(57)【要約】【課題】容器内の血液等の試料を飛散させ外部に飛沫として放出させることなく、試料を均一に撹拌できると共に、装置の小型化あるいは簡素化も達成できる、試料の撹拌用装置を提供する。【解決の手段】試料容器保持手段に載置される円筒状の試料容器の外縁側面に、回動可能に当接する少なくとも３つのローラと、前記試料容器の外縁側面に前記ローラを進退可能に当接する付勢手段と、前記ローラの少なくとも１つに正逆方向に回転駆動力を与える回転駆動源と、前記回転駆動源を制御する制御手段とを備えた、前記試料容器内の試料を撹拌する装置を用いる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料容器保持手段に載置される円筒状の試料容器の外縁側面に、回動可能に当接する少なくとも３つのローラと、前記試料容器の外縁側面に前記ローラを進退可能に当接する付勢手段と、前記ローラの少なくとも１つに正逆方向に回転駆動力を与える回転駆動源と、前記回転駆動源を制御する制御手段とを備えた、前記試料容器内の試料を撹拌する装置。
【請求項２】
制御手段が、試料容器の回転速度を毎分８００〜１３００回転となるよう回転駆動源を制御することを特徴とする、請求項１記載の装置。
【請求項３】
制御手段が、試料容器の連続する一方向への回転数が２０以下で、かつ、正逆方向の反復を３０回以上繰り返すよう回転駆動源を制御することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の装置。
【請求項４】
回転駆動源が、前記回転体に対し正逆方向に回転駆動力を与えるモーターであることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の装置。
【請求項５】
試料が血液試料であり、試料容器が採血管であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の装置。
【請求項６】
付勢手段がばねであることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円筒状の試料容器内の試料を撹拌する装置に関し、より詳細には、回転撹拌により採血管等の試料容器に採取された血液試料等の試料を撹拌するための撹拌装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より糖尿病検査のマーカーとして血液中のグリコヘモグロビンＡ１ｃを、高速液体クロマトグラフ装置（ＨＰＬＣとも呼称）により測定する全血分析装置があり、臨床的に利用されている。
【０００３】
これらの装置では患者等から採血された血液の入った採血管を測定に用いるが、複数本の採血管を１列状に並べて保持する１列多架型の採血管ラックが用いられることが多い。そして、採血管ラック内の採血管を、上記全血を分析する分析装置に供する場合には、血液試料を均一にするために撹拌することが望ましい。なぜなら、このような血液中のグリコヘモグロビンＡ１ｃをＨＰＬＣにより測定する場合、グリコヘモグロビンＡ１ｃの多くが血液中の血球部分に存在しており、また、グリコヘモグロビンＡ１ｃは血球の老若により差があることが知られており、血球寿命の影響をさけるためにサンプリング前に採血管を撹拌することが望ましいとされている。
【０００４】
このため従来より、採血管ラックに保持された採血管を撹拌する装置では、採血管を水平方向に回転させる回転方法、または転倒混和する方法がとられていた。
【０００５】
このうち、採血管を水平方向に回転させる撹拌方法では、採血管のキャップを爪等によって把持し、該採血管ラック内から該採血管を引き上げてから回転させる方法、または、採血管キャップを把持し、回転ラック内で撹拌する方法がある。この方法では、採血管を把持する機構が、採血管より上部に存在するために、装置を小型化することが困難であった。また、転倒混和する方法では、採血管もしくはラックを上下させる機構が必要となり、処理時間が長くなる、装置スペースが大きくなるという課題があった。
【０００６】
たとえば、血液等の液体を撹拌する場合、液体の入った容器の外周を撹拌部材と接触させ、その接触を介して容器内部の溶液を撹拌させたり（例えば、特許文献１参照）、液体の入った容器をゴムローラからなる把持部によりはさみゴムローラを回転させて容器を回転させ中に入った溶液を撹拌させたり（例えば、特許文献２参照）、試料ラックに保持され、液体の入った容器の上部の栓を、上方のローラ付きアームで挟持し、ローラを回転させて容器を回転させ、中に入った溶液を撹拌させたり（例えば、特許文献３参照）、といった手法が用いられていた。
【０００７】
しかしながら、これらのいずれの方法であっても、容器の中に入った血液等の試料を飛散させ外部に飛沫として放出して汚染させるのを抑制し、血液試料を均一化して適切な測定用の全血試料とでき、さらに、装置を簡便な構造として操作性や、コスト節減に寄与できるといった、臨床の現場において要望される事項を十分に満足できるものはなく、これらの要望事項を満足できる装置が待ち望まれていた。
【０００８】
【特許文献１】実公昭６３−２６１８１号公報（図１）
【０００９】
【特許文献２】特開平６−３２３９７１号公報（図２）
【特許文献３】特開平７−５５８１５号公報（図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記したような従来の撹拌装置に存する課題を解決し、容器内の血液等の試料を飛散させ外部に飛沫として放出させることなく、試料を均一に撹拌できると共に、装置の小型化あるいは簡素化も達成できる、試料の撹拌用装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために検討した結果、回転駆動部を有する回転ディスクを採血管ラックのわずかな隙間をもって載置させている採血管本体外周に接触させ、回転駆動力を採血管に伝導することで、採血管内の血液試料を撹拌することができることを見出し、また、低速な回転でも正逆回転を行うことで、採血管内部の血液試料の飛散を伴わずに、血液試料を撹拌できることをみいだして、本発明を完成した。
【００１２】
すなわち本発明は、ラックに載置される円筒状の試料容器の外縁側面に、回動可能に当接する少なくとも３つのローラと、前記試料容器の外縁側面に前記ローラを進退可能に当接する付勢手段と、前記ローラの少なくとも１つに正逆方向に回転駆動力を与える回転駆動源と、前記回転駆動源を制御する制御手段とを備え、前記試料容器内の試料を撹拌する装置である。
【００１３】
また本発明にかかる装置においては、その制御手段が、試料容器の回転速度を毎分８００〜１３００回転となるよう回転駆動源を制御することで好ましい態様となる。
【００１４】
また本発明にかかる装置においては、その制御手段が、試料容器の連続する一方向への回転数が２０以下で、かつ、正逆方向の反転を３０回以上繰り返すよう回転駆動源を制御することで好ましい態様となる。
【００１５】
また本発明にかかる装置においては、その回転駆動源が、前記回転体に対し正逆方向に回転駆動力を与えるモーターであることで好ましい態様となる。
【００１６】
また本発明にかかる装置においては、試料が血液試料であり、試料容器が採血管であることで好ましい態様となる。
【００１７】
また本発明にかかる装置においては、その付勢手段をばねとすることで好ましい態様となる。
【００１８】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００１９】
本発明の装置は、少なくとも３つのローラと、このローラを進退可能に当接する付勢手段と、ローラの少なくとも１つに正逆方向に回転駆動力を与える回転駆動源と、この回転駆動源を制御する制御手段とを備えている。
【００２０】
ここで、本発明装置に備えられているローラとは、本発明装置により測定される血液試料等の試料が入った容器の外縁側面に、回動可能に当接するものである。その形状は試料容器に対し、回動可能に当接できる形状であれば特に制限されるものではないが、円盤状、円柱状など、試料容器を回転できる形状を有しておればよく、例えば、アルミニウム製の円盤などを用いることができる。また、ローラ外周部には、試料容器と摩擦を生じさせるため、試料容器と当接できる部位にシリコーンゴム等を被覆させるとよい。さらにローラの形状が円盤状あるいは円柱状の場合、採血管への駆動力の伝達を効率よく行うために、前記回転ディスクの径は採血管よりも大きいことが望ましい。
【００２１】
さらに、上記ローラの少なくとも１つには、後記する回転駆動源により回転駆動力が与えられ、試料容器に回転力を伝達するための軸部材を備えるとよい。たとえば、回転駆動源と連結したローラ（回転体）としてローラの回転中心にアルミニウム等でできた軸部材をローラに対し垂直に設けた回転ディスクとした構成が例示できる。
【００２２】
また、この回転駆動源と直結するローラに対し、試料容器となる採血管を保持するラックをはさんで対向側に配置されるローラ（回転子）を複数備えることで、試料容器は撹拌時において少なくとも３点以上で当接されることとなり、より安定的に回転させることができ、試料容器内の血液等の試料が容器外へ飛散するのを回避することができる。これら少なくとも３つのローラは試料容器の回転中における不側の動きを抑止するために、試料容器のほぼ同じ高さ位置に当接できるようにするとよい。
【００２３】
通常、回転される試料容器は、採血管ラック等の試料容器保持手段により移送され、また試料容器の保持安定性をより高めるためにこの試料容器保持手段に載置された状態で撹拌される。この態様により試料容器自体が何らかの原因により撹拌中に横方向へ突発的に跳ね飛ばされるのを阻止することができる。
【００２４】
さらにこの試料容器保持手段は、血液等の試料が採取された試料容器が試料容器保持手段に載置された後、試料の測定が完了するまで試料容器を保持するが、本発明の撹拌装置に搬入するにあたっては、その構造を簡素化するために、搬入装置により試料容器保持手段を横送りする態様とするとよい。
【００２５】
本発明装置に備えられている付勢手段とは、上記ローラを進退可能に当接するためのものであり、通常、ばね、ゴム等の伸縮性を有した弾性体で構成される。さらに、耐久性の面からはばねとすることが好ましい。この付勢手段は、撹拌対象の試料容器が本発明の撹拌装置に搬送される際に、試料容器に当接するローラを進退可能とするものであり、また同時に、試料容器がローラと当接している間にはローラを試料容器の外周部に押しつけ回転駆動力を与える作用も有する。このことにより試料容器は空回りすることなく、また試料容器の外形及びその形状において、その大きさ、径が異なっていても、ある程度の余裕をもって撹拌することができる。
【００２６】
本発明装置に備えられている回転駆動源は、上記のローラの少なくとも１つに正逆方向に回転駆動力を与え、結果的に試料容器を回転させてその中の試料を撹拌する駆動源である。本発明においては、試料を撹拌するにおいて、試料の飛散抑制や、撹拌効率を厳密に制御することが好ましいため、正逆方向への回転が可能となる機構を有することが好ましく、さらには、精密に回転数を制御することのできるモーター、特にパルスモーターを用いることが望ましい。
【００２７】
本発明装置に備えられている制御手段とは、上記回転駆動源を制御するために備えられており、パルスモーター制御機構など、公知の手段を適宜用いることができる。特に、本発明の撹拌装置による試料の撹拌において、試料飛沫が飛散しないよう、また十分な撹拌効率を得られるようにするため、回転駆動源、例えばモーターの回転数を一定以下としたり、正逆回転可能としたり、また正逆方向の反転を一定回数以上繰り返すことができる機構を有し、回転駆動源へ電気信号等により伝達できるものが好ましい。
【００２８】
殊に、試料容器の撹拌においては、上記制御手段により、試料容器の回転速度を毎分８００〜１３００回転となるよう回転駆動源を制御することで、試料容器内の試料を容器から飛散させることなく撹拌できる。また、試料容器の連続する一方向への回転数が２０以下で、かつ、正逆方向の反転を３０回以上繰り返すよう回転駆動源を制御することで、試料の撹拌効率を向上させ、その飛散も回避することができる。このため、上記制御手段は、回転駆動源をこのような条件での撹拌ができるよう設定しておくことが好ましい。
【００２９】
また、本発明装置においては、試料容器が回転する際、上方に浮き上がることもある。その場合、試料容器回転時に、試料容器が試料容器保持手段から外れないよう、当該試料容器上方に、たとえばアルミニウム製の板などの、試料容器が上昇するのを防止する上昇防止板を設けてもよい。その形状は、装置構成等により、形状、材質を任意に変更できる。
【００３０】
次に、本発明の撹拌装置（以下、本発明装置と略す。）の動作を詳細に説明する。
【００３１】
採血管等の試料容器が載置されるラックは、通常、横方向から本発明装置に搬入される。この搬入は動力源をもつ横送り装置によって自動的に行われる。
【００３２】
本発明装置には、採血管等の試料容器が載置されている位置を特定するセンサーが設置されており、このセンサーで特定された位置が上記した回転駆動源と連動したローラ（以下、回転駆動源と連動したローラを駆動ローラと称する。）及び他の２以上のローラ（以下、回転駆動源と連動したローラ以外のローラを支持ローラと称する。）と当接できる位置となるまで、試料容器を横送りする。
【００３３】
特定された場所まで、試料容器が横送りされる間に、弾性を有した付勢手段により、回転ディスク等の駆動ローラの外周部および支持ローラが、試料容器の外周部に接するように押し付けられる。
【００３４】
駆動ローラの外周部および支持ローラが、付勢手段の力で接しているため、採血管等の試料容器がどのような径のものであっても、駆動ローラの外周部および支持ローラは、試料容器と接することができる。
【００３５】
駆動ローラが押し付けられる位置は、ラックの上部と試料容器の頭頂部の間の試料容器本体の側面となる。試料容器本体の側面に接するようにすることによって、設置時の駆動ローラの高さ調節などが容易にできる。
【００３６】
試料容器の外周部と駆動ローラの外周部が接した後、駆動ローラが駆動し、試料容器を回転させる。このとき、試料容器は、駆動ローラの外周部に覆われた物質の摩擦抵抗により、駆動ローラとは逆方向に回転する。
【００３７】
駆動ローラを回転させる場合においては、その初期速度を大きくすると、回転ディスクと採血管の接点において、スリップが起こり、採血管が回らないことがある。これを回避すべく、初期の回転速度は遅くし、徐々に回転速度を上げていく方式をとるとよい。
【００３８】
試料容器を回転させる場合には、一定方向に速い回転で回転させることでも、撹拌は可能であるが、試料容器を高速で回転すると、試料容器のキャップに傷がついていた場合に、試料容器内の試料が、飛散する可能性がある。このため本発明においては、試料容器の回転においては、駆動ローラ及び支持ローラのいずれも試料容器の側面に当接させ回転駆動力を与えるため、試料容器のキャップがなくとも試料容器を回転させることができる構成をとっている。
【００３９】
本発明の撹拌装置は、特に血液の撹拌において有用である。以下に示す実施例において認められるように、色素等で着色された水溶液と血液（全血）とでは、その有する性状、殊に粘性において相違があり、撹拌時に十分な制御をしないと血液の撹拌の場合には試料が容器より飛散したり、十分な撹拌効果が得られないことがある。このため本発明においては、上記の制御手段による回転駆動源の制御条件として回転速度及び同一回転方向への回転時間が重要であることをつきとめ、さらに回転を正逆方向に反転させつつ行うことで、十分な撹拌効果及び試料飛散抑制効果があることが分かった。
【００４０】
より具体的には、血液試料を飛散させず、充分に撹拌する回転条件を検討したところ、試料の飛散に影響する因子は、回転速度と、同一方向への回転時間（以下、移動距離という。）であり、さらに正逆回転を行うことで回転速度と移動距離の低減が可能となる。また、血液試料の撹拌に影響する因子は、回転速度と正逆回転を行う回数（以下、反復数という。）である。このような知見から、回転速度を抑えて、反復数を増やすことで飛沫物を発生させることなく、十分に撹拌することが可能となる。
【００４１】
このような因子を制御して試料を撹拌することで、試料容器内の血液試料は、その液面が試料容器の上部（淵）まで上がるとなく、次の逆回転により、液面が低下する。この後、再び血液試料の液面が上部まで上がってくるが、再び回転方向が逆になることで、上記のように血液試料の飛散を回避できるのである。
【発明の効果】
【００４２】
本発明によれば、ラックに載置される試料容器内の血液試料等の試料を簡易に撹拌することができ、処理時間の短縮化、装置サイズの縮小化も容易である。また、試料が周囲に飛散する危険を低減できるため、臨床現場での飛沫感染の危険を低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
本発明の実施を、図を用い撹拌装置の構成について説明する。なお本発明は、これらの実施態様のみに限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更が可能であることは言うまでもない。
【００４４】
図１に本発明の構成を示した。撹拌装置は、採血管ラック１を横送りする横送り装置２、回転駆動力を生むパルスモーター３、それに円盤中心部を貫通するアルミ軸１４を介して連結された回転ディスク４（駆動ローラに相当）、前記パルスモーターと連結されたばね５、２つの回転子（支持ローラに相当）６、７、回転子と連結したばね８、９で構成されている。また、採血管ラック１には採血管１０が載置されるラックの孔１２があり、撹拌される採血管１０の上方に設置されるアルミ板１１もある。
【００４５】
図２に上昇防止板１１を外し、本発明装置を上方からみた装置構成図を示した。回転駆動力を有する回転ディスク４（駆動ローラに相当）と２つの回転子６、７（支持ローラに相当）の配置は、水平方向からみると、対称に設置されている。さらに、この回転ディスク４（駆動ローラに相当）の外周部と２つの回転子６，７（支持ローラに相当）の外周部が採血管１０の外周部に接するように配置されている。
【００４６】
図３に本発明装置の側面図を示した。垂直方向でみると、回転ディスク４（駆動ローラに相当）と２つの回転子６，７（支持ローラに相当）は、採血管１０の頭頂部よりも下方に設置されている。
回転ディスク４は回転軸１４によって、パルスモーター３に連結されており、回転駆動力を伝導する。
【００４７】
回転ディスク４は、直径４０ｍｍ、厚さ５ｍｍのアルミ製の円盤に厚さ５ｍｍのシリコーンゴムを被覆したものであり、回動する２つの回転子６，７は、直径１０ｍｍ、厚さ８ｍｍの駒型であり、厚さ１ｍｍのゴムで覆ってある。
【００４８】
次に、実際の撹拌装置の動作について説明する。
【００４９】
採血管ラック１には、採血管１０を保持するための孔１２が開いている。孔１２の径は、採血管１の径よりもおおきいものである。
【００５０】
孔１２に保持された採血管は、横送り装置２によって撹拌装置に搬入される。横送りを行っている最中に、採血管センサー１３は、採血管ラック１に載置された採血管１０が保持された位置を特定する。搬送システムの横送り装置２は、特定された採血管１０の位置と回転ディスク４および回転子位置６、７が接するまで、採血管ラック１を横送りする。
【００５１】
採血管ラック１に保持された採血管１０が、所定の位置まで送られると、ばね５，８，９の弾性により回転ディスク４と回転子６，７が、採血管１０に押し付けられ、採血管１０の外周部が、シリコンゴムによって被服された回転ディスク４の外周部と２つの回転体６，７の外周部によって挟まれる。このとき、採血管１０と採血管ラック１の孔１２の側面は接していてかまわない。
【００５２】
ここで、回転ディスク４が回転し、採血管１０を回転させる。回転ディスク４は一定時間、回転方向を正逆に繰り返し行うため、採血管１０も正逆回転を繰り返し行う。このとき、採血管１０は、採血管ラック１からわずかに浮き上がるが、上昇防止板１１により採血管ラック１から抜け出すことはない。
【００５３】
次に、試料容器（ベノジェクトＩＩ、１３φ×７５ｍｍ長さ、５ｍＬ採血管）に色素の入った水溶液を所定条件下で撹拌し、飛沫物が発生するか否か試した。撹拌条件は、起動速度（ｒｐｍ：回転／ｍｉｎ）、回転速度（ｒｐｍ：回転／ｍｉｎ）、加速（ｍｓ：起動速度から回転速度まで移るための時間）、回転数（ｒｏｕｎｄ）として表１に示した。また、その結果として飛沫物の有無を表１に示した。
【００５４】
【表１】
2005321306.tif 000002
表１において、加速が５０ｍｓで、回転数が１８ｒｏｕｎｄのとき、２３８８ｒｐｍでは飛沫物はなかったが、２６５４ｒｐｍになると飛沫物が発生した。つぎに、加速を５００ｍｓと緩やかな変化とすることにより、回転速度を５３０８ｒｐｍにまで上げた場合でも、飛沫物の発生を回避することができた。回転数に関しては、回転速度が２１２３ｒｐｍと低速であっても、回転数を３５ｒｏｕｎｄまで上げると飛沫物が発生した。
【００５５】
次に、同じ試料容器に血液（全血）を入れ、所定条件下で撹拌し、飛沫物が発生するか否か試した。同時に、別途混和され、総グリコヘモグロビンＡ１ｃ濃度をＨＰＬＣにて測定し、ピーク総面積（Ｔ．Ａｒｅａ）として１１５０（ｓ・ｍＶ）となったことを基準として、撹拌が完了しているか否かも確認した。撹拌条件は、起動速度（ｒｐｍ：回転／ｍｉｎ）、回転速度（ｒｐｍ：回転／ｍｉｎ）、加速（ｍｓ：起動速度から回転速度まで移るための時間）、回転数（ｒｏｕｎｄ）、反復数（回）であり表２に示した。また、その結果として、Ｔ．Ａｒｅａ（ｓ・ｍＶ）、飛沫物の有無、騒音状態を表２に示した。
【００５６】
【表２】
2005321306.tif 000003
表２から、色素の水溶液の場合には飛沫物の飛散が発生しなかった、回転速度２０００回転程度の条件においても飛沫は発生しており、血液の場合には飛沫が発生しやすくなることが認められた。また、８００〜１３００ｒｐｍの回転速度、反復数３０回以上の場合には、飛沫物はなく、かつ、総グリコヘモグロビンＡ１ｃ濃度（Ｔ．Ａｒｅａ）から、ほぼ撹拌も十分にできていることが認められた。
【００５７】
従って、採血管を８００〜１３００ｒｐｍ、反復数３０回以上の条件で回転させることにより、遠心分離を行った採血管内の血液試料をほぼ均一状態としたものと同じ状態にできるとともに、採血管のキャップを外した場合においても、血液試料が採血管から飛散しないことを確認した。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の構成斜視図である。
【図２】上昇防止板を取り外した本発明を上部からみた平面図である。
【図３】本発明を横から見た側面図である。
【符号の説明】
【００５９】
１  採血管ラック
２  採血管横送り装置
３  パルスモーター
４  円盤
５  ばね
６  回転子
７  回転子
８  ばね
９  ばね
１０  採血管
１１  アルミ板
１２  採血管を載置するための採血管ラックの孔
１３  接触センサー
１４  アルミ軸
【図１】
2005321306.tif 000004
【図２】
2005321306.tif 000005
【図３】
2005321306.tif 000006