专利名称：生物细胞清洗离心机和用于该离心机的生物细胞清洗转子的制作方法
技术领域：
本发明涉及利用离心力清洗诸如红血球等生物细胞的生物细胞 清洗离心机，特别地，本发明涉及一种适于提高清洗效果和提髙清洗 可靠性的生物细胞清洗离心机，以及一种在该离心机中使用的生物细 胞清洗转子。
背景技术：
传统上，生物细胞清洗离心机(血细胞清洗离心机)己经为人 公知，其应用于输血时的抗球蛋白试验、交叉-匹配试验和不规则抗 体筛查中，通过采用诸如生理盐水等清洗液来清洗红血球，以便从悬 浮液中除去不希望的抗体。已知的生物细胞清洗离心机包括具有驱动轴的电动机；转子， 其连接于电动机的驱动轴并且由电动机旋转；多个试管支架，其以圆 形阵列形式安装在转子上，从而可以枢轴转动，并且在转子旋转所产 生的离心力的作用下可朝圆形阵列的外侧向水平方向枢轴转动，每个 试管支架由磁性件制成；清洗液分配器，其安装在转子上，与转子一 同旋转，并且将清洗液分别地供给到由多个试管支架夹持的多个试管 内；以及磁性元件(锁定装置)，其利用磁性线圈所产生的磁引力吸 引试管支架以使试管支架处于竖直或接近竖直的状态。例如，在专利文献JP-昭50-022693-A中己经公开清洗离心机中 的清洗液分配器。该分配器的特征在于，该分配器包括内表面为圆锥 形的容器和从容器底部的外周径向设置的多个喷嘴，等量地分配在离 心力的作用下从与转子一同旋转的清洗液分配器中心注入的清洗液， 并且将清洗液从喷嘴供给到由试管支架夹持的多个试管内。此外，在专利文献JP-UM-平02-081640-A中已公开了这样一种 技术从与转子一同旋转的清洗液分配器上的钻孔将清洗液供给到由转子支撑为可枢轴转动的试管支架内的试管中。此外，在专利文献JP-UM-平02-081640-A中还公开了一种利用磁性元件夹持试管支架 的转子。此外，在专利文献JP-昭48-027267-B和JP誦昭60-150857-A中公开这样一种技术使转子低速旋转，同时利用轮辋或旋转件以相对于 竖直方向成小角度的状态夹持转子上的试管支架，从而从试管中排出 清洗液的上清液。此外，在专利文献JP-UM-昭54-167860-A中公开 这样一种技术利用磁性件以相对于竖直方向成小角度的状态夹持转 子上的试管支架，并且使转子低速旋转，从而从试管支架所夹持的试 管中排出清洗液的上清液。另一方面，在生物细胞清洗离心机中， 一种自动血细胞清洗离 心机已经为人公知，该自动血细胞清洗离心机依次地自动执行包含在 清洗过程中的清洗液注入步骤、离心步骤、上清液排出步骤和摇动步 骤。例如，Hitachi Koki Co., Ltd.已经以产品名"himacMC450"出售 一种自动血细胞清洗离心机。图8示出了在该传统自动生物细胞清洗 离心机中为了输血检查而执行的清洗过程的时序图。该时序图涉及转 子驱动电动机的旋转、清洗液分配器的泵的运转、以及对用于固定试 管支架的磁性件的磁性线圈通电。如下所述，执行使用传统自动血细 胞清洗离心机的清洗过程。(1) 首先，在图8中所示的时间(1)的清洗液注入步骤中， 将内部装有诸如血细胞等生物细胞的试管放置在转子上的试管支架 内，使用于驱动转子的电动机加速旋转，所产生的离心力使试管支架 内的试管的下部向外枢轴转动，并且转子(电动机)在试管从竖直方 向水平方向倾斜预定角度的状态下旋转。此时，如图8中所示，在时 间(1)中，通过将泵运转设置在ON状态(对泵供电的状态)，通 过与转子一同旋转的清洗液分配器将清洗液注入到试管内。利用注入 的清洗液的能量搅动并且清洗血细胞。(2) 接下来，在图8中所示的时间(2)的离心步骤中，例如 转子(电动机)进行离心操作，例如以3000rpm的转速持续45秒。 因此，血细胞沉淀在试管的底部，例如血清等不需要的物质存留在上清液状态中。(3) 接下来，在图8中所示的时间(3)的上清液排出步骤中， 通过将磁性线圈的供电置于ON状态且将磁性元件的操作设置在ON 状态，试管支架被吸引为处于几乎竖直的状态并且被磁性元件所产生 的吸力固定。当转子在此状态下再次低速旋转时，例如，以400rpm 的转速旋转，试管被导向成其上端以小角度张开或被导向至竖直方 向。因此，上清液由于受到离心力的作用而在试管的壁面上上升，然 后被排放到试管外面。当转子的旋转立即停止时，只有沉淀的血细胞 留存在试管内。(4) 接下来，在图8中所示的时间(4)的摇动步骤中，通过 使转子逐渐地交替地重复进行旋转和停止，或者使转子逐渐地交替地 重复进行正向旋转和反向旋转，对转子上的试管支架内的试管施加摇 动作用，从而，将沉淀且凝固在试管底部的血细胞松散开。通常，通过将含有上述四个步骤的清洗循环重复进行三到四次 来执行清洗。在专利文献JP-2003-337088-A中已经公开这样一种生物细胞清 洗转子该生物细胞清洗转子包括清洗液分配器，其在生物细胞清 洗离心机中用于执行上述清洗过程；以及转子，用于夹持多个试管的 试管支架以圆形阵列的方式安装在该转子周围，从清洗液分配器将清 洗液供给到所述多个试管中。图9、图IO和图11示出了在专利文献 JP-2003-337088-A中公开的、包括清洗液分配器和通常使用的转子的 生物细胞清洗转子的结构。如图9中所示，生物细胞清洗转子25包括转子2;多个试管 支架3，其以圆形阵列的方式安装在转子2上，从而可绕枢轴线3a 枢轴转动，并且在受到转子2旋转所产生的离心力的作用下朝圆形阵 列的外侧向水平方向枢轴转动；以及清洗液分配器5，其安装在转子 2上，与转子一同旋转，并且将清洗液供给到分别由多个试管支架3 夹持的多个试管4。如图10和图11所示，试管支架3的特征在于， 保持试管4处于竖直状态，从而使所夹持的试管4的中心轴线4a与 沿着转子2的旋转轴线8a的竖直线方向4y相一致。在采用该生物细胞清洗转子25执行上述清洗液注入步骤的情况 下，如图12所示，试管支架3由于受到生物细胞清洗转子25旋转所 产生的离心力的作用而朝圆形阵列的外侧向水平方向枢轴转动，而不 沿旋转方向或圆形阵列的切线方向枢轴转动，并且清洗液5a被注入 到试管4内以清洗生物细胞。此外，在上述清洗液注入步骤之后的上 清液排出步骤中，如图13所示，利用磁性元件将试管支架3固定在 竖直状态或几乎竖直的状态，并且在试管4由试管支架3夹持在竖直 状态，从而试管4的中心轴线4a与沿着转子2的旋转轴线8a的竖直 线方向4y相一致，在此状态下，上清液被排出。但是，在设置有上述传统生物细胞清洗转子的生物细胞清洗离 心机中，不能充分地抑制清洗液注入步骤中的清洗液注入量不均一以 及上清液排出步骤中的上清液残留量不均一的现象。为了利用自动生物细胞清洗离心机执行良好的输血检查，可取 的是(1)在清洗液注入步骤中，利用清洗液分配器将等量的清洗 液供给到由试管支架夹持的多个试管中的每个试管；以及(2)在上 清液排出步骤中，将清洗液的等量的上清液充分地从多个试管中的每 个试管排出。艮P，在多个试管中的清洗液供应量不均一的情形下，例如，当 一个试管中的清洗液供应量少于其余各试管中的清洗液供应量时，则 该试管中的生物细胞成为在悬浮液中含有更多例如抗体等异物的样 本。相反地，当一个试管中的清洗液供应量大于其余试管中的清洗液 供应量时，那么该试管中的例如抗体等残存异物的数量就小于其余试 管中的残存异物的数量。异物残存量的这种差异使采用生物细胞清洗 离心机进行清洗过程之后执行的试剂反应检查的结果发生变化，从而 该差异导致在输血检查的判定中发生严重的错误。此外，如果考虑到清洗液的供应量少的试管来从清洗液分配器 供给清洗液，由于清洗液的注入量不均一，在从清洗液分配器注入相 对较多清洗液的试管中，清洗液就会从该试管中溢流出来，这会引起 宝贵的生物细胞丢失的问题。此外，在清洗频率由装有少量清洗液的 试管来确定的情况下，造成清洗过程需要较长时间的缺陷。本发明人在对上述传统生物细胞清洗转子进行研究之后，已发 现供应到各试管的清洗液量不均一的现象的几个原因。其中一个原因 是由于传统清洗液分配器的清洗液出口与试管开口之间的距离长， 并且由于清洗液分配器的清洗液出口孔的加工精度的误差，所以从清 洗液分配器注入的一部分清洗液不能进入试管。另一方面，在接着清洗液注入步骤的上清液排出步骤中，在清 洗液的上清液从多个试管排出的情况下，从多个试管排出的上清液量 不均一也会导致检查结果出现误差。例如，在排出的上清液量较少的 试管中，在上清液排出步骤之后残留在该试管中的例如抗体等异物的 数量较多。相反地，在排出上清液量较多的试管中，在该试管内残留 的例如抗体等异物的量较少。该差异同样使利用生物细胞清洗离心机 执行的过程之后的试剂反应检查的结果发生变化，从而该差异导致在 输血检查的判定中出现错误。此外，如果基于排放的上清液量少的试管，将上清液排出步骤 中的处理时间延长，或者增加上清液排出步骤中的转速，则在排出的 上清液量较多的试管中，甚至分离的生物细胞也会被排放到该试管 夕卜，从而出现宝贵的生物细胞样本丢失的缺陷。发明内容鉴于上述传统技术中的问题，本发明的目的在于，提供这样一 种生物细胞清洗离心机和一种生物细胞清洗转子其可在清洗液注入 步骤中将等量的清洗液供给至多个试管的每一个试管，并且可在上清 液排放步骤中将清洗液的等量的上清液从多个试管的每个试管中排 出。本发明的另一个目的在于，提供这样一种生物细胞清洗离心机 和一种生物细胞清洗转子其可通过提高生物细胞清洗效果而获得高可靠性的生物细胞检査结果。根据本发明的一个方面，提供一种生物细胞清洗离心机，所述 生物细胞清洗离心机包括具有驱动轴的电动机；转子，其与所述驱 动轴接合，以便由所述电动机旋转；多个支架，其以圆形阵列的形式安装在所述转子上，以便与所述转子一同旋转，所述多个支架夹持多 个试管，从而可朝所述转子的旋转径向枢轴转动；清洗液分配器，其 安装在所述转子上以便与所述转子一同旋转，并且将清洗液供给所述 多个试管；锁定装置，其锁定所述多个支架，从而使所述多个试管相 对于旋转径向处于竖直状态；以及控制器，其控制所述电动机和所述 锁定装置，其中所述多个支架构造成夹持所述多个试管，从而使所述 多个试管的中心轴线从所述转子的旋转轴方向朝向旋转切向倾斜。所述控制器可以执行如下过程(l)注入过程在旋转转子的 同时利用所述清洗液分配器将所述清洗液注入到所述多个试管中；(2)离心过程通过旋转所述转子将所述多个试管内的浮动细胞沉 淀在试管底部；以及(3)上清液排出过程通过在利用锁定装置将所述多个支架锁定在竖直状态的同时旋转所述转子，将所述多个试管 内的清洗液的上清液排出。所述转子在离心过程中可以以第一旋转速度旋转。所述转子在 注入过程中可以以第三旋转速度旋转。所述第一旋转速度可比第三旋 转速度高。所述转子在上清液排出过程中可以以第二旋转速度旋转。所述 第二旋转速度可比第一旋转速度低。所述转子在注入过程中可以沿第一方向旋转。所述转子在上清 液排出过程中可以沿与第一方向相反的第二方向旋转。在注入过程中，每个支架可将所述试管夹持为倾斜的，从而使 所述试管的上端在旋转切向上位于比所述试管的下端更靠前的位置。在上清液排出过程中，每个支架可将所述试管夹持为倾斜的， 从而使所述试管的上端在旋转切向上位于比所述试管的下端更靠后 的位置。根据本发明的另一个方面，提供一种生物细胞清洗转子，所述生物细胞清洗转子包括转子；多个支架，其以圆形阵列的形式安装在所述转子上以便与所述转子一同旋转，并且夹持多个试管，从而朝所述转子的旋转方向倾斜且可朝着所述转子的径向枢轴转动；以及清洗液分配器，其安装在所述转子上以便与所述转子一同旋转，并且将清洗液供给所述多个试管。根据上述构造，所述多个试管支架将试管夹持为处于相对于竖 直状态倾斜的状态，从而每个试管的中心轴线从沿着转子旋转轴线的 竖直线方向朝向沿着由试管支架的圆形阵列所形成的圆的切向的水 平线方向倾斜。因此，在清洗液注入步骤中，可以将等量的清洗液供 给到多个试管内；在上清液排出步骤中，可以将上清液充足且等量地 从多个试管排出。因而，提高了生物细胞清洗效果，从而可提供一种 可获得高可靠性的生物细胞检查结果的生物细胞清洗离心机。从下面的描述和说明书的附图，可以更清楚本发明的上述特点 和其它特点、以及本发明的上述效果和其它效果。
下面将基于附图详细描述本发明的实施例，其中图1是示出根据实施例的生物细胞清洗离心机的整体构造的剖视图；图2是在图1所示的生物细胞清洗离心机所执行的血细胞清洗 过程的各步骤中离心分离器的主要部分的剖视图；图3是在图1所示的生物细胞清洗离心机中用于控制电动机旋 转速度、泵运转和磁性元件运转的时序图；图4是示出构成图1所示生物细胞清洗离心机的试管支架的枢 轴线和转子旋转轴线之间的关系的主视图；图5是示出构成图1所示生物细胞清洗离心机的试管支架的枢 轴线和试管中心轴线之间的关系的主视图；图6是示出在根据实施例的清洗液注入步骤中清洗液分配器和 试管之间的关系的平面图；图7是示出在根据实施例的上清液排出步骤中清洗液分配器和 试管之间的关系的平面图；图8是在根据传统技术的生物细胞清洗离心机中用于控制电动 机旋转速度、泵运转和磁性元件运转的时序图；图9是示出在包括清洗液分配器和转子的传统技术生物细胞清洗离心机中生物细胞清洗转子的结构的透视图；图IO是示出构成传统技术生物细胞清洗离心机的试管支架的枢 轴线和转子旋转轴线之间的关系的主视图；图ll是示出构成传统技术生物细胞清洗离心机的试管支架的枢 轴线和试管中心轴线之间的关系的主视图；图12是示出在根据传统技术的清洗液注入步骤中清洗液分配器 和试管之间的关系的平面图；以及图13是示出在根据传统技术的上清液排出步骤中清洗液分配器 和试管之间的关系的平面图。
具体实施方式
下面将参照附图详细地描述本发明的实施例。在用于解释实施 例的所有附图中，具有相同功能的部件均使用相同的附图标记并省略 对它们的重复描述。此外，那些与传统技术中的部件具有相同或相似 结构或功能的部件均使用与传统技术中的这些部件相同的附图标记。图1是示出根据实施例的生物细胞清洗离心机的整体构造的剖 视图，图2是示出在清洗过程的各步骤中生物细胞清洗离心机的试管 支架的运转状态的剖视图，图3是示出在根据实施例的生物细胞清洗 离心机中电动机的旋转速度、泵的运转和磁性元件的通电定时的时序 图。如图l所示，根据本发明的生物细胞清洗离心机20包括从上面 看具有四边形截面的壳体(框架)22以及用于打开或关闭壳体22上 部的门21。在此壳体22中，组装有具有驱动轴(旋转轴)8的电动 机1以及连接在电动机1的驱动轴8上且由电动机1旋转的转子2。 多个(例如，24个)试管支架3以从上面看呈圆形阵列的形式设置 在转子2上，从而可枢轴转动。试管支架3由磁性元件构成，并且如 图4所示包括夹持插入部3c，试管4插入夹持插入部中；以及夹 持底部3d，其用于支撑试管4的底部。在每个试管支架3中夹持有 预先适量装入诸如红血球等生物细胞的试管4。此外，生物细胞清洗离心机20包括锁定装置7，该锁定装置用于将转子2上的试管支架3锁定在如下状态从图1剖视图的横穿方 向来看，g卩，从试管支架3的圆形阵列所形成的圆的切线方向来看， 锁定在竖直状态或者几乎竖直状态(即，与竖直方向形成小角度)。 在此实施例中，锁定装置7由通过磁力吸引和锁定试管支架3的磁性元件构成。锁定装置7包括圆盘形的上部磁性件7a、下部磁性件7b 以及放置在上部磁性件7a和下部磁性件7b之间的作为绝缘电导体的 环形线圈(磁性线圈)7c。这些磁性件7a、 7b和磁性线圈7c固定在 电动机1的驱动轴8上，并且与转子2 —体地旋转。控制装置11通 过一对滑环7d和7e将电流提供给旋转的磁性线圈7c，从而控制上 部磁性件7a和下部磁性件7b中产生的磁力。当通过控制装置11对 磁性线圈7c供电时，产生磁场，由例如SUS430等磁性材料制成的 后述试管支架3与上部磁性件7a和下部磁性件7b —同形成磁回路。 因此，试管支架3被强有力地吸附在上部磁性件7a和下部磁性件7b (磁性元件7)上。即，通过对磁性线圈7c施加电流，锁定装置7 (磁性件7a和7b)起到磁体的作用，并且吸引由磁性件制成的试管 支架3。在此实施例中，上部磁性件7a的外径大于下部磁性件7b的 外径。因此，磁性件7a和7b(磁性元件7)的吸附表面可以以下述 方式吸引试管支架3:试管4相对于竖直线(平行于转子旋转轴线的 单一方向)在试管支架3圆形阵列的外圆周方向上以约8度的角度张 开。在此实施例中，如图4和图5所示，试管支架3在夹持试管4 时将试管4夹持在以下述方式相对于竖直状态4y倾斜的状态试管 4的中心轴线4a (参见图5)从沿转子2的旋转轴线8a的竖直线方 向4y (与图4和图5主视图中的旋转轴线8a相一致)向沿着由多个 试管支架4的圆形阵列形成的圆的切线方向的水平线方向4x(与图4 和图5中的方向3a相一致)倾斜预定角度0。即，如图4所示，安 装在转子2上的试管支架3的枢轴线3a (与圆形阵列的切线方向4x 相一致)和转子2的旋转轴线8a (竖直线方向4y)相互呈直角，并 且试管4所插入的夹持插入部3c以及夹持底部3d的中心轴线3b相 对于枢轴线3a (水平线方向4x)仅以角度e倾斜。也就是说，如图5所示，试管4的中心轴线4a和转子2的旋转轴线8a (竖直线4y) 之间的位置关系为扭转关系，这不同于图10和图11所示的中心轴线 4a和旋转轴线8a均处于相同平面上的传统位置关系。上述倾斜角度 e设成例如10度。可以根据转子2的旋转速度在5至30度的范围内选择该倾斜角度e。可取的是，倾斜角度e设置在io至15度。此外，在本实施例中，如图5和图6所示，上述试管4(试管支 架3)的中心轴线4a的倾斜度具有倾斜角度e，从而在后述清洗液注 入步骤中，试管4的上部4c在转子2的旋转方向A上位于比试管4 的下部4d更靠前的位置处。此外，在本实施例中，如图7所示，在后述上清液排出步骤中， 转子2的旋转方向B被控制成与清洗液注入步骤中的旋转方向A相 反。因此，上述试管支架3的中心轴线3b，即，试管4的中心轴线 4a是倾斜的，从而在后面所述的上清液排出步骤中，试管4的上部 4c在转子2的旋转方向B上位于比试管4的下部4d更靠后的位置处。在清洗过程的后述离心步骤中，在控制装置11使磁性件7的操 作停止且吸引力被解除的状态下，试管支架3受到根据转子2的高转 速的离心力作用并且朝水平方向枢轴转动。因此，夹持试管4的试管 支架3朝转子圆周的径向水平方向枢轴转动，在试管支架3的下部接 触到碗状物10时倾斜，并且使试管4内的例如血细胞等样本离心分 离。例如，在磁性元件7的操作停止且吸引力被解除的状态下，电动 机1的转速为3000rpm，当试管支架3的下部接触到碗状物10时， 试管支架3枢轴转动，使得试管4与竖直线形成的角度变为约40度。 电动机1由例如感应电动机构成，并且转速(旋转速度)可由控制装 置11控制。此外，生物细胞清洗离心机20包括将清洗液5a提给到以圆形 阵列设置的多个试管4内的清洗液分配器5。清洗液分配器5具有与 传统技术的清洗液分配器相同的结构，传统技术的清洗液分配器如图 9所示并且在专利文献JP-2003-337088-A中已被公开。清洗液分配器 5形成在转子2上，从而与配备有以圆形阵列设置的试管支架3的转 子2 —体地旋转，并且与转子2 —体地构成所谓的生物细胞转子25。与清洗液分配器5相关联地设置有清洗液供给路径9，该清洗液 供给路径9连接至泵6。通过利用控制装置11将泵6的运转电源接 通(ON)，将清洗液5a从外部清洗液箱(未示出)经由清洗液供给 路径9供应至位于生物细胞清洗离心机20上部的喷嘴9a。在后述清 洗液注入步骤中，从喷嘴9a向下注入的清洗液进入到与转子2 —体 高速旋转的清洗液分配器5的中心部分，通过离心力被分配到清洗液 分配器5的外周，被提供给数目与试管支架3所夹持的试管4的数目 相同(24个)的流动路径的每个流动路径，且从清洗液分配器5的 外周注入口 5b有力地注入到相应的试管4内。接下来，参照图2所示清洗过程的每个步骤中离心机的主要部 分的剖视图、以及图3所示离心机的操作时序图，描述由生物细胞清 洗离心机20执行的用于输血检查的血细胞清洗过程的情形。首先，在清洗液注入步骤中，如图3中的时序图(1)以及图2 中各步骤的剖视图所示，使电动机l (转子2)加速旋转直至最大转 速(最大旋转速度)达到3000rpm，从而夹持24个试管4的24个试 管支架3受到离心力作用，在每个试管中装有适量的例如血细胞等生 物细胞。由于清洗液(例如，生理盐水)5a如上所述利用离心力获 得动能，所以在加速中途当电动机1的转速达到约1000rpm时起动 泵，从而将清洗液5a注入到清洗液分配器5内。清洗液5a在离心力 的作用下被分配到清洗液分配器5的外周，供给到数目与试管支架3 所夹持的试管4的数目相同(24个)的流动路径的每个流动路径， 且从分配器5的外周有力地流出。从分配器5注入到试管4内的清洗 液5a撞到位于清洗液分配器5外侧的每个试管4的内壁上，并且沿 着试管4的壁面朝试管4底部运动。该运动使存在于试管4底部的生 物细胞浮起而形成悬浮状态。在预定量的清洗液5a被注入到试管4 内之后，利用控制装置11停止泵6的运转，以结束清洗液注入步骤。在清洗液注入步骤(1)中，根据本实施例中试管支架3的安装 结构，可以抑制注入到多个试管4内的清洗液5a的数量不均一性。艮P，在清洗液注入步骤(1)中，清洗液分配器5和试管4之间 的关系正如图6的平面图(透视图)所示，其中，从清洗液分配器5流出的清洗液5a，在受到转子2旋转而产生的风压以及因为科里奥 利力(Coriolis force)而产生的方向与旋转方向相反的力时在空中飞 行，同时在与旋转方向A相反的方向上弯曲，并且有力地注入到位 于清洗液分配器5外侧的每个试管4内。当转子2(电动机1)的转 速为1000rpm时，清洗液5a被注入到清洗液分配器5内并且从分配 器5的外周流出。在距离外周注入口 5b约10mm的各试管4附近， 清洗液5a的飞行轨迹弯曲约5度。此外，当转子2 (电动机1)的转 速为3000rpm时，飞行轨迹更加弯曲，在各试管4附近弯曲约30度。此时，如上所述，试管4的中心轴线4a形成以下扭转位置关系 试管4的上部4c相对于沿着圆形阵列切线的水平线方向4x(枢轴线 3a的方向)处于比试管4的下部4d更靠前的位置，并且试管4设置 成其倾斜角度6变成5至30度，该角度值与飞出的清洗液5a的弯曲 飞行轨迹的角度相类似。因此，试管上部4c的接受部(开口部)正 对着清洗液5a的注入方向，并且与图12所示传统技术中的处理步骤 中的接受面积相比，在受到风压影响时从清洗液分配器5供给的清洗 液5a的接受面积可以显著地增大。更可取的是，将倾斜角度e设置 为10至15度，该角度值接近于清洗液5a弯曲飞行轨迹的角度的平 均值，因而，清洗液5a的注入效果能够达到最佳。结果，清洗液5a在被注入试管4内时撞在试管4的内壁上，从 而清洗液5a在其动能不降低的情况下使存在于试管4底(下)部的 生物细胞浮起以形成充分的悬浮状态。此外，由于试管4的接受部正 对着清洗液5a的注入方向，所以当清洗液5a被注入到试管4内时提 供了最高准确度(注入量)，从而可降低注入到相应试管4内的清洗 液5a的数量不均一性。在以上步骤中将适量的清洗液5a供给到试管4之后，由控制装 置11使泵6停止运转，以结束清洗液注入步骤(1)。随后，在离心 步骤(2)中，如图3中的时序图(2)和图2中的剖视图(2)所示， 使高速旋转(例如，在本实施例中转速为3000rpm)持续35秒，在 如此高速旋转条件下，浮起的生物细胞沉淀在试管4的底部4d，例 如血清等不需要的物质残存在上清液中，从而执行离心分离。离心分离之后，使电动机l停止旋转。接下来，在上清液排出步骤(3)中，如图3中的时序图(3) 和图2中的剖视图(3)所示，利用控制装置11对环形线圈7c通电 以使磁性元件7的操作处于ON状态。因而，磁性元件7吸引并保持 磁性材料制成的试管支架3。由于如上所述磁性元件7的上部磁性件 7a的外径稍大于下部磁性件7b的外径，因此，吸附于磁性元件7上 的试管支架3的表面被保持在所述表面以约8度的角度在径向上向上 张开的接近基本竖直的状态，并且试管支架3旋转。如图7所示，上清液排出步骤(3)中转子的旋转方向B与先前 清洗液注入步骤中转子的旋转方向A相反，并且转子的转速上升至 约400rpm。然后，试管4内的上清液受到由400rpm的旋转而产生的 离心力和惯性力的合力方向的力，从而在试管4的内壁面上上升。应 注意的是，此步骤中的旋转方向B不同于图13中所示的传统技术中 的旋转方向A。根据本实施例的上清液排出步骤(3)，如图7所示，由于试管 4的中心轴线4a与旋转轴线竖直方向4y (或转子旋转轴线8a)形成 如下扭转位置关系即，试管4的上部4c处于比试管4的下部4d 更靠后的位置，所以试管4的开口部4c沿着离心力和惯性力的合力 方向倾斜。结果，上清液可以经过试管4的壁面上的最短路径到达开 口部4c。因此，上清液以最短的时间排到外面，只有存在于试管4 的底部4d的例如红血球等生物血胞照样留在底部，各试管4内的上 清液残留量减少，并且上清液排出步骤(3)的处理时间与图13所示 的传统技术相比明显地縮短。上清液排出步骤之后，在摇动步骤(4)中，如图3中的时序图 (4)和图2中的剖视图(4)所示，转子1逐渐地交替地重复进行 旋转和停止。因此，试管支架3由于旋转产生的离心力而朝着外圆 周方向摇动，并且随着电动机的停止而撞击磁性元件7，从而摇动 试管支架3，并且产生使沉淀且凝固在试管4底部的细胞凝块松散 开的效果。上述清洗步骤(1)到摇动步骤(4)形成一个清洗循环。通过重复此清洗循环3至4次，可以清洗试管4内的例如红血球等生物细 胞，并且可以更完全地分离和除移例如抗体等异物。根据上述内容可清楚地了解，根据该实施例，如图6和图12所 示，在清洗循环的清洗液注入步骤中，与传统情形相比，可降低清洗 液注入量的不均一性。此外，由于还可增加所注入的清洗液的动能， 所以存在于试管4底部的生物细胞可浮起以形成充分悬浮的状态。此外，根据本实施例，如图7和图13所示，在上清液排出步骤 中，与传统情形相比，可以在更短的时间内将更多上清液排出试管， 从而可降低留存在多个试管4内的上清液量的不均一性。由于根据上述结构可以使清洗效果变得相同，所以可以提供具 有良好清洗特性和高可靠性的生物细胞清洗离心机。此外，由于可以 降低清洗液的使用量和减少清洗循环的次数，所以可以提供节省资 源、节省能量和縮短检查时间的生物细胞清洗离心机。在上述实施例中，试管支架3的中心轴线3b的倾斜角度e是通 过使试管4的夹持部分3c、 3d部分地倾斜而形成的。但是，在不使 夹持部分3c部分地倾斜的情况下，通过使多个试管支架3的各枢轴 线3a相对于水平轴线倾斜，可以将试管支架3安装在转子2上，从 而可以在所有试管支架3的中心轴线均倾斜的状态下枢轴转动。本申请要求2007年6月21日提交的日本专利申请 No.2007-163559的优先权，该日本专利申请的全部内容以引用的方式 并入本文。虽然本发明的发明人已经参照实施例对本发明进行了描述，但 本发明并不局限于上述实施例，在不脱离本发明的精神或范围的前提 下，可以对本发明进行各种变化及修改。
权利要求
1.一种生物细胞清洗离心机，包括具有驱动轴的电动机；转子，其与所述驱动轴接合，以便由所述电动机旋转；多个支架，其以圆形阵列的形式安装在所述转子上，以便与所述转子一同旋转，所述多个支架夹持多个试管，从而可朝着所述转子的旋转径向枢轴转动；清洗液分配器，其安装在所述转子上以便与所述转子一同旋转，并且将清洗液供给所述多个试管；锁定装置，其锁定所述多个支架，从而使所述多个试管相对于所述旋转径向处于竖直状态；以及控制器，其控制所述电动机和所述锁定装置，其中，所述多个支架构造成夹持所述多个试管，从而使所述多个试管的中心轴线从所述转子的旋转轴方向朝向旋转切向倾斜。
2. 根据权利要求1所述的生物细胞清洗离心机，其中， 所述控制器执行如下过程(1) 注入过程在旋转所述转子的同时利用所述清洗液分配器 将所述清洗液注入到所述多个试管中；(2) 离心过程通过旋转所述转子将所述多个试管内的浮动细 胞沉淀在试管底部；以及(3) 上清液排出过程通过在利用所述锁定装置将所述多个支 架锁定在竖直状态的同时旋转所述转子，将所述多个试管内的 清洗液的上清液排出。
3. 根据权利要求2所述的生物细胞清洗离心机，其中， 所述转子在所述离心过程中以第一旋转速度旋转， 所述转子在所述注入过程中以第三旋转速度旋转，并且 所述第一旋转速度比所述第三旋转速度高。
4. 根据权利要求3所述的生物细胞清洗离心机，其中，所述转子在所述上清液排出过程中以第二旋转速度旋转，并且 所述第二旋转速度比所述第一旋转速度低。
5. 根据权利要求2所述的生物细胞清洗离心机，其中， 所述转子在所述注入过程中沿第一方向旋转，并且 所述转子在所述上清液排出过程中沿与所述第一方向相反的第二方向旋转。
6. 根据权利要求2所述的生物细胞清洗离心机，其中， 在所述注入过程中，每个支架将所述试管夹持为倾斜的，从而使所述试管的上端在所述旋转切向上处于比所述试管的下端更靠前 的位置。
7. 根据权利要求2所述的生物细胞清洗离心机，其中， 在所述上清液排出过程中，每个支架将所述试管夹持为倾斜的，从而使所述试管的上端在所述旋转切向上处于比所述试管的下端更 靠后的位置。
8. —种生物细胞清洗转子，包括 转子；多个支架，其以圆形阵列的形式安装在所述转子上以便与所述 转子一同旋转，并且夹持多个试管，从而朝着所述转子的旋转方向倾 斜且可以朝着所述转子的径向枢轴转动；以及清洗液分配器，其安装在所述转子上以便与所述转子一同旋转， 并且将清洗液供给所述多个试管。
全文摘要
本发明提供一种生物细胞清洗离心机和用于该离心机的生物细胞清洗转子，所述生物细胞清洗离心机包括电动机；由所述电动机旋转的转子；多个支架，其安装在所述转子上并且夹持多个试管，从而可朝着所述转子的旋转径向枢轴转动；清洗液分配器，其安装在所述转子上，以将清洗液供给多个试管；锁定装置，其锁住多个支架，从而使所述多个试管相对于所述旋转径向处于竖直状态；以及控制器，其控制所述电动机和所述锁定装置，其中，所述多个支架构造成夹持所述多个试管，从而使所述多个试管的中心轴线从所述转子的旋转轴方向朝向旋转切向倾斜。
文档编号B04B13/00GK101327467SQ20081012526
公开日2008年12月24日 申请日期2008年6月23日 优先权日2007年6月21日
发明者山田健二 申请人:日立工机株式会社