JPS6234057A - 分析用血液サンプルの調製方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、一般的には血清分析用の遠心高速分析装置の
改良に関する。さらに詳しくは、正確に計量された一連
の血清サンプルの分割量を調製しかつ同時にこれらを分
析ローターの個々のキュベットに分配する毛細管ディス
クとローターの構成に関する。

遠心高速分析装＠（ＣＦＡ）は、それらの変形装置や改
良装置を含めて、種々の刊行物や特許に既に記載されて
いる。例えば米国特許第３、５５５．２８４号と同第３
．７９８．４５９号を参照のこと。

血液フラクション調製用マルチサンプル遠心ローターは
米国特許第３．８６４．０８９号に記載されている。こ
の特許に教示されているように、液体または細胞懸濁生
成物は分析のために成るタイプの取出し用プローブやピ
ペツ１〜で取出される。

この装置の改良は米国特許第３．８９０．１０１号に開
示されており、この特許では、血液フラクションは取外
し自在の容器またはガラスびんに集められて、ここから
正確に計量された分析サンプルが取出される。

これらのシステムの日常的操作に必要な補助装置は米国
特許第３．８５４．５０８号に記載されているように、
等量のサンプルと試薬をＣＦＡローターのチャンバに充
填するためのサンプル・ピペッティング装置を有してい
る。この充填装置は高価で機械的に複雑であり、かなり
の予備的メンテナンスを必要とする。臨床作業では、調
製され正確に計量された血液サンプルを分析ローターの
キュベットに直接移すことによって、これらの装置で必
要とされる手動操作を排除することは非常に有利である
。

従って本発明の目的は、全血液から血清サンプルを調製
する方法と装置を提供することである。

本発明の別の目的は、正確な分割量の血清が血清毛細管
に自動的に充填されるようにした上述の方法と装置を提
供することである。

本発明の更に別の目的は、血清サンプルを分析ローター
へ移す際に手動操作をなくすようにした前記の方法と装
置を提供することである。

本発明のもう１つの目的は、血清サンプルを調製して分
析ローターに移す際の補助装置を必要としない前記方法
と装置を提供することである。

これらの目的およびその他の目的は本発明の分析用血液
サンプルの調製装置によって達成される。すなわちこの
装置は、スポーク状の列に配列された第１の複数の放射
状通路を有し、これらの第１の通路の各々は全血液サン
プル用の毛細管を取外し自在に受入れるようになってい
る全血液サンプル・ディスクと；この全血液サンプル・
ディスクに固定され、かつスポーク状の列に配列された
第２の複数の放射状通路を有し、これらの第２の通路の
各々は血清用の毛細管を取外し自在に受入れるようにな
っている血清サンプル・ディスクと：全血液サンプル・
ディスクと血清サンプル・ディスクを受入れて保持する
中央キャビティを有し、かつ外周に１数の個々のキャビ
ティを有し、全血液サンプル用毛細管の各々が１つの血
清サンプル用毛細管と整合して対をつくるように前記し
た２つのディスクの第１および第２の放射状通路が配向
されていて、毛細管のこれらの対の各々が個々のキャビ
ティと液内に連通するようになっているサンプル調製ロ
ーターと二個々のキャビティ中で全血液サンプルを血清
と固体とに分離するためにサンプル調製ローターを回転
する手段とからなる。かくして、サンプル調製ローター
の回転を停止したのちに、血清は毛細管作用によってキ
ャビティから血清サンプル用毛細管内へ移動する。

本発明の装置はざらに分析ローターとこのローターを回
転する手段とを有することができる。

この分析ローターは、血清サンプル・ディスクとその毛
細管とを取外し自在に受入れる中央キャビティと、複数
のキュベツトと、各キュベツトへ分析用試薬の所定量を
分配する手段とを有し、血清サンプル用毛細管の各々は
個々のキュベツトと液体に連通している。また、分析ロ
ーターを回転する手段は、血清サンプル毛細管から血清
サンプルを前記側々のキュベツトへ移動させて前記の分
配された分析用試薬と混合させるためのものでおる。

ざらに上記の目的は本発明の分析血液サンプルの調製方
法によって達成される。ずなわちこの方法は、複数の毛
細管内に全血液サンプルを採取し；全血液サンプル・デ
ィスクの個々の放射状通路内に各毛細管を配置し；前記
全血液サンプル・ディスクをサンプル調製ローター内に
配置し：複数の放射状通路内に受入れられた複数の空の
血清毛細管を有する血清サンプル・ディスクを前記全血
液サンプル・ディスクの上に配置し；各々の空の血清毛
細管を個々の全血液毛細管と整合させて対をつくり；毛
細管の８対を前記サンプル調製ローターの周に沿った個
々のキャビティと整合させ；前記サンプル−製ローター
を回転してこの回転により生ずる遠心力によって、全血
液サンプルを毛細管からキャビティへ移動させ；前記ロ
ーターを引続き回転させることによって、キャビティ内
の全血液サンプルを血清と固体とに遠心作用により分離
し；前記ローターの回転を止めて、血清を毛管作用によ
り血清毛細管内へ移動ぜしめ；前記血清サンプル・ディ
スクを前記サンプル調製ローターから取出して、複数の
キュベツトとこれらキュベツトへ分析用試薬を分配する
手段を有しかつ前記各血清毛細管が個々のキュベツトと
整合してこれらキュベツトと液内に連通するようになっ
ている分析ローター内に前記血清サンプル・ディスクを
配置し；前記分析ローターを回転してこの回転により生
ずる遠心力によって、血清サンプルを毛細管からキュベ
ツトへ移動させ；前記分析用試薬を各キュベツトへ移動
せしめて、前記分析ローターを引続き回転させることに
より前記血清サンプルを分析用試薬と混合し：そして前
記血清サンプルを分析することからなる。

本発明は、計量された全血液サンプルを血清と固体（赤
血球および血小板）とに処理し、次に血清の計」された
サンプルを一定量ずつに分割して分析ローターのキュベ
ツトに移すための手段を提供するＣＦＡベースのディス
クとローターとからなる装置である。この装置は、容積
測定用の精密孔径の毛細管を利用しており、１）全血液
サンプル収集ディスクと、２）サンプル調製ローターと
、３）血清サンプル収集ディスクと、４）分析ローター
とから成る。全血液収集ディスクと血清サンプル収集デ
ィスクは各々、精密に校正された孔径の毛細管を投数個
有しており、サンプルはこの中に毛管作用によって充填
される。サンプルはローターの高速回転により毛細管か
ら遠心作用で放出される。こうして、全血液サンプル・
ディクスの毛細管の中に個々に充填された多数の全血液
サンプルは同時にサンプル調製ローターのキャビティ内
に移されて、そこで血清と固体とに遠心作用で分離され
る。

ローターの停止後、血清サンプルは毛管作用で血清サン
プル・ディスクの空の毛細管の中に個々にかつ自動的に
充填される。充填された血清毛細管はその後、分析ロー
ターのキュベットに遠心作用で移されて、慣用的な光度
測定法によって分析される。この操作は、上述したよう
な特別なピペッティング装置やサンプルの手動操作を必
要とせずに行なわれる。

第１図に示したように、全血液サンプル・ディスクは全
体的に１で示されている。複数個の精密孔径の毛細管３
（４個が図示されている）が、ディスク１に等間隔のス
ポーク状の列に配列さ゛れた放射状通路５に取外し自在
に挿入されている。各毛細管は、ハブを形成している好
ましくは円形の立上がり中央部分１１を通る開口９と毛
細管の放射方向内側とをつないでいる比較的小さい通路
７によって、大気に通じている。

毛細管は、管保持通路を横断している円形溝１５内に配
置されたＯリング１３のような適切な手段によって、各
々の場所に保持される。毛細管を挿入する時、毛細管は
Ｏリングを通過してこれを圧縮することによって摩擦嵌
合する。

第２図において、全体的に１７で示されている血清サン
プル・ディスクは、このディスク１７に等間隔で放射状
に配列された通路２１に取外し自在に挿入された複数個
の精密孔径の毛細管１９（４個が図示されている）から
成る。

各血清毛細管１９はディスク１７からスポーク状の列と
なって伸長しており、中央間口２５付近の通気面２３を
介して内側端が大気に通じている。全血液サンプル・デ
ィスク１の場合と同様に、管１９は例えば、管保持通路
２１を横断している円形溝２８内に配置されたＯリング
２７によって各々の場所に保持される。毛細管が通路に
挿入される時、Ｏリングは圧縮される。

ディスク１７の中央にある中央間口２５は、全血液サン
プル・ディスク１の中央にある円形立上がり部１１を受
入れて両ディスクが正確に組合わざるようになっている
。

サンプル調製ローターは第３図と第４図に図示されてお
り、全体的に２９で示されている。

ローター２９は、全血液サンプル・ディスク１と血清サ
ンプル・ディスク１７とを受入れて保持する中央キャビ
ティ３３を有する円形のロータ一本体３１を有している
。両ディスクの毛細管３と１９とを受入れるためにロー
タ一本体の外側立上がり部分に複数個の放射状スロット
３５（４個が図示されている）を配設するのが好ましい
。各スロットの外側端は、通路３つを介してロータ一本
体の外周近くのキャビティ３７に通じている。これらの
キャビティと通路は固定天板４１によって被覆されてい
る。場合によっては、天板４１は放射状スロット３５、
サンプル・ディスク１と１７、或いはそれらの一部分を
も被覆するように形成してもよい。

第４図に図示されているように、毛細管３が配置された
全血液サンプル・ディスク１はローター２９の中央キャ
ビティ３３の中空部に挿入され、各毛細管３はロータ一
本体３１の外側立上がり部分のスロット３５の中に伸長
している。

各毛細管３の外側端は、キャビティ３７に通じている通
路３９に直接連通している。血清毛細管１９が配置され
た血清サンプル・ディスク１７は全血液サンプル・ディ
スク１の上に直接配置され、全血液サンプル・ディスク
の中央部分１１によって全血液サンプル・ディスクに整
合する。全血液毛細管３と同じように、各血清毛細管１
９の外側端は、ロータ一本体３１の外周にあるキャビテ
ィ３７に通じている個々の通路３９に直接連通している
。放射状スロット３５によって、各毛細管３が毛細管１
７に正しく一直線上に整列され、毛細管の８対が複数の
通路３９およびキャビティ３７の１つと正しく一直線上
に整列するようになっている。別の整列手段を設けても
よく、その場合には放射状スロット３５をなくすことが
できる。

サンプル調製ローター２９に両ディスク１゜１７を固定
したら、ローターを回転させる。遠心力によって全血液
毛細管３の中のサンプルは個々の通路３９に導かれてキ
ャビティ３７の中に入る。発生した遠心力によって血液
が周知様式で血清と固体とに分離され、各血液サンプル
中の固体は各キャビティ３７の最も外側の外周部分に移
動して層を生じる。血清はキャビティ３７の放射方向内
側に集まる。所望の分離がなされたらローター２９を止
める。この時、血清の上部層は血清サンプル・ディスク
１７の毛細管１９に接触しており、従って毛管作用によ
ってこの毛細管の中に引込まれる。血清が入っている血
清毛細管１９を有する血清サンプル・ディスク１７は次
いで分析ローターに移す。

分析ローターは第５図に図示されており、全体的に４３
で示されている。円形ロータ一本体４５が底部カバー（
図示せず）に固定されている。ロータ一本体は中央に円
形間口４７を有していて、血清サンプル・ディスク１７
を受入れるようになっている。ロータ一本体４５はこの
本体の外周５１のまわりに等間隔に配置された複数のサ
ンプル・キュベラｌ−４９（４個が図示されている）を
有している。分析試薬用キャビティ５３が各キュベツト
４９から放射方向内側に配設されていて小通路５５を介
してキュベツト４９に通じている。これらのキュベツト
とキャビティと試薬通路５５は固定天板５７によって被
覆されている。血清サンプル・ディスク１７の毛細管」
９を受入れるために、天板５７とロータ一本体４５に複
数個の放射状スロット５９が設けられている。天板５７
を通して開口６１が各試薬キャビティ５３に設けられて
いて試薬キャビティ５３に試薬を充填できるようになっ
ている。各スロット５９の外側端６３は、ロータ一本体
の連絡通路６５を介して個々のキャビティ４９に通じて
いる。

別の実施例では、試薬は個々の試薬キャビティ５３から
ではなくて、分析ローター４３の中央位置から動力学的
充填によりキュベツト４９に分配することができる。動
力学的充填では、試薬はローターの回転中にローターに
分配されて遠心力によって各キュベツトに分配される。

一般に、キュベツト内の全サンプルについて同じ分析を
行なうために単一の試薬を用いる場合　　　　−に、動
力学的充填を使用することができる。サンプルに対して
異なる種類の試薬を使って異なる種類の分析を行なう場
合には、上述したようなローター停止時に個々の試薬キ
ャビティに試薬を充填する停止時充填が好ましい。

血清サンプルを遠心力によって毛細管１９から連絡通路
６５を介してキュベツト４９の中に移すのに十分な速度
で分析ローター４３は回転される。同時に、試薬は試薬
キャビティ５３から通路５５を介してキュベツト４９に
入ってサンプルと混じる。個々のサンプルと試薬を含有
するキュベツト４９は次いで慣用的手段によって分析す
ることができる。

サンプル調製ローター２９及び分析ローター４３におい
て必要な遠心力を生じさせるのに必要な回転速度は、ロ
ーターの直径に一部依存しており、同業者は与えられた
ローター直径に対する正確な回転速度を容易に決定する
ことができる。一般に、回転速度は約１１０００ｒｐか
ら約４００Ｏｒｐｍまで変化しうる。ローターの直径は
数Ｃｍ以上で変化しうる。好ましい例では、ローターの
直径は約８．１ｃｍである。毛細管の大きさもローター
の直径に依存して変化する。全血液毛細管３は、長さが
約２．５Ｃｍで、容積が約１００μβ〜約２００μλの
ものが好ましい。血清毛細管１９は一般に全血液毛細管
３よりも小ざい。

例えば、長さが２．５４０＋　０．００５ｃｍで内径が
０、０７０９±Ｏ，００１３ｃｍの精密孔径管を使用す
ることができ、これは１０．０±０．４μぶの体積の液
体が入る。内径が異なる毛細管を使用することによって
、種々の体積の液体が得られる。こうして、適当な内径
を有する長さ２．５４ｃｍの毛細管を選択し使用するこ
とによって、特定の化学分析に必要とされる適当な容積
の血清サンプルが得られる。

本発明を下記の実施例で説明す、る。

全血液サンプル（〜２００μＪ２．）を毛管作用によっ
て全血液サンプル・ディスクの各毛細管に充填した。こ
のディスクから１個の毛細管を後取ってブランク部位を
つくり、残りの毛細管にＮ００２から順に番号をつけて
サンプルを識別した。この実験装置は１６個の活性サン
プル部位を有していた。充填された全血液サンプル・デ
ィスクを、サンプル調製ローター内に保持した。

このとき、全血液サンプル・ディスクのブランク部位を
ローターのブランク部位に位置せしめ、かつ各々の充填
された毛細管がローターのサンプル・キャビティに通じ
ている通路に連通ずるようにローターのスロツ１〜に位
置せしめた。１個の毛細管を恢取った空の血清サンプル
・ディスクをサンプル調製ローターの上部に配置した。

ブランク部位をガイドとして使用して、血清サンプル・
ディスクをローター内の全血液サンプル・ディスク上に
それと整合して位置せしめた。

このとき、血清サンプル・ディスクの空の各毛細管の外
側端がローターのサンプル・キャビティに通じる各通路
の内側開口と接触するようにした。次いで２つのディス
クを配置したローターを高速（〜４０００ｐｐｍ　）で
回転させて、遠心力によって全血液サンプル・ディスク
の各毛細管から全血液サンプルをローターの対応するサ
ンプル・キャビティへと移動せしめた。血清が固体（赤
血球、血小板等）から分離されるまで高速回転を続けた
。固体はキャビティの外側部分に含まれ、血清はキャビ
ティと通路の内側部分を占めた。その後ローターを止め
た。このとき、ローターの各活性サンプル部位からの血
清が毛管作用によって血清」ノンプル・ディスクの対応
する毛細管を満たした。各血液サンプルからの既知容積
の血清がこうして血清サンプル・ディスクの毛細管中に
充填された。孔径が違う毛細管を使用することによって
、全血液サンプルと血清サンプルの容積を変えることが
できる。

充填された血清サンプル・ディスクをサンプル調製ロー
ターから取外し、試薬キャビティに予め所定の分析試薬
を充填した分析ローターに移した。血清サンプル・ディ
スクのブランク部・位を分析ローターのブランク部位に
合せて配置し、血清リンプル・ディスクの充填された各
毛細管を分析ローターの各スロット内に配置した。

このとき、毛細管の外側端が分析ローターのサンプル・
キュベラ１へに通じている通路と直接連通ツるようにし
た。次いで、分析ローターを４００Ｏｒ、ｐｍで回転さ
せた。血清リンプルは遠心力によって毛細管から通路を
通ってサンプル・キュベットへ移った。同時に、分析試
薬が試薬キャビティから連絡通路を通ってサンプル・キ
ュベットに移動し、そこで試薬が血清サンプルと混じっ
て反応して・農用的な光度分析法による分析がなされた
。

本発明は、臨床的な研究室血液分析に使用することがで
き、現在使用されている約４０．０００台の遠心高速分
析装置の能力を延ばして改良することができる。本発明
の装置は更に無重力状態でも使用できる。更にこの装置
は、高性能と経済性と易操作性を必要とする医院やその
他の場所での使用に適する低価格の分析装置に組込むこ
ともできる。

好ましい実施例についての上述の記述は本発明を説明す
るためのものであり、本発明はこれらの実施例に限定さ
れるものではない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に従って構成した全血液サンプル・ディ
スクの平面図、第２図は血清サンプル・ディスクの平面
図、第３図はサンプル調製ローターの平面図、第４図は
全血液サンプル・ディスクと血清サンプル・ディスクが
組込まれているサンプル調製ローターの横断面図、およ
び第５図は分析ローターの平面図である。 １・・・全血液サンプル・ディスク、３・・・全血液毛
細管、５・・・放射状通路、１７・・・血清サンプル・
ディスク、１９・・・血清毛細管、２１・・・放射状通
路、２９・・・サンプル調製ローター、３３・・・サン
プル調製ローターの中央キャビティ、３７・・・キャビ
ティ、４３・・・分析ローター、４７・・・分析ロータ
ーの中央キャビティ、４９・・・キュベツト、５３・・
・試薬用キャビティ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複数の毛細管（３）内に全血液サンプルを採取し； 全血液サンプル・ディスク（１）の個々の 放射状通路（５）内に各毛細管（３）を配置し； 前記全血液サンプル・ディスク（１）をサ ンプル調製ローター（２９）内に配置し； 複数の放射状通路（２１）内に受入れられた複数の空の
   血清毛細管（１９）を有する血清サンプル・ディスク（
   １７）を前記全血液サンプル・ディスク（１）の上に配
   置し； 各々の空の血清毛細管（１９）を個々の全血液毛細管（
   ３）と整合させて対をつくり； 毛細管（３、１９）の各対を前記サンプル調製ローター
   （２９）の周に沿った個々のキャビティ（３７）と整合
   させ； 前記サンプル調製ローター（２９）を回転してこの回転
   により生ずる遠心力によって、全血液サンプルを毛細管
   （３）からキャビティ（３７）へ移動させ； 前記ローター（２９）を引続き回転させることによって
   、キャビティ（３７）内の全血液サンプルを血清と固体
   とに遠心作用により分離し； 前記ローター（２９）の回転を止めて、血清を毛管作用
   により血清毛細管（１９）内へ移動せしめ； 前記血清サンプル・ディスク（１７）を前記サンプル調
   製ローター（２９）から取出して、複数のキュベット（
   ４９）とこれらキュベットへ分析用試薬を分配する手段
   を有しかつ前記各血清毛細管（１９）が個々のキュベッ
   ト（４９）と整合してこれらキュベットと液的に連通す
   るようになっている分析ローター（４３）内に前記血清
   サンプル・ディスク（１７）を配置し；前記分析ロータ
   ー（４３）を回転してこの回転により生ずる遠心力によ
   って、血清サンプルを毛細管（１９）からキュベット（
   ４９）へ移動させ； 前記分析用試薬を各キュベット（４９）へ移動せしめて
   、前記分析ローター（４３）を引続き回転させることに
   より前記血清サンプルを分析用試薬と混合し；そして 前記血清サンプルを分析する ことを特徴とする分析用血液サンプルの調製方法。 ２、中央キャビティ（３３）とその外周のまわりに間隔
   をもって配置された複数の個々のキャビティ（３７）と
   を有するサンプル調製ローター（２９）からなる分析用
   血液サンプルの調製装置において、全血液サンプル・デ
   ィスク （１）と血清サンプル・ディスク（１７）とが前記中央
   キャビティ内の中央に積み重ねて配置されており、前記
   全血液サンプル・ディスクと血清サンプル・ディスクに
   はそれぞれ第１および第２の放射状に伸長する複数通路 （５、２１）が形成されており、前記第１および第２の
   通路（５、２１）はそれぞれ毛細管（３、１９）を取外
   し自在に受入れるようになっており、前記第１および第
   ２の通路（５、２１）は、前記全血液サンプル・ディス
   ク（１）の毛細管 （３）の各々が前記血清サンプル・ディスク（１７）の
   対応する毛細管（１９）と整合して前記個々のキャビテ
   ィ（３７）の１つと液的に連通する毛細管の対を形成す
   るように配向されていることを特徴とする分析用血液サ
   ンプルの調製装置。 ３、前記血清サンプル・ディスク（１７）とその毛細管
   （１９）とを取外し自在に受入れる中央キャビティ（４
   ７）と、複数のキュベット（４９）と、このキュベット
   の各々に分析用試薬の所定量を分配する手段とを有し、
   前記血清サンプル毛細管（１９）の各々が個々のキュベ
   ット（４９）と液的に連通するようになっている分析ロ
   ーター（４３）；および血清サンプルを前記血清サンプ
   ル毛細管から前記個々のキュベットへ移動させて前記分
   配された分析用試薬と混合させるために前記分析ロータ
   ーを回転させる手段をさらに備えてなる特許請求の範囲
   第２項記載の装置。 ４、前記毛細管（３、１９）の各対はサンプル調製ロー
   ター（２９）内の放射状スロット（３５）によって個々
   のキャビティ（３７）と連通しており、各放射状スロッ
   ト（３５）は個々のキャビティ（３１）から放射方向内
   側に置かれかつ個々のキャビティ（３７）と連通してい
   る特許請求の範囲第２項記載の装置。 ５、分析用試薬の分配手段は複数の試薬キャビティ（５
   ３）からなり、各試薬キャビティは個々のキュベット（
   ４９）と液的に連通しており、試薬は分析ローターの回
   転中に前記各キュベットへ移動されるようになっている
   特許請求の範囲第３項記載の装置。 ６、全血液サンプル・ディスク（１）と血清サンプル・
   ディスク（１７）はそれぞれ、全血液毛細管（３）と血
   清毛細管（１９）とを大気に通気させる手段（７、２３
   ）を有している特許請求の範囲第３項記載の装置。 ７、全血液毛細管（３）と血清毛細管（１９）はＯリン
   グ（１３、２７）によりそれぞれのティスク（１、１７
   ）の所定位置に保持されている特許請求の範囲第２項記
   載の装置。 ８、各Ｏリング（１３、２７）は各ディスクの円形溝（
   １５、２８）の底部に配設されており、各円形溝（１５
   、２８）は各々の放射状通路（７、２１）を横切るよう
   になっている特許請求の範囲第７項記載の装置。 ９、血清サンプル・ディスク（１７）の中央の開口（２
   ５）と整合する全血液サンプル・ディスク（１）の立上
   がり円形部分（１１）によって、血清サンプル・ディス
   ク（１７）は全血液サンプル・ディスク（１）の上部に
   固定される特許請求の範囲第２項記載の装置。 １０、サンプル調製ローター（２９）はキャビティと通
   路を覆うための固定天板（４１）を有している特許請求
   の範囲第２項記載の装置。 １１、分析ローター（４３）は、血清毛細管（１９）を
   受入れるための複数の放射状スロット（５９）を含む固
   定天板（５７）を有している特許請求の範囲第５項記載
   の装置。 １２、分析ローター（４３）の固定天板（５７）は、該
   天板を貫通する複数の開口（６１）を有し、各開口は個
   々の試薬キャビティ（５３）と連通している特許請求の
   範囲第１１項記載の装置。