(57)【要約】【課題】　粒子を損傷することなしに、液体内の粒子の浮遊を継続させる。【解決手段】　液体２４と粒子２２とを含んだ試料２０を収容した容器１８を、その軸周りにモータ１６によって、第１の時間区間にわたって第１の速度で回転させ、その後、第２の時間区間にわたって第２の速度で回転させる。複数の回転速度の間の交替の結果、試料２０に生じる２次流れの作用により、液体２４内の粒子２２の浮遊が維持され、また試料２０が攪拌される。第１および第２の時間区間についての第１および第２の速度を含む回転サイクルは、粒子２２の浮遊を連続的に維持すべく、所望の回数だけ繰り返すことができる。【選択図】　図１
2004069700.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
　液体中の粒子の浮遊を維持する方法であって、
ａ）前記液体中に浮遊する粒子を含む試料を、底部の内面を有する容器内に配置し、
ｂ）前記容器を、前記容器の軸の周りで、第１の回転速度で第１の時間区間にわたって回転させ、
ｃ）前記容器を、前記軸の周りで、前記第１の速度とは異なる第２の回転速度で、第２の時間区間にわたって回転させ、
ｄ）ステップｂ）およびｃ）を、所望のサイクル数であって前記サイクルの間にわたり粒子を浮遊状態に継続的に維持しながら容器の前記底部の内面への粒子の沈殿が妨げられるようなサイクル数にわたって繰り返すことを特徴とする方法。
【請求項２】
　請求項１に記載の方法であって、前記第１および第２の回転速度および第１および第２の時間区間が、前記試料のソリッドボディ回転が発生を妨げられるようなものであることを特徴とする方法。
【請求項３】
　請求項１に記載の方法であって、前記第２の回転速度が前記第１の回転速度より小さいことを特徴とする方法。
【請求項４】
　請求項１に記載の方法であって、前記第２の回転速度が前記第１の回転速度より大きいことを特徴とする方法。
【請求項５】
　請求項１に記載の方法であって、前記第２の回転速度が分あたり０回転であることを特徴とする方法。
【請求項６】
　請求項１に記載の方法であって、前記第１および第２の回転速度が、前記粒子と前記液体との密度差、前記液体の粘度、および前記液体の深さに基づいて算出されることを特徴とする方法。
【請求項７】
　請求項１に記載の方法であって、前記第１および第２の時間区間が、前記液体の粘度、前記液体の深さおよび前記第１または第２の回転速度に基づいて算出されることを特徴とする方法。
【請求項８】
　請求項１に記載の方法であって、前記サイクルの間に、前記容器から分析装置へ前記試料の流れを移送する行程を更に含むことを特徴とする方法。
【請求項９】
　請求項８に記載の方法であって、前記第１および第２の回転速度が、前記容器に流体連通しているときに前記分析装置に対し無視しうる影響を与える程度の攪拌に帰結する値であることを特徴とする方法。
【請求項１０】
　請求項１に記載の方法であって、前記容器が、前記第１および第２の回転速度につき単一の回転方向に回転することを特徴とする方法。
【請求項１１】
　請求項１に記載の方法であって、前記容器が、前記第１の回転速度のときに第１の方向に、また前記第２の回転速度のときに第２の方向に回転することを特徴とする方法。
【請求項１２】
　液体中の粒子の浮遊を維持する方法であって、
　底部の内面を有し、液体および前記液体内に浮遊する粒子を含んだ試料を収容する容器を、前記液体の第１の垂直速度が達成されるが前記液体のソリッドボディ回転が妨げられるように、前記容器の軸の周りに回転させ、
　前記液体の過渡的な２次流れに帰結する第２の垂直速度が時間区間の間に達成され、前記容器の内面への粒子の沈殿が妨げられると共に前記試料の攪拌が容器の前記回転の間に生じ、これによって前記試料内で粒子を混ぜるように、前記容器の第１の回転速度を、計算された前記時間区間にわたる第２の異なる回転速度に変更することを特徴とする方法。
【請求項１３】
　請求項１２に記載の方法であって、前記第１の回転速度と前記第２の回転速度とを交替させる行程を更に含むことを特徴とする方法。
【請求項１４】
　請求項１２に記載の方法であって、前記第２の回転速度が前記第１の回転速度より小さいことを特徴とする方法。
【請求項１５】
　請求項１２に記載の方法であって、前記第２の回転速度が前記第１の回転速度より大きいことを特徴とする方法。
【請求項１６】
　請求項１２に記載の方法であって、前記第２の回転速度が分あたり０回転であることを特徴とする方法。
【請求項１７】
　請求項１２に記載の方法であって、前記第１の角速度と前記第２の角速度とを交替させる行程を更に含むことを特徴とする方法。
【請求項１８】
　請求項１２に記載の方法であって、前記過渡的な２次流れが、液体試料の境界層、液体試料の垂直コア流、および前記流体試料の前記境界層内の容器の壁の近傍における再循環流を生成することを特徴とする方法。
【請求項１９】
　請求項１８に記載の方法であって、前記第２の角速度が、ストークスの沈降速度より大きい前記試料の前記コアの垂直速度を生じることを特徴とする方法。
【請求項２０】
　請求項１２に記載の方法であって、前記攪拌の間に、前記容器から分析装置へ前記試料の流れを移送する行程を更に含むことを特徴とする方法。
【請求項２１】
　請求項１２に記載の方法であって、前記第１および第２の角速度が、前記容器に流体連通しているときに前記分析装置に対し無視しうる影響を与える程度の攪拌に帰結するような値であることを特徴とする方法。
【請求項２２】
　容器内に収容された液体内の粒子の浮遊を維持すべき底部の内面を有する前記容器を攪拌するためのシステムであって、
　前記容器が搭載される容器ホルダと、
　前記容器ホルダに駆動可能に結合されたモータであって、前記容器ホルダが前記モータによって前記容器の軸の周りを回転駆動されるモータと、
　ａ）前記容器を前記容器の軸の周りで第１の回転速度で第１の時間区間にわたって回転させ、ｂ）前記容器を前記軸の周りで前記第１の速度とは異なる第２の回転速度で第２の時間区間にわたって回転させ、ｃ）ステップａ）およびｂ）を、所望のサイクル数であって前記サイクルの間にわたり粒子を浮遊状態に継続的に維持しながら容器の前記底部の内面への粒子の沈殿が妨げられるようなサイクル数にわたって繰り返すようにプログラムされたモータコントローラと、
を含むことを特徴とするシステム。
【請求項２３】
　請求項２２に記載のシステムであって、前記システムが分析装置の部品であることを特徴とするシステム。
【請求項２４】
　請求項２２に記載のシステムであって、前記分析装置に接続され前記容器内に配置されたサンプル回収装置であって、前記分析装置による分析のために液体が前記回収装置によって回収され得るサンプル回収装置を更に備えたことを特徴とするシステム。
【請求項２５】
　請求項２４に記載のシステムであって、前記回収装置が吸引プローブであることを特徴とするシステム。
【請求項２６】
　請求項２３に記載のシステムであって、前記分析装置がフローサイトメータであることを特徴とするシステム。
【請求項２７】
　請求項２３に記載のシステムであって、前記分析装置がソーティングフローサイトメータであることを特徴とするシステム。
【請求項２８】
　請求項２２に記載のシステムであって、前記容器ホルダを取り囲む加圧ハウジングを更に含むことを特徴とするシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は、液体中における粒子の浮遊の維持、および操作可能に連携された分析装置への粒子の浮遊物の連続的な移送に関する。
【背景技術】
【０００２】
　フローサイトメトリックなソーティングの処理では、液体サンプル中の細胞や粒子は、液体媒体の中で浮遊状態に維持され、均等に分散していることが望ましい。液体中で粒子の浮遊を維持すべく、容器を振動させ、回転させ、また周回させるために、様々な攪拌装置が開発されてきた。
【０００３】
　例えば、特許文献１は、渦装置／ミキサー（a vortexer/mixer）を使用し、試験管の内容物を軌道的に混ぜて再浮遊させる装置を記述している。容器の内容物は、選択された試料容器の軌道回転の後に、吸引ヘッドプローブを介して、容器の外へと強制的に排出される。
【０００４】
　特許文献２は、試験管内に渦を発生させる装置を記述している。この装置は、試験管に係合する一端と、他端とを有する長尺部材を備えており、該部材はその軸の周りに軌道回転するように駆動される。この装置は更に、動作中に試験管の開口をホールドするための、膨らませ可能な袋体を含むグリップ手段を備えており、該袋体は、膨らんだときには、試験管の開口端を封止する密封体によって試験管の開口端をホールドする。
【０００５】
　しかしながら、このような装置では、容器から試料の流れ（sample flow stream）が回収される前に、試料の攪拌が停止されてしまう。このため、液体試料内の粒子の継続的な浮遊と攪拌とは、維持されないことになる。したがって、容器から回収された細胞の流れは、試料内に存在する細胞の正確な代表を含まないかもしれず、誤った分析結果を招きかねない。
【０００６】
　また、試料の攪拌が試料の吸引の際に停止されないような従来技術については、使用される分析装置に関連する整列の問題が典型的に生じる。これは、振動動作が十分な強さと方向とを持っており、分析装置の要素の整列誤り（misalignment）を起こさせるからである。信頼できる試料分析結果を達成するためには、再整列と、装置の再校正とが必要とされ、これは攪拌を停止させることを意味する。さらに、乱暴な振動動作は、分析される粒子を損傷するおそれがある。
【０００７】
　特許文献３は、細胞を洗浄する装置および方法を記述しており、これは細胞を再浮遊させる方法を含んでいる。この方法および装置は、洗浄すべき細胞を収容した試験管と、試験管の開放上端に挿入される回転可能な主軸とを記述している。この方法では、試験管は最初に、駆動モータによってその垂直軸の周りを回転駆動され、遠心力によって、大きく高密度の細胞を、試験管の内壁に対して付勢する。洗浄液が試験管の底部に供給され、小さく低密度の細胞、デブリ、および結合していない薬剤を、主軸内の通路を介して追い出す。これは外部の貯蔵室に排出される。洗浄液はかくして、望ましくない浮遊物を置換し除去する。細胞が適切に洗浄された後に、洗浄液の流れは停止され、そして駆動モータがブレーキにより急制動される。試験管の急停止は、試験管内の液体の回転を継続させ、これによっていくつかの細胞を再浮遊させながら、試験管内壁の細胞を洗い流す。細胞の回復を増大するために、試験管は何回かにわたって回転および停止されることができる。
【０００８】
【特許文献１】米国特許５，４３９，６４５号明細書
【特許文献２】米国特許５，００５，９８１号明細書
【特許文献３】米国特許６，２３５，５３７号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
　この方法および装置によれば、大きい細胞を側壁に押しつけより小さい細胞を除去するような遠心力の印加を含む方法によって、細胞が洗浄される。この洗浄の後で、より大きい残存細胞が、駆動モータの急停止および再始動を通じて再浮遊される。洗浄溶液内の界面活性剤が、細胞の再浮遊を補助しており、この特許に係る回転する方法が、それのみでは細胞を再浮遊させるのに十分でないことがあることがわかる。さらに、この特許は、細胞の浮遊を継続的に維持する方法を記述していない。加えて、管壁からペレット化された細胞を洗い落とすのに必要な非常に急激な制動は、細胞を損傷しやすい。
【００１０】
　したがって、本発明の目的の一つは、液体内の粒子の浮遊を継続させるシステムおよび方法を提供することである。
【００１１】
　本発明のまた一つの目的は、粒子を損傷することなしに、液体内の粒子の浮遊を継続させるシステムおよび方法を提供することである。
【００１２】
　本発明のまた一つの目的は、サイトメトリック分析のために前記試料を継続的に回収しながら、液体内の粒子の浮遊を継続させるシステムおよび方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
　これらのおよび他の目的は、液体中にサスペンドされる粒子を含んだ試料を収容した容器を、試料の流れが複数の回転速度の間の交替の結果によって液体内の粒子の浮遊が維持され試料が攪拌されるように作用すべく、第１の速度で所定時間にわたって、また第１の速度より高いまたは低い第２の回転速度で所定時間にわたって、回転させるシステムおよび方法によって達成される。軸の周りに回転させられる容器に少量だけ保持されている液体では、その角速度のインパルス的な変化（impulsive change）は、過渡的な２次流れ効果を生じさせることが従来知られている。しかしながら、２次流れ効果が粒子の浮遊を維持するために使用可能であることは、従来知られていない。本発明における粒子の浮遊は、上述した回転のサイクルを繰り返すことによって、継続的に維持することができる。
【００１４】
　回転する容器は、吸引チューブなどの回収装置を介して、分析装置に流体連通することができる。容器が回転されている間に、試料は容器から吸引され分析装置に移送されることができる。回転の速度が比較的小さく、また複数の回転数の交替が、試料に遠心力を与え得るようなソリッドボディ回転（a solid body rotation）を妨げるので、発生する攪拌の程度は、サイトメータに重大な量の振動を伝達しない。換言すれば、レーザ、検知器および液滴発生機構などのサイトメータの部品は、試料の攪拌からの振動に起因する再整列や他のタイプの再構成を、試料の信頼できる分析を生じさせるために必要とすることはない。このように、容器から回収された細胞の流れは、試料内に存在する細胞の正確な代表を含むことになり、信頼できる分析結果に帰結する。また、回転のサイクルの間、粒子に最小限の遠心力しか作用しないので、いかなる場合にも粒子が損傷しにくく、また階層化しにくい。このことによって、細胞がソーティング処理の後に動的研究、細胞培養、または他の処理に使用されることが可能になる。
【００１５】
　本発明では、試料を収容した容器はその長手軸の周りに、第１の計算された側で第１の計算された時間区間にわたって回転される。第１の速度と時間区間は、試料のソリッドボディ回転が起こらないようなものにされる。粒子は流体内に浮遊状態に維持され、遠心力の結果として容器壁に移動するようなことはない。ある例では、第１の回転速度の時間区間は、ソリッドボディ回転が発生の閾値上にありしかしそれが起こる前に第１の回転速度が変更されるためにそれが起こらないような長さである。第２の計算された時間区間にわたる変更された第２の回転速度は、流体内での粒子の浮遊を維持し試料を攪拌するべき過渡動作を生じるような、試料の過渡的な２次流れに帰結する。第１および第２の速度の間の交替を含む回転のサイクルは、試料内での粒子の浮遊を継続的に維持するように、繰り返すことができる。第２の速度が第１の速度に変更されたときにも過渡的な２次流れが生じるが、その方向は逆である。
【００１６】
　本発明のシステムには、コントローラ、モータ、および容器ホルダが含まれる。コントローラは、容器ホルダに結合されたモータを回転させるようにプログラムされている。容器ホルダは、容器をその軸の周りで、第１および第２の計算された速度で、第１および第２の時間区間にわたって、所望の回数だけ回転駆動する。本発明が有利な点の一つは、前記サイクル中に粒子が浮遊状態に継続的に維持されるために、容器の底部表面への粒子の沈殿が妨げられることである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
　図１は、従来公知のタイプの分析装置に接続された本発明に係るシステムを示す。装置１２は、フローサイトメータ、血液アナライザー、またはその他の液中の粒子を分析する分析システムであってよい。システムは、粒子２２および液体２４を含む試料２０を収容した容器１８を駆動するモータ１６を回転するようにプログラムされたコントローラ回路（不図示）を含むモータコントローラ１４を含んでおり、容器の長手軸ｚ（図４参照）の周りの容器１８の所望のサイクルの回転を通じて、試料の攪拌が達成されるようにされている。１つの例では、容器１８は試験管である。この容器はいかなる非対称の容器であってもよい。コントローラ１４は、第１の時間区間（time interval）にわたり第１の速度でモータ１６を回転させ、第２の時間区間にわたり、第１の速度より高くても低くてもよい第２の速度で、モータ１６を回転させるようにプログラムされている。第１および第２の回転速度の間の入替えは、液体２４内での粒子２２の浮遊を維持し又試料２０を攪拌するような試料流れ効果に帰結する。第１および第２の時間区間についての第１および第２の速度を含む回転サイクルは、粒子浮遊を継続的に維持すべく、所望の回数だけ繰り返すことができる。回転の速度と、各回転速度の時間区間は、以下に示される数式に基づいて計算される。
【００１８】
　モータ１６は、例えばステッパーモータであり、モータコントローラ１４からの指令を受け次第、回転し、また容器１８に回転を加える。軸２６がモータ１６の開口を通じて通過し、ベアリング２８を介してモータ１６に固定されてよい。軸２６はまた、一端で容器ホルダ３０に固定される。容器１８は容器ホルダ３０に確実に搭載される。
【００１９】
　コントローラ１４からの指令があり次第、電力がモータ１６に供給され、モータ１６が、第１の時間区間についての第１の速度で回転する。モータ１６がモータが固定されている軸２６を回転させるに従い、軸２６が接続されている容器ホルダ３０、およびホルダ３０内に搭載されている容器１８もまた回転する。かくして、モータ１６は軸２６を介して、容器ホルダ３０および容器１８に駆動的に結合（drivingly coupled）されている。容器１８、およびモータ１６に駆動される容器ホルダ３０は、図４に示されるように、容器の長手軸ｚの周りに回転する。モータコントローラ１４の更なる指令があり次第、モータ１６、軸２６、容器ホルダ３０および容器１８は、第２の時間区間にわたり第２の回転速度で、容器の長手軸ｚの周りに回転する。変化する速度で容器が回転されるので、容器内に存在している液体２４は、後述するように液体２４中の粒子２２の浮遊および試料２０の攪拌を維持しながら、過渡的な鉛直流れ効果を呈する。
【００２０】
　図１および図２を参照しつつ、他の実施形態として、本発明のシステムは、本発明のシステムに接続された試料吸引装置３６を含む。本発明のシステムは、分析装置１２の部品であってもよい。試料吸引装置３６は例えば吸引プローブ（an aspiration probe）であり、分析装置１２は例えば、ソーティングフローサイトメータやフローサイトメータのようなサイトメトリック装置である。ひとつの例では、吸引プローブ３６は容器１８の開口３８に挿入される。吸引プローブ３６の一端は、試料２０に接触し、また、容器１８の底面近くまで延びている。吸引プローブの他端は、分析装置１２に接続されている。浮遊されている粒子２４の流れ（stream）は、容器１８から回収または吸引され、分析のために分析装置１２に移送される。図２において、分析装置１２は、図１の浮遊する粒子２４の流れから生成された液滴の分析のために、フローセルまたは液滴ジェネレータ４４、光源４６、および検出器４８、ならびに他の要素（不図示）を含んでいる。
【００２１】
　本発明では、試料は容器内のサンプル２０を含む容器１８が回転されている間に、容器１８から回収され、サイトメトリック装置１２に移送されることができる。軸ｚの周りの回転の速度が比較的遅くまた速度間で交替するため、ソリッドボディ回転は達成されず、または発生を妨げられる。したがって、この方法は、粒子２２が液体２４内に浮遊され続けている一方で、攪拌の間に損傷するおそれが少ないという点で有利である。細胞は「ペレット化」したり容器の壁に層を形成したりせず、また、壁から実質的に磨き落とされる必要もない。この細胞のよりジェントルな処理は、細胞の活性を保存する。加えて、細胞の分析は、細胞の損傷からくるアーティファクトの傾向が少ない。さらに、生起する試料攪拌のレベルは、サイトメータ１２に対して無視できる影響しか与えない。無視できる影響とは、信頼性のある試料分析を行うために、液滴ジェネレータ４４・光源４６・および検知器４８などのサイトメータ１２の要素が、再整列、または試料攪拌の影響に起因する他のタイプの再構成を必要としないことを意味する。
【００２２】
　コントローラ１４が、第１および第２の時間区間についての第１および第２の速度の間でモータ１６の回転速度を変更するとき、液体の角速度の変化が生じる。この変化は、突然であり、増大であると記述されうる。速度変化の間、その間に液体２４が新たな回転速度に適合するような一時的な二次流れが生じる。第２の回転速度の間に、最初の速度変化が起こった後であって第１の速度の間に、または第２の速度変化が起こった後に、起こる液体の二次流れは、比較的低い回転速度における液体内の粒子の継続的な浮遊と、試料２０の攪拌とを可能にする。第１および第２の回転速度は、連続的な計算された時間区間で交替する。
【００２３】
　図３−Ａを参照すると、加圧ハウジング（a pressurized housing）３２を含んだ本発明の他の実施形態が示されている。本発明に係るモータ１６、容器ホルダ３０および容器１８は、昇降プラットフォーム６２に取り付けられたバー６０を介して、ハウジング３２に対し可動とされている。例えばピストンロッドである各バー６０は、モータ１６に最も近い端部で昇降プラットフォーム６２に取り付けられており、他端でシリンダ（不図示の空気圧または液圧シリンダのような）の内部に搭載されている。シリンダは加圧ハウジング３２の外側に配置されたバーハウジング６４の内部に配置されている。プラットフォーム６２はモータに搭載され、それは上述したとおり、容器１８を収容する容器ホルダ３０に接続されている。プラットフォーム６２はハウジング３２に対して動かされることができる。このようにプラットフォーム６２をリフトしモータ１６に接続されているバー６０、容器ホルダ３０および容器１８が、シリンダによって低くされるとき、加圧ハウジング３２は、エアが流出可能になるため、もはや加圧されないことになる。逆に、バー６０がシリンダによって上昇されるとき、ハウジング３２の底部開口６６は閉鎖され、ハウジング３２は加圧されることができ、吸引プローブ３６はコンテナ１８内に挿入されることができる。ハウジング３２が加圧されると、試料は、容器１８に挿入されている吸引プローブ３６の中に（圧力によって）押される。加圧ハウジングの底面はモータ１６の表面の上に乗り、又はそうでなければ、モータ１６が開口６８を栓塞可能（図３−Ｂ）なように、モータ１６は加圧ハウジング３２の開口６８に対応した形状をもつ。ハウジング３２が加圧状態にされるように、空気供給源７２に接続されたエアチューブ７０を通じてエアがハウジングに供給される。ハウジング３２は、エアチューブ７０に連結された圧力トランスデューサ９１を含み、ハウジング３２内の圧力を制御し変更する。加圧ハウジング３２は、吸引プローブ３６を介して試料２０が容器１８から吸引されることを可能にする。吸引プローブは次に、試料を分析システムに供給する（図１および図２）。
【００２４】
　再び図３−Ａおよび図３−Ｂにおいて、吸引プローブ３６は、一端で多岐管（manifold）７４に接続されている。試料はプローブ３６を介して多岐管７４内に押され、また、管７８を通じて多岐管から押し出される。多岐管は、他の種類の溶液を多岐管に供給しまた多岐管から移送する他の管（不図示）に接続されることができる。多岐管は、例えば流路切替弁であるバルブ７６を含み、それが多岐管から分析装置１２のフローセル４４への溶液の通過を可能にする。特に、バルブ７６によって管７８が有効にされるとき、試料２０は管７８を介してフローセル４４に供給される。流路切替弁７６は、溶液が供給されないようにオフ位置にすることができる。
【００２５】
　ある実施形態では、ユーザがコンテナ１８内にある試料の量を観察できるように、ハウジング３２は窓８０を含むことができる。
【００２６】
　図４には、二次流れの間に、流体試料２４が、本モデルにおいてコア領域Ｒ１および幾つかの境界層領域Ｒ２，Ｒ３，Ｒ２３およびＲ２４へと分かれるように振舞うと考えられ得ることが示されている。再循環流（recirculating flow）２７が、本発明のローテーションのサイクルがあり次第に生じる。再循環流２７は、容器１８の壁５０の近くの境界層領域内で生じる。かくして、再循環流は、コア領域Ｒ１と容器１８の壁５０との間に配置される。再循環流の方向は、第２の回転速度から第１の回転速度への変更があり次第、逆転可能である。
【００２７】
　本発明では、コアＲ１の垂直速度は、液中の粒子に関するストークスの沈降速度（Stokes settling velocity）より大きいことが望ましい。両回転速度の間にコアの垂直速度がストークスの沈降速度より大きい場合には、粒子２２は液体２４内に浮遊（suspend）し続け、かくして粒子は沈降を妨げられる。一つの例では、容器１８の底部内壁４０に沈殿（settle）する粒子はない。コアＲ１の垂直速度ｕｚは、次の数１で算出される。
【００２８】
【数１】
2004069700.tif 000003
【００２９】
ここで、εはインパルス量（impulse magnitude）とも呼ばれる回転速度の分率変化（fraction change）であり、Ｚは容器の軸に沿って変化しうる長さであり、Ｌは容器内の液体の深さであり、ｅｘはエキスポネンシャル関数であり、Ｔは時定数であり、ｔは実時間である。球体でのストークスの沈降速度ｕｓは、以下の数式２で算出される。
【００３０】
【数２】
2004069700.tif 000004
【００３１】
ここで、Δｐは粒子と周辺液体との密度差であり、ｇは重力加速度であり、ｄは試料中の粒子の直径であり、ｐは周辺液体の密度であり、またｖは液体の動粘性係数（kinetic viscosity）である。
【００３２】
　数１および数２は、容器の第１および第２の回転速度を計算して所望の程度の液体の攪拌を得るために使用することができる。秒あたりラジアンの角速度は、他の所望の単位に変換してもよい。
【００３３】
　本発明によれば、第２の回転速度は第１の回転速度とは異なる。したがって、第２の回転速度が第１の回転速度より小さいときには、容器の第２の角速度は、容器の第１の角速度／率（velocity/rate）より小さい。第２の回転速度が第１の回転速度より大きいときは、容器の第２の角速度は容器の第１の角速度より大きい。
【００３４】
　数１のノルム（norm）（コアＲ１の垂直速度）はε√Ωvである。ノルムの任意のｎ倍を、沈降速度に等しいとおくと、角速度について解くことができ、角速度Ωについての数３の式に到達する。回転の第１の速度と第２の速度は、以下の数３によって計算することができる。
【００３５】
【数３】
2004069700.tif 000005
【００３６】
ここで、Ωは容器の定常状態の角速度であり、vは液体の動粘性係数であり、ｐは周辺の液体の密度であり、ｇは重力加速度であり、ｄは試料中の粒子の径であり、Δｐは粒子と周辺の液体との密度差（density difference）であり、εはインパルス量とも呼ばれる回転速度の分率変化である。
【００３７】
　第１の回転速度が上記等式を使って解かれるとき、第２の回転速度は、算出された第１の速度と、εすなわちインパルス量とに基づいて計算することができる。特に、所望の単位に変換されたεの値は、数３から得られた第１の速度のための算出されたΩの値に加算または減算されて、第２の回転速度が求められることになる。第１および第２の速度のための時間区間は、次のように数４によって求められる。
【００３８】
【数４】
2004069700.tif 000006
【００３９】
ここで、Ｔは時間区間であり、Ｌは液体の深さであり、Ωは液体の固定の角速度であり、ｖは液体の動粘性係数である。
【００４０】
　第１の時間および第２の時間の区間、または、その間に容器が第１および第２の速度で回転される時間の量は、対応する第１の速度または第２の速度のためのΩの値を、数４に他の必要なパラメータと共に挿入することによって計算できる。試料が第１の速度で、算出された時間区間だけ回転された後に、回転が、第２の区間のための第２の速度にスイッチされる。
【００４１】
　第２の速度への切替えは、上に記述され試料を攪拌する一時的または過渡的な２次流れに帰結する。第２の速度から第１の速度への切替えもまた、垂直の過渡的な流れに帰結するが、方向は逆である（図４参照）。第１および第２の速度の間の切替えのサイクルは、粒子の浮遊状態を維持せしめ、また、粒子の継続的な浮遊のために繰り返すことができる。第１および第２の速度の間にわたって、試料は、沈降速度より大きいコアＲ１の垂直速度を生じるような速度と回数で回転される。
【００４２】
　両回転速度の際の方向は、同じである必要はない。例えば、回転の速度が、第１の回転速度と０ＲＰＭである第２の回転速度との間で切り替えられるとき、第１の回転速度が第２の時間区間の後に呈する方向は、第２の時間区間の間に起こった方向と同じか、または逆になる。第２の速度が０ＲＰＭのとき、回転のサイクルは、容器の始動と停止とを含む。回転速度は、０ＲＰＭから、０ＲＰＭより大きい値まで変更することができる。
【００４３】
　特定の試料のそれぞれについて、数３によって、図５に示されるグラフが生成でき、数４によって、図６に示されるグラフが生成できる。これらのグラフは、所望の第１および第２の回転速度と対応する時間区間とを内挿するのに使用することができる。例えば、１００ＲＰＭの容器中で回転し、液密度が１０３０ｋｇ／ｍ３、セル密度が１０６０ｋｇ／ｍ３、セル直径最小値が１０μｍの試料中では、角速度Ωの第２の速度は、以下のように計算することができる。重力ｇによる加速度は９．８１ｍ／ｓ２であり、液体の粘度ｖは１０．１５ｘ１０−７ｍ２／ｓであり、Δｐは３０ｋｇ／ｍ３と計算される。これらの値の数３への代入および角速度のＲＰＭへの変換は、回転速度対回転速度分率変化εである数５に帰結し、以下のとおりである。
【００４４】
【数５】
2004069700.tif 000007
【００４５】
　数５は、図５に視覚的に表されており、ここでは沈降速度のｎ倍曲線は、ＲＰＭと、回転速度εの分率変化との関数として示されている。図５の参照により、第２の回転速度はこの特定の試料について決定することができる。対応する回転速度εの分率変化は、グラフから内挿または決定できる。例えば、容器が１００ＲＰＭで回転しているときに垂直速度（数１）が沈降速度の１０００倍大きいことを確認すべく、図５は、回転速度εの分率変化が、約０．１５５、切り上げると１６％の分率変化に比べて大きいか等しくなければならないことを示す。かくして、角速度における１６ＲＰＭのシフトが、所望の第２の流れを達成し垂直速度が少なくとも沈降速度より１０００倍大きいことを確認するのに必要な攪拌を提供することになる。このシフトは、８４ＲＰＭの第２の角速度に帰結する１６ＲＰＭの減少、または、１１６ｒｐｍの第２の角速度に帰結する１６ＲＰＭの増大を含むことができる。
【００４６】
　図６は、上述したように試料を収容する容器が１００ｒｐｍで回転し、また試料の液体が容器内で２．５ｃｍの深さを有するときに、約７．６３秒の第１の時間区間が、以下のように計算できることを示す。過渡時間は概ね、３０５ｓｅｃ／ｍ　ｘ　０．０２５ｍ　＝　７．６３秒である。試料を収容している容器が１１６ｒｐｍで回転し、また試料の液体が２．５ｃｍの深さを有するとき、約７．５秒の第２の時間区間が、以下のように計算できる。過渡時間は概ね、３００ｓｅｃ／ｍ　ｘ　０．０２５ｍ　＝　７．５秒である。したがって、角速度がこの特定の試料の沈降速度に対し１０００倍大きいときには、この特定の試料についての第１の回転速度は７．５秒の第１の時間区間について１００ＲＰＭであり、第２の回転速度は７．５秒の第２の時間区間について１１６ＲＰＭである。
【００４７】
　垂直速度が沈降速度の少なくとも１０００倍である必要はない。しかしながら、粒子が液体中で浮遊状態にあり続けまた沈殿または安定しないようにすべく、ｎが１より大きいか等しくなるように、第１の回転速度は十分であることが望ましい。それゆえ、時間区間およびＲＰＭは、ある値に切り上げられまた切り下げられることができ、さもなければ、ソリッドボディ回転または底面上の粒子の沈殿が生じない限りにおいて、異なる値とされることができる。したがって、回転速度および時間区間のための多くの値が、粒子の浮遊を維持するために用いられることができる。回転のサイクルは、粒子の継続的な浮遊を維持し、いかなる粒子の沈殿をも回避するために、所望なだけ繰り返すことができる。
【００４８】
　最初には、容器の試料の中の粒子は、本発明の回転サイクルの開始前には沈殿しきっていてもよく、またソリッドボディ回転にあってもよい。サンプルが沈殿しきっているときには、本発明の回転サイクルは、最初に、ｎが１より大きいか等しい限りにおいて拡散（disperse）させることになる。ｎの値が大きいほど、粒子が拡散するのが速くなる。
【００４９】
　上述した等式（数３および数４）を用いた計算においては、計算の容易のために、容器中の試料の液体の深さＬは、試料試行（sample runs）の間で固定と言ってもよい。実際、試料管から試料が吸引されるので、深さＬはわずかに減少する。しかし、この流れは非常に少量にすぎない。本発明の等式は正確な計算を可能とするが、本発明のシステムは、多彩な試料と多彩な液体レベルにつき良好に動作するようなデフォルトの数を備えていてもよい。
【００５０】
　本発明では、等式は変形しうる自由液面（a deformable free fluid surface）の存在を無視している。変形しうる自由液面の存在は、容器のＲＰＭが比較的低いままであると考えられるため、無視することができる。容器のＲＰＭが比較的低いままであるため、試料の液体の上部境界形状は、ある回転状態から次の回転状態までに、無視できる程度にしか変化しない。数６は、フルード数（the Froude number）の不等式を計算するために用いられ、これは変形しうる自由液面の存在を無視することを正当化する。
【００５１】
【数６】
2004069700.tif 000008
【００５２】
ここで、ｇは重力であり、Ωは角速度であり、ｄは径であり、Ｌは液体の深さである。直径１２ｍｍを有し、２５ｍｍの液体を収容し、１００ＲＰＭで回転する容器について、フルード数は０．０７と計算される。小さいフルード数、たとえば０以上１以下（０=<１）の範囲にあるフルード数につき、自由液面の変形に向けて与えられる回転の運動エネルギは、重力に比べて小さく、したがって試料の自由液面はその休止状態から変わらない。
【００５３】
　また、容器内における固定の吸引チューブの存在は、試料のさらなる攪拌に帰結する。チューブの存在により、容器内面の非滑動状態（a no-slip condition）の結果として、容器内の液体はソリッドボディ回転に到達できない。その代わりに、過渡的な２次流れが、容器の底部から遠く離れて、定常的なクエット流（Couette flow）に代わられる。容器底部近くでは、遠心ポンプ作用の定常成分が存在し、これは、容器底部においてはコアＲ１内のクエット速度分布が、流体粒子の過渡流れまたは近似ソリッドボディ回転（near solid body rotation）にマッチしないからである。したがって、容器から分析装置へのサンプルの移送を可能にすることに加え、吸引装置は、それが更なる攪拌を提供する点においても有利であるといえる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】分析装置に接続された本発明によるシステムの平面図である。
【図２】図１に示されたシステムから回収されたサンプルのブロック図および図１の分析装置のブロック図である。
【図３−Ａ】図１に示された本発明の別の実施形態の斜視図である。
【図３−Ｂ】図３−Ａに示された本発明の実施形態の部分図である。
【図４】図１のシステムに関して用いられる容器の断面概念図であって、本発明の方法の実行中に発生する過渡的な２次流れの描写を示す。
【図５】定常状態の角速度とインパルス量との関数としての沈降速度のｎ倍曲線を示すグラフである。
【図６】定常状態の角速度の関数としての、深さの正規化された特性タイムスケールを示すグラフである。
【符号の説明】
【００５５】
１２　　分析装置（サイトメータ）
１４　　モータコントローラ
１６　　モータ
１８　　容器
２０　　試料
２２　　粒子
２４　　液体
３０　　容器ホルダ
３２　　加圧ハウジング
３６　　吸引プローブ
３８　　開口
４６　　光源
４８　　検出器
【図１】
2004069700.tif 000009
【図２】
2004069700.tif 000010
【図３−Ａ】
2004069700.tif 000011
【図３−Ｂ】
2004069700.tif 000012
【図４】
2004069700.tif 000013
【図５】
2004069700.tif 000014
【図６】
2004069700.tif 000015