０】
９．可撓性管状要素（９）によって形成されたループの変形を抑制するための支持手段（２２ｂ、４０）を包含することを特徴とする１項乃至８項のいずれか１つに記載の装置。
【００６１】
１０．遠心分離によって生じた成分の一つの捕集器に接続される予定の該導管の一つ（６ａ）が比例弁（３４）を包含し、該導管によって搬出されるべき成分の純度を検知するための検知手段が該導管の上流に配置されており、この検知器が測定された純度の関数として該導管（６ａ）中の流量を制御することを特徴とする１項乃至９項のいずれか１つに記載の装置。
【００６２】
１１．該遠心分離機構の通過を可能ならしめるための空間が第一および第二の駆動手段（２２、１）の横に設けられていることを特徴とする１項記載の装置。
【００６３】
１２．該分離室（３）中にプリズムが配置されており、該検知手段が、該遠心分離機構（２）に対して一定したレーザビームならびに血液細胞と結晶との境界の位置を測定し、該比例弁の制御機構に対してその位置に特有の信号を送る光電セルを含むことを特徴とする１０項記載の装置。
【００６４】
１３．管状要素（９）とこれと接する可動性部分との間の摩擦を、この管状要素（９）のＰＶＣにシリカベースの可塑剤を表面導入し、らせん状の溝によってシュート（２２ｂ、４１）の接触面積を減少させることによって減じることを特徴とする１項乃至１２項のいずれか１つに記載の装置。
【００６５】
１４．該遠心分離すべき液体を、所定流量での流れを生じさせるのに適した圧（Ｐ）のもとに置き、遠心分離された成分の少なくとも一つの純度を測定し、遠心分離により生じた２成分のそれぞれの流量割合を該純度の関数として制御することを特徴とする１項乃至１３項のいずれか１つに記載の装置の使用方法。
【００６６】
１５．液体、とくに血液を分離するために軸を中心として回転するのに適しており、その液体は、複数の導管（４ａ、５ａ、６ａ）を有する単一の管状要素（９）によって遠心分離機構（２）へ供給されかつその管状要素によって取り出される遠心分離機構（２）であって、
円盤の形の底部（２ａ）と、
底部（２ａ）からのびる円筒形外壁（２ｄ）と、
底部（２ａ）からのび、外壁（２ｂ）から間隔をおいていて、それらの間に環状の分離室（３）を規定するようになっている円筒形内壁（２ｃ）と、
底部（２ａ）からほぼ同軸にのび、管状要素（９）の一端を受け入れるようになった管状の穴（ハウジング）（１０）と、
遠心分離機構の底部（２ａ）に形成され、半径方向にのびる複数の流路（４、５、６）（各々の流路（４、５、６）は管状要素（９）のそれぞれの導管（４ａ、５ａ、６ａ）と分離室（３）とを連通させることとから成る遠心分離機構。
【００６７】
１６．各流路（４、５、６）が分離室（３）の内部に終点を有し、各終点が分離室（３）内で異なる半径方法位置を占めていて、分離すべき液体の異なる成分と連通するようになっていることを特徴とする１２項記載の遠心分離機構。
【００６８】
１７．分離室（３）内に配置された二重プリズム（３ａ）を含み、この二重プリズムは光学装置（３５）と協同して、分離室（３）内の選ばれた成分の水準（レベル）を検知するようになっていることを特徴とする１６項記載の遠心分離機構。
【００６９】
１８．二重プリズムが、分離室（３）の底部（２ａ）とは反対側の部分に配置されていることを特徴とする１７項記載の遠心分離機構。
【００７０】
１９．粒子を懸濁状態で含有する液体、とくに血液を遠心分離するための装置であって、
軸を中心として回転するように装着された第一の駆動要素（１）と、
第一の駆動手段（１）に対して同軸に回転するように装着された第二の駆動要素（２２）と、
第一（１）および第二（２２）の駆動要素を２：１の比で駆動する手段（２２−３３）と、
第一の駆動要素（１）に取外し可能に接続された遠心分離機構（２）であって、同軸の管状の穴（ハウジング）（１０）を有する遠心分離機構（２）と、
連結用の管状の穴（ハウジング）（１０′）と、
遠心分離機構（２）の管状の穴（１０）に接続された第一の末端および連結用の管状の穴（１０′）に接続され、長さ方向軸を規定している第二の末端（９ａ）を有する管状要素（９）（管状要素（９）は第二の駆動要素（２２）に結合されて回転し、管状要素（９）は内部に設けられた複数の導管（４ａ、５ａ、６ａ）を有し、各導管（４ａ、５ａ、６ａ）は楕円形の横断面を有していて、長さ方向軸を中心とした管状要素（９）の回転を容易ならしめることとから成る遠心分離装置。
【００７１】
２０．各管状導管（４ａ、５ａ、６ａ）の楕円形断面が長軸を規定しており、それらの長軸が、管状要素（９）の長さ方向軸に同心の少なくとも一つの円に接していることを特徴とする１９項記載の遠心分離装置。
【００７２】
２１．楕円形管状導管（４ａ、５ａ、６ａ）の長軸が管状要素（９）の長さ方向軸に対して各々同心の複数の円に接していることを特徴とする２０項記載の装置。
【図１】
2011087953.tif 000003
【図２】
2011087953.tif 000004
【図３】
2011087953.tif 000005
【図４】
2011087953.tif 000006
【図５】
2011087953.tif 000007
【図６】
2011087953.tif 000008
【図７】
2011087953.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成23年1月20日(2011.1.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸を有する遠心分離機構（２）、周辺の分離室（３）、該遠心分離機構（２）の中心を該分離室（３）に結びつける複数の流路（４、５、６）を含み、これら流路の中心の末端は導管（４ａ、５ａ、６ａ）のそれぞれの一端に接続されており、これら導管のそれぞれの第二の末端は角度が固定されて、該回転軸に対して同軸であり；また、該複数の導管を該回転軸を中心にして角速度ωで回転させるための第一の駆動手段（２２）および該遠心分離機構（２）を該回転軸を中心として角速度２ωで回転させる第二の駆動機構（１、２３−３３）を含む血液を遠心分離する装置であって、該遠心分離機構（２）が、２５−５０ｍｍの範囲内の半径およびこの半径の７５−１２５％の範囲内の高さを有することを特徴とする遠心分離装置。
【請求項２】
遠心分離機構（２）の角速度２ωが＞５００ｒａｄ／ｓであることを特徴とする請求項１の装置。
【請求項３】
液体が遠心分離機構（２）内へ少なくとも１００ｍｌ／分の流量で導入されることを特徴とする請求項１の装置。
【請求項４】
該導管（４ａ、５ａ、６ａ）に作用する引張り力が＜０．７Ｎ／ｍｍ２であり、その弾性モジュラスが＜５Ｎ／ｍｍ２であり、交互屈曲破壊強度が１．５Ｎ／ｍｍ２であることを特徴とする請求項１の装置。
【請求項５】
該遠心分離機構（２）が、２つの環状部材を有するキュベットの形をもち、それらの部材はそれらの間に該流路（４，５，６）および該分離室（３）を設けるようになっていることを特徴とする請求項１の装置。
【請求項６】
３本の導管（４ａ、５ａ、６ａ）が同一の管状要素（９）の中に統合されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１つの装置。
【請求項７】
該管状要素（９）の断面の直径は７ｍｍを越えないことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１つの装置。
【請求項８】
３本の導管（４ａ、５ａ、６ａ）の断面が楕円形であり、これら楕円の長軸が該管状要素（９）の長さ方向軸に対して同心の少なくとも一つの円に接していることを特徴とする請求項７の装置。
【請求項９】
可撓性管状要素（９）によって形成されたループの変形を抑制するための支持手段（２２ｂ、４０）を包含することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１つの装置。
【請求項１０】
遠心分離によって生じた成分の一つの捕集器に接続される予定の該導管の一つ（６ａ）が比例弁（３４）を包含し、該導管によって搬出されるべき成分の純度を検知するための検知手段が該導管の上流に配置されており、この検知器が測定された純度の関数として該導管（６ａ）中の流量を制御することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１つの装置。
【請求項１１】
該遠心分離機構の通過を可能ならしめるための空間が第一および第二の駆動手段（２２、１）の横に設けられていることを特徴とする請求項１の装置。
【請求項１２】
該分離室（３）中にプリズムが配置されており、該検知手段が、該遠心分離機構（２）に対して一定したレーザビームならびに血液細胞と結晶との境界の位置を測定し、該比例弁の制御機構に対してその位置に特有の信号を送る光電セルを含むことを特徴とする請求項１０の装置。
【請求項１３】
管状要素（９）とこれと接する可動性部分との間の摩擦を、この管状要素（９）のＰＶＣにシリカベースの可塑剤を表面導入し、らせん状の溝によってシュート（２２ｂ、４１）の接触面積を減少させることによって減じることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１つの装置。
【請求項１４】
請求項１乃至１３のいずれか１つの遠心分離装置であって、該遠心分離すべき液体を、所定流量での流れを生じさせるのに適した圧（Ｐ）のもとに置く手段と、遠心分離された成分の少なくとも一つの純度を測定する手段と、遠心分離により生じた２成分のそれぞれの流量割合を該純度の関数として制御する手段とを有することを特徴とする遠心分離装置。
【請求項１５】
血液を遠心分離するための装置であって、
軸を中心として回転するように装着された第一の駆動要素（１）と、
第一の駆動手段（１）に対して同軸に回転するように装着された第二の駆動要素（２２）と、
第一（１）および第二（２２）の駆動要素を２：１の比で駆動する手段（２２−３３）と、
第一の駆動要素（１）に取外し可能に接続された遠心分離機構（２）であって、同軸の管状の穴（ハウジング）（１０）を有する遠心分離機構（２）と、
連結用の管状の穴（ハウジング）（１０′）と、
遠心分離機構（２）の管状の穴（１０）に接続された第一の末端および連結用の管状の穴（１０′）に接続され、長さ方向軸を規定している第二の末端（９ａ）を有する管状要素（９）、管状要素（９）は第二の駆動要素（２２）に結合されて回転し、管状要素（９）は内部に設けられた複数の導管（４ａ、５ａ、６ａ）を有し、各導管（４ａ、５ａ、６ａ）は楕円形の横断面を有していて、長さ方向軸を中心とした管状要素（９）の回転を容易ならしめることとから成る遠心分離装置。
【請求項１６】
各管状導管（４ａ、５ａ、６ａ）の楕円形断面が長軸を規定しており、それらの長軸が、管状要素（９）の長さ方向軸に同心の少なくとも一つの円に接していることを特徴とする請求項１５の遠心分離装置。
【請求項１７】
楕円形管状導管（４ａ、５ａ、６ａ）の長軸が管状要素（９）の長さ方向軸に対して各々同心の複数の円に接していることを特徴とする請求項１６の装置。