JP5051617B2 - 遠心分離方法及び遠心分離装置 - Google Patents

Description

本発明は、理化学分野の遠心分離方法において、試料の蒸発を防止する方法に関するものであり、遠心分離方法の処理動作を簡素化することに利用できる。

従来、作業の効率化を図るために遠心分離処理の自動化が進められている。また、医学や理化学分野において、試料を処理する装置が多数存在するが、これらの装置も処理の自動化が進められており、例えば、試料中の微生物の種類を同定し、その微生物の性質を知るために、ハイブリダイゼーションやＰＣＲ法といった処理方法があるが、これらの処理装置は、試料をセットするだけ後はすべて自動で設定されたスケジュールどおりに処理や解析を行うことができる。

遠心分離処理において、遠心分離機のロータが高速回転することで、遠心分離機内部は空気が流動している状態となり、更に遠心分離機の遠心内室の気圧が減少する。そのため、蓋がない遠心管に試料を入れて遠心分離処理を行うと、試料が減圧状態となってしまい、試料の液体が蒸発して液量が減少してしまう。そのため、従来、遠心分離処理において試料の蒸発を防止する方法として、遠心管に蓋をする方法が行われている。

試料の蒸発を防止する方法として、各処理方法の特性を考慮した方法が提案されている。例えば、ＰＣＲ装置において、過熱した液体サンプルの蒸発を防止する方法として液体試料の上に液体試料より比重の軽いミネラルオイルを積層して、更に蓋をしてＰＣＲ処理を行う方法が提案されている。（特許文献１）
ＷＯ０６−１０４２１３号公報

しかしながら、従来の遠心分離処理においては蓋の開閉作業が必要であり、遠心分離処理を自動化にするには、機構や構成が煩雑となってしまい莫大なコストが必要となる。また、蓋の開閉作業時に試料が飛散しないような機構も必要となる。そのため、遠心分離処理を自動化にするのはとても困難であった。

そこで、本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、装置によって遠心分離処理を自動化する際に機構や操作が簡便な遠心分離方法及び遠心分離装置を提供することを目的とする。また、蓋を使わずに遠心分離処理中の試料の蒸発を防止する簡便な遠心分離方法及び遠心分離装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の遠心分離方法は、遠心力によって試料内の物質を分離させる遠心分離方法であって、前記試料を蓋がない遠心管に分注する分注工程と、蒸発防止液を前記遠心管に添加して前記試料の上部に重層させる添加工程と、遠心分離機によって前記遠心管を回転させて遠心力によって前記試料内の物質を分離させる遠心分離工程とを備え、前記分注工程及び前記添加工程において、前記試料又は前記蒸発防止液が前記試料と空気との界面が無くなるように所定の量を分注又は添加される、ことを特徴とする。

上述の発明によれば、遠心管に分注した試料の上部に蒸発防止液を重層して遠心分離処理を行う。これにより、遠心分離処理で生じる遠心分離機の遠心内室の減圧環境と試料との間に蒸発防止液が介在するため、試料に減圧による影響を与えることが無く、試料が蒸発することを防止することができる。また、蒸発防止液は液体であるので、試料の上部から添加するだけで、試料の上部全体に重層を為すことができるので添加作業及び添加装置は簡便に構成可能である。

また、本発明の遠心分離方法において、前記蒸発防止液は、前記試料よりも比重が小さく、前記試料との親和性が低い液体であることを特徴とする。

上述の発明によれば、蒸発防止液は、試料よりも比重が小さく、試料との親和性が低い液体であるため、蒸発防止液は試料の上部に層を形成することができる。そのため、蒸発防止液は、試料と空気との接触を遮断するため、遠心分離処理で生じる遠心分離機の遠心内室の減圧による影響を遮断して、試料が蒸発することを防止することができる。また、試料と空気との接触を遮断するため、空気中の雑菌が試料内に侵入することを防止することができる。また、蒸発防止液が試料との親和性が低い液体であるために、蒸発防止液が試料と反応することも無く、安定した遠心分離処理を提供することができる。

また、本発明の遠心分離方法において、前記蒸発防止液は、流動パラフィン、油浸オイル、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、菜種油、大豆油、コーン油及びゴマ油のいずれかであることを特徴とする。

上述の発明によれば、蒸発防止液は、流動パラフィン、油浸オイル、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、菜種油、大豆油、コーン油、ゴマ油のいずれかである。そのため、蒸発防止液は試料よりも比重が小さく、試料との親和性が低いため、試料の上部に層を形成することができる。また、蒸発防止液が試料と反応することも無く、安定した遠心分離処理を実行することができる。更に、上記の蒸発防止液群のいずれかを用いることにより、安価で作業性の良い簡便な遠心分離処理を提供することができる。

また、本発明の遠心分離方法において、さらに、前記遠心分離工程後に前記蒸発防止液及び／又は前記試料の上澄み液を前記遠心管内の前記試料の上部から除去する除去工程を備え、前記除去工程は、ピペットチップ先端を前記蒸発防止液と前記試料との界面より下に挿入する挿入工程と、ピペットで前記蒸発防止液及び／又は前記試料の上澄み液を吸引する吸引工程とを備え、前記吸引工程は、前記試料の液面降下によって前記ピペットに空気が吸い込まれ始めると吸引を終了することを特徴とする。

上述の発明によれば、蒸発防止液を上部から吸引除去する除去工程において、ピペットチップ先端を蒸発防止液と試料との界面より下に挿入し、ピペットによる吸引を開始する。最初は試料の上澄みを吸引していたピペットは、吸引により試料の液面が降下するので、ピペットの先端が蒸発防止液の層に達して、蒸発防止液を吸引する。更に、ピペットによる吸引を続けると、蒸発防止液の層を殆ど吸引してしまって、ピペットの先端が空気中に出て空気を吸引し始める。ピペットに空気が吸い込み始めるとピペットによる吸引を停止させる。そのため、試料の上部に重層している蒸発防止液を効率的に吸引除去することができるとともに、無駄に試料の上澄み液を吸引することも無いために、試料内のペレットを安定して回収することができる。また、蒸発防止液は遠心分離処理後の除去工程でも試料の上部で重層状態を保持しているので、遠心処理によって遠心管底部で生じたペレットに影響を与えることなく、遠心管の上部から容易に蒸発防止液を吸引除去が可能である。

また、本発明の遠心分離方法において、前記除去工程は、前記挿入工程及び前記吸引工程の順に所定の回数だけ反復実行されることを特徴とする。

上述の発明によれば、蒸発防止液を上部から吸引除去する除去工程において、前記挿入工程、前記吸引工程、前記停止工程の順に反復実行することで、試料の上部に重層している蒸発防止液を確実に吸引除去することができる。そのため、除去工程後において、回収されるペレット又は試料に蒸発防止液が混入する恐れが無く、容易に回収処理を実行することができる。

また、本発明の遠心分離方法において、前記挿入工程において前記ピペットチップ先端が前記遠心処理工程によって前記遠心管の底部に生じたペレットに触れない高さを維持することを特徴とする。

上述の発明によれば、蒸発防止液を上部から吸引除去する除去工程において、ピペットチップ先端を蒸発防止液と試料との界面より下に挿入する挿入工程時に、遠心分離方法によって遠心管の底面に生じたペレットにピペットチップ先端が触れる直前の高さとなった場合は、挿入工程を停止して、蒸発防止液の除去工程を終了する。そのため、遠心処理によって遠心管底部で生じたペレットに影響を与えることなく、遠心管の上部から完全に蒸発防止液を吸引除去することが可能である。

また、本発明の遠心分離方法において、さらに、前記遠心分離工程によって前記遠心管の底部に生じたペレットを回収する回収工程を備え、前記回収工程において、前記ペレットが前記試料の上部に重層する前記蒸発防止液に接触することなく前記遠心管の下部より回収されることを特徴とする。

上述の発明によれば、遠心処理工程後に蒸発防止液を除去せずに、試料の上部に重層する蒸発防止液に接触することなく遠心管の下部から試料内のペレットを回収することができる。そのため、蒸発防止液を除去する手間を省くことができるので、遠心分離処理の時間を短縮することができる。また、蒸発防止液を除去するための機構や装置を設ける必要がないため、装置によって遠心分離処理を自動化する際に機構や操作が簡便な遠心分離方法を提供することができる。
上記課題を解決するために、本発明の遠心分離装置は、遠心力によって試料内の物質を分離させる遠心分離装置であって、蓋がない遠心管と、前記試料を前記遠心管に分注する分注手段と、前記遠心管に添加される蒸発防止液と、前記蒸発防止液を前記遠心管に添加して前記試料の上部に重層させる添加手段と、遠心分離機によって前記遠心管を回転させて遠心力によって前記試料内の物質を分離させる遠心分離処理手段とを備える、ことを特徴とする。
また、本発明の遠心分離装置において、さらに、前記蒸発防止液及び／又は前記試料の上澄み液を前記遠心管内の前記試料の上部から除去する除去手段を備え、前記除去手段は、ピペットチップ先端を前記蒸発防止液と前記試料との界面より下に挿入する挿入手段と、ピペットで前記蒸発防止液及び／又は前記試料の上澄み液を吸引する吸引手段とを備え、前記吸引手段は、前記試料の液面降下によって前記ピペットに空気が吸い込まれ始めると吸引を終了する、ことを特徴とする。

本発明によれば、装置によって遠心分離処理を自動化する際に機構や操作が簡便な遠心分離方法及び遠心分離装置を提供することができる。また、蓋を使わずに遠心分離処理中の試料の蒸発を防止する簡便な遠心分離方法及び遠心分離装置を提供することができる。

以下、本発明の実施形態について、菌を含む試料を遠心分離処理し、菌を回収する操作を例に挙げて、添付図面を参照しつつ説明する。尚、この実施例によって本発明を限定するものではない。

図１は、本発明における実施形態に係る自動遠心分離処理装置の概要を示した説明図である。

図１に示すとおり、自動遠心分離処理装置は、分注室１０、遠心室２０、搬送室３０、及び中央制御部４０の４つの部屋で構成されている。搬送室３０の右側に分注室１０と遠心室２０が隣接するように配設されている。搬送室３０には、搬送ロボット３１が設けられている。搬送ロボット３１は、多軸ロボットで先端には、遠心管２（図２参照）を挟めるようにクリップ状の形状をしたハンド部３２を備えている。また、搬送ロボット３１のアーム部３３は、分注室１０や遠心室２０へハンド部３２で挟んだ遠心管２を中の試料１（図２参照）を溢さずに搬送するために複数の軸部と適度な長さを有している。

搬送室３０の下方には中央制御部４０が配設されている。中央制御部４０は、分注室１０、遠心室２０、搬送室３０の各制御部と接続していて、各制御部に対して統合して制御を行っている。また、中央制御部４０は、入力装置４１と接続していて、操作者が入力装置４１によって遠心分離処理の諸設定を行うことができる。例えば、入力装置４１では、遠心分離機２１（図３参照）の回転数や処理時間、試料１を分注する数量や分注量、及び蒸発防止液３を除去するステップの回数などを設定することができる。設定された入力情報を各制御部へ送信して、中央制御部４０が有するスケジュールプログラムにしたがって、各制御部の処理を実行する。尚、このスケジュールプログラムをメイン制御処理として、フローを後述する。

図２は、本発明における実施形態に係る分注室１０における遠心管２に試料１と蒸発防止液３を分注する装置の概要を示した説明図である。

図２で示すように、搬送ロボット３１のハンド部３２によって、遠心管２をホルダ１３にセットする。ホルダ１３の左方には上下方向に伸縮自在の伸縮スタンド１１が設けられていて、伸縮スタンド１１の上方に設けられたピペットホルダ１２によって、ピペット５がちょうどホルダ１３にセットされた遠心管２の直上に来るように配設されている。ピペット５の先端には、試料や薬品を遠心管２内に注入又は吸引するためのピペットチップ４が取り付けられている。このピペットチップ４の取り付けは、搬送ロボット３１のハンド部３２によって実行される。また、ピペットチップ４を外すときは、ピペッドホルダ１２に設けられたチップイジェクタスイッチ７が押されて、チップイジェクタ６によって、ピペットチップ４が取り外される。ピペット５の上方には、エア吸引口８とエア排出口９が設けられている。ピペット５によってピペットチップ４内へ液体を吸引する際には、エア排出口９からピペット５内の空気を吸引する量に応じてピペットチップ４内へ液体を吸引する量を制御することができる。また、ピペット５によってピペットチップ４内の液体を押し出す際には、エア吸引口８からのエア圧に応じて押し出すスピードを制御することができる。

また、伸縮スタンド１１は、前後方向へ平行移動することができるスライド部を備えている。スライド部によって、試薬や蒸発防止剤が入っている薬瓶の位置、ピペットチップ４をピペットに取り付ける位置、使用済みのピペットチップ４を廃棄する位置へ伸縮スタンド１１が移動できるため、スムーズに遠心管内に試薬を準備することができる。更に、複数の遠心管２を一つの伸縮スタンド１１で試薬を準備することも可能である。分注室制御部１４は、伸縮スタンド１１、コンプレッサ、及び中央制御装置４０と接続しており、主に遠心管２に試薬を準備、遠心分離処理後の試薬を抽出、及び蒸発防止液の添加と除去を制御している。具体的には、伸縮スタンド１１のスライド部の位置移動や伸縮スタンドの高さ位置の制御、ピペット５へ空気を供給・吸引するコンプレッサの駆動制御を実行している。

滅菌処理した空の遠心管２を搬送ロボット３１のハンド部３２によってホルダ１３にセットする。ここでは、遠心管２としてマイクロチューブ（Ｆｉｓｈｅｒ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ社製 ２．０ｍＬ Ｍｉｃｒｏｃｅｎｔｒｉｆｕｇｅ Ｔｕｂｅｓ Ｃａｐｌｅｓｓ Ｇｒａｄｕａｔｅｄ Ｔｕｂｅ、型番Ｎｏ．０２−６８１−４５３）をオートクレーブ滅菌処理したものを使用する。次に、搬送ロボット３１のハンド部３２によって、ピペット５の先端に未使用のピペットチップ４を取り付ける。伸縮スタンド１１は試薬１が入った薬瓶の位置まで平行移動し、試料１が入った薬瓶からピペッド５のエア吸引によって１ｍＬを量りとる。次に、伸縮スタンド１１は滅菌処理した空の遠心管２の位置まで平行移動し、量りとった試料１をピペッド５のエア押出によって遠心管２へ注入する。その後、使用済みのピペットチップ４を廃棄する位置へ伸縮スタンド１１が平行移動して、チップイジェクタスイッチ７が押されて、チップイジェクタ６によって、使用済みピペットチップ４が取り外される。このように、伸縮スタンド１１及びピペッド５は、試料１を遠心管２に分注する分注手段を構成する構成物である。

再度、搬送ロボット３１のハンド部３２によって、ピペット５の先端に未使用のピペットチップ４を取り付けた後、伸縮スタンド１１は蒸発防止液３が入った薬瓶の位置まで平行移動し、蒸発防止液３が入った薬瓶からピペッド５のエア吸引によって０．２ｍＬを量りとる。ここでは、蒸発防止液３として、予め孔径０．２μｍのナイロンフィルタで濾過した流動パラフィンを使用する。次に、伸縮スタンド１１は試料１が注入された遠心管２の位置まで平行移動し、量りとった蒸発防止液３をピペッド５のエア押出によって遠心管２へ注入する。蒸発防止液３は試料１より比重が小さいため、また試料１に混じりあうことないため、試料１の上部に重層する。このため、試料１と空気との界面が無くなるため、空気中の雑菌による混入を防止することができる。その後、使用済みのピペットチップ４を廃棄する位置へ伸縮スタンド１１が平行移動して、チップイジェクタスイッチ７が押されて、チップイジェクタ６によって、使用済みピペットチップ４が取り外される。試料１と蒸発防止液３が入った遠心管２は搬送ロボット３１のハンド部３２によって挟んで固定され、遠心室２０へ搬送される。このように、伸縮スタンド１１及びピペッド５は、試料１の上部に蒸発防止液３を添加して試料１の上部に重層させる添加手段を構成する構成物である。

図３は、本発明における実施形態に係る遠心室２０における遠心分離機２１の概要を示した説明図である。

図３に示すように、遠心室２０には、遠心分離機２１（トミー精工製、型番ＭＣ−１５０）が設けられている。遠心分離機２１は、遠心管２を複数配置できるロータ２３と、ロータ２３を高速回転させる遠心モータ２４と、ロータ２３の上部を遮蔽するリッド２６と、ロータの前後左右を遮蔽するケース２５と、リッド２６とケース２５に囲まれた遠心分離機２１内部でロータ２３を有する遠心内室２２と、リッド２６を開閉するリッドオープナー２７と、遠心モータ２４やリッドオープナー２７を制御する遠心分離機制御部２８と、これらの構成品を内側に配設した遠心分離機ハウジング２９とで構成されている。

リッド２６は、遠心分離機ハウジング２９の上端の軸支部にて軸支されていて、この軸支部に滑車を設けている。リッドオープナー２７は、電磁モータとベルトで構成されていて、ベルトの一端を電磁モータの回転軸に、他端をリッド２６の軸支部の滑車に掛けている。そのため、リッドオープナー２７の電磁モータが時計回りに回動すると、ベルトを介してリッド２６の軸支部の滑車が時計回りに回転して、リッドが上方へ開放する。また、リッドオープナー２７の電磁モータが反時計回りに回動すると、ベルトを介してリッド２６の軸支部の滑車が反時計回りに回転して、リッドが下方へ回動して遠心内室２２を密閉する。

ロータ２２には複数の遠心管２を配置するホルダを有している。このホルダは、ロータ２２が高速回転する際に効率よく遠心管内の試料に遠心がかかるように遠心管の下端が外側へ傾くように設けられている。遠心分離機制御部２８は、中央制御部４０からの信号に基づいて、遠心分離処理の時間やロータの回転スピードを制御する。また、遠心分離機の開始や終了時のリッドオープナー２６の駆動処理や、遠心内室２２内の温度監視、遠心モータ２４のモータ過負荷監視、中央制御部との進捗処理なども行っている。このように、遠心分離機２１は、前記遠心管２を高速回転させて遠心力によって試料１内の物質を分離させる遠心分離処理手段を構成する構成品である。

搬送ロボット３１により分注室１０から搬送された遠心管２が遠心分離機２１に近づくと、リッドオープナー２７によってリッドが上方へ開放される。搬送ロボット３１は、ロータ２２内のホルダに遠心管２を対角線上となるように複数配置して、ロータ２２内の前後左右のバランスを保つように遠心管２をホルダにセットする。すべての遠心管２をセット完了すると、搬送ロボット３１のハンド部３２及びアーム部３３は遠心分離機２１から離れ、リッドオープナー２７によってリッドが下方へ回動して遠心内室２２を密閉する。

中央制御部４０によって設定されたロータの回転速度と遠心処理時間を遠心分離機制御部２８が受信して、遠心モータ２４を駆動制御して遠心管２内の試料１を遠心分離処理（１０，０００ｒｐｍ、３分間）させる。遠心分離処理が終了すると、再びリッドオープナー２７によってリッド２６が上方へ開放される。搬送ロボット３１のハンド部３２によって遠心管２を挟んでロータから回収し、アーム部３３によって分注室１０へ遠心管２を搬送する。すべての遠心管２をロータから回収すると、リッドオープナー２７によってリッドが下方へ回動して遠心内室２２を密閉する。

図４は、本発明における実施形態に係る分注室１０において、蒸発防止液を吸引除去する方法を示した説明図である。

図４（ａ）に示すように、遠心分離処理が完了した遠心管２を搬送ロボット３１のハンド部３２によってホルダ１３にセットする。ピペット５の先端に未使用のピペットチップ４を取り付けた後、伸縮スタンド１１は遠心分離処理が完了した遠心管２の位置まで平行移動する。次に、伸縮スタンド１１は、ピペットチップ４の先端を空気と蒸発防止剤を含めた液体との界面より下５ｍｍとなる位置へ高さ方向の移動を行う。このように、伸縮スタンド１１は、ピペットチップ４の先端を蒸発防止液３と試料１との界面より下に挿入する挿入手段を構成する構成品である。

図４（ｂ）に示すように、分注室制御部１４によりコンプレッサを駆動させてエア吸引口９からの吸引が開始されると、ピペット５は吸引を開始して吸引された液体がピペットチップ４内に移動する。そのため、遠心管２内の液面は降下して、ピペットチップ４の先端が液面から空気中へ顕出され、ピペットチップ４内に空気が吸引され始める。ピペットチップ４内に空気が吸引され始めると、ピペット内の負圧にバラツキが生じるため、そのバラツキをピペット内部５に設けられた圧力センサ（図示せず）が検知すると、分注室制御部１４によりコンプレッサの駆動を停止させ、エア吸引口９からの吸引を停止してピペット５の吸引を停止する。これにより、ピペットチップ４への液体及び空気の吸引が停止する。このように、ピペット５及びコンプレッサは、蒸発防止液３と試料１の上澄み液を吸引する吸引手段を構成する構成品である。また、ピペット５、コンプレッサ、及び圧力センサは、吸引手段（ピペット５）による試料１の液面降下によって、ピペット５に空気が吸い込み始めるとピペット５による吸引を停止する停止手段を構成する構成品である。

次に、伸縮スタンド１１は廃液位置へ移動して、ピペットチップ４内の液体をピペット５によって押出して排出する。この作業が終了したら、再度図４（ａ）のように、伸縮スタンド１１は、ピペットチップ４の先端を空気と蒸発防止剤を含めた液体との界面より下５ｍｍとなる位置へ高さ方向の移動を行う。この図４（ａ）と図４（ｂ）で示した処理を３回繰り返す。

図４（ｃ）に示すように、図４（ａ）と図４（ｂ）で示した処理を３回繰り返した遠心管２の状態を示す。３回目のピペットチューブ内へ吸引された液体には蒸発防止液３は無いため、残った遠心管２内の液体にも蒸発防止液３は存在しない。２回のピペットチューブ内へ吸引によって、蒸発防止液３を遠心管２から取り除くことができている。この３回目のピペット５による吸引が終了後、遠心管２内の液体を抽出して、遠心管底部のペレットを回収することができる。このように、ピペット５、伸縮スタンド１１及びコンプレッサは、蒸発防止液３を遠心管２の上部から除去する除去手段を構成する構成品である。

図５は、本発明における実施形態に係る遠心分離処理のメイン制御処理を示したフォローチャートである。

ステップＳ１０において、試料分注処理を実行する。この処理において、中央制御部４０は、分注室制御部１４へ試料分注処理に関する設定情報を送信する。また、中央制御部４０は、搬送ロボット３１のアーム部３２によって、滅菌済みの空の遠心管２をホルダ１３にセットさせる。分注室制御部１４は、伸縮スタンド１１を移動させて、ピペット５にエアを供給及び排出しているコンプレッサを制御して、菌が入った試料１を遠心管２に所定量（１ｍＬ）を分注する。この処理が完了したら、ステップＳ２０へ移行する。

ステップＳ２０において、蒸発防止液添加処理を実行する。この処理において、中央制御部４０は、分注室制御部１４へ蒸発防止液添加処理に関する設定情報を送信する。分注室制御部１４は、伸縮スタンド１１を移動させて、ピペット５にエアを供給及び排出しているコンプレッサを制御して、試料１が分注された遠心管２に、蒸発防止液を試料１の上部から所定量（０．２ｍＬ）添加する。この処理が完了したら、ステップＳ３０へ移行する。

ステップＳ３０において、搬送処理を実行する。この処理において、中央制御部４０は、蒸発防止液を添加した遠心管２を搬送ロボット３１のアーム部３２で挟んで、遠心室２０へ搬送する。遠心分離機２１は、搬送ロボット３１のアーム部３２が近づくとリッドオープナー２７によってリッド２６を上方へ回動させて遠心内室２２を開放する。搬送ロボット３１のアーム部３２によって、遠心内室２２のホルダへ遠心管２をセットすると、搬送ロボット３１のアーム部３２が離れて、リッドオープナー２７によってリッド２６を下方へ回動させて遠心内室２２を密閉する。この処理が完了したら、ステップＳ４０へ移行する。

ステップＳ４０において、遠心分離処理を実行する。この処理において、中央制御部４０は、遠心分離機制御部２８へ遠心分離機２１に関する設定情報を送信する。遠心分離機制御部２８は、受信した回転数や処理時間等の情報を基に、遠心分離処理を実行する。この処理が完了したら、ステップＳ５０へ移行する。

ステップＳ５０において、搬送処理を実行する。この処理において、中央制御部４０は、遠心分離処理が完了した遠心管２を搬送ロボット３１のアーム部３２で挟んで、分注室１０へ搬送しホルダ１３にセットする。このとき、遠心分離機２１は、搬送ロボット３１のアーム部３２が近づくとリッドオープナー２７によってリッド２６を上方へ回動させて遠心内室２２を開放する。搬送ロボット３１のアーム部３２によって、遠心内室２２のホルダから遠心管２を取り出す。搬送ロボット３１のアーム部３２が離れると、リッドオープナー２７によってリッド２６を下方へ回動させて遠心内室２２を密閉する。この処理が完了したら、ステップＳ６０へ移行する。

ステップＳ６０において、蒸発防止液除去処理を実行する。この処理において、中央制御部４０は、分注室制御部１４へ蒸発防止液除去処理に関する設定情報を送信する。分注室制御部１４は、蒸発防止液除去処理の情報を基に、蒸発防止液除去処理を実行する。詳しくは、後述する。この処理が完了したら、ステップＳ７０へ移行する。

ステップＳ７０において、ペレット回収処理を実行する。この処理において、中央制御部４０は、蒸発防止液が除去された試料１から遠心管２の底部に遠心処理によって生じたペレットを回収する。この処理が完了したら、本ルーチンは終了する。

図６は、本発明における実施形態に係る遠心分離処理の蒸発防止液除去制御処理を示したフォローチャートである。

ステップＳ１１０において、ピペット５に新しいピペットチップ４を装着する処理を実行する。この処理において、中央制御部４０は、搬送ロボット３１のアーム部３２を用いて、ピペット５に新しいピペットチップ４を装着させる。この処理が完了したら、ステップＳ１２０へ移行する。

ステップＳ１２０において、ピペットチップ４の先端を空気と液体の界面より下５ｍｍの位置に挿入する処理を実行する。この処理において、分注室制御部１４は、中央制御部４０から入力された所定の挿入距離（空気と液体の界面より下５ｍｍの位置）を受信して、伸縮スタンド１１を所定の挿入位置まで動作させる。この処理が完了したら、ステップＳ１３０へ移行する。

ステップＳ１３０において、ピペット５で蒸発防止液と上澄み液を吸引する処理を実行する。この処理において、分注室制御部１４は、コンプレッサを駆動させてピペット５のエア排出口９からピペット５内部の空気を吸引する。そのため、減圧されたピペットチップ４内に、蒸発防止液と上澄み液が吸引される。この処理が完了したら、ステップＳ１４０へ移行する。

ステップＳ１４０において、ピペット５がピペットチップ４から空気を吸い込み始めたか否かを判断する。この処理において、分注室制御部１４は、ステップＳ１３０によって、ピペット５によって蒸発防止液と上澄み液が吸引されることで液面が下がり、ピペットチップ４の先端が空気中に出て、空気を吸い込み始めたか否かを判断する。ピペット５内には、ピペット内の圧力を検知する圧力センサが設けられていて、ピペットチップ４の先端から空気を吸い込み始めると、ピペット５内の内圧が急変する。その急変を条件として圧力センサが分注室制御部１４へ信号を送信する。つまり、分注室制御部１４はピペット５内の圧力センサが検知したか否かを判断する。ピペット５がピペットチップ４から空気を吸い込み始めたと判断した場合はステップＳ１５０へ移行する。ピペット５がピペットチップ４から空気を吸い込み始めたと判断しない場合はステップＳ１３０へ移行する。

ステップＳ１５０において、ピペット５による吸引を停止する処理を行う。この処理において、分注室制御部１４は、ピペット５内の圧力センサからの信号を受信すると、直ちにコンプレッサを停止させて、ピペット５のエア排出口９からピペット５内部の吸引を停止する。そのため、ピペットチップ４内への蒸発防止液及び上澄み液の吸引が停止される。この処理が完了したら、ステップＳ１６０へ移行する。

ステップＳ１６０において、ピペット５による吸引処理を３回完了したか否かを判断する。この処理において、分注室制御部１４は、ステップＳ１２０からステップＳ１５０までの一連の蒸発防止液の吸引処理が３回実行されたか否かを判断する。この蒸発防止液の吸引処理回数は、中央制御部４０の入力装置４１にて設定することができる。ピペット５による吸引処理を３回完了したと判断した場合は本サブルーチンを終了する。また、ピペット５による吸引処理を３回完了したと判断しない場合はステップＳ１２０へ移行する。

このように、中央制御部４０に接続された入力装置４１に、操作者によって設定された設定情報や遠心分離処理のメイン制御処理（スケジュールプログラム）を中央制御部４０が記憶しており、このメイン制御処理に沿って各制御部と情報を送受信して、各制御部が処理を実行している。これにより、遠心分離処理の一連の作業を自動化することが可能である。

図７は、本発明における実施形態に係る蒸発防止液を重層した遠心分離方法と従来の遠心管に蓋をして遠心させる遠心分離方法と、遠心管に蓋をせずに遠心させる遠心分離方法を比較したグラフである。

図７に示すように、横軸を遠心分離機で処理した時間（分）を示し、縦軸を遠心管に注入した液体の総重量を示している。また、遠心分離処理を実行する前の遠心管内の総重量を１００％としている。蓋をせずに遠心管を遠心させた場合、遠心分離処置を０．５分（３０秒）間実行したとき、遠心管内の総重量は約９８％となり、遠心分離処置を１０分間実行したとき、遠心管内の総重量は約８７％となり、遠心分離処置を２０分間実行したとき、遠心管内の総重量は約７３％となっている。そのため、遠心分離処理時間が長くなるほどに、遠心管内の総重量が減少している。これは、遠心分離機２１のロータ２３が高速回転することで、遠心内室２２内の空気が激しく流動するため気圧が減少する。そのため、遠心管内の試料を蒸発しやすい状態となっている。また、遠心モータ２４の熱や遠心内室２２内の空気との接触によりロータ２３自体も熱くなり遠心内室２２内の温度が上昇するため、蓋がない遠心管では遠心管内の試料の水分が蒸発してしまい遠心管内の総重量を失うことになる。したがって、遠心分離処理時間が長くなるほどに、遠心管内の試料の水分が蒸発してしまい総重量が減少する。

蓋をした遠心管を遠心させた場合と蒸発防止剤を試料の上部に重層した場合は、遠心分離処理を長時間実行しても、遠心管内の総重量は常に約１００％となっており、遠心処理によって生じる遠心内室２２内の気圧の低下と温度上昇による遠心管内の試料の蒸発を防ぐことができる。つまり、蒸発防止材を試料の上部に重層する遠心分離法は、遠心管に蓋をする遠心分離法とほぼ同様な効果をもたらし、ほぼ完全に遠心管内の試料の蒸発を防ぐことができる。

遠心分離処理を完了した遠心管２から蒸発防止剤３を除去するのではなく、試料１を抽出してもよい。図８は、本発明における別の実施形態において、試料１を注射器５０にて抽出する３つの方法を示した説明図である。

図８（ａ）に示すように、遠心分離処理を完了した遠心管２の上方から注射器５０の注射針５１を液中に挿入して、注射針５１の先端が試料１である位置で注射器５０によって吸引して、試料１を抽出する。この際、蒸発防止液３が注射器５０に吸引されないように注意する必要がある。

図８（ｂ）に示すように、遠心分離処理を完了した遠心管２の試料１がある側面又は下部に注射器５０の注射針５１を貫通させて、注射針５１の先端が試料１である位置で注射器５０によって吸引して、試料１を抽出する。この遠心管２は、ポリプロピレンやポリエチレンなどの使い捨ての遠心管であるため、注射器５０を遠心管２に貫通させても構わない。

図８（ｃ）に示すように、遠心管２には、下部付近の側面に孔部である試料液抽出口５２と、遠心管２の内部から試料液抽出口５２を密閉するゴム栓５３とが備えられている。遠心分離処理を完了した遠心管２のゴム栓５３に注射器５０の注射針５１を貫通させて、注射針５１の先端が試料１である位置で注射器５０によって吸引して、試料１を抽出する。ゴム栓５３に注射するので、遠心管２を再利用する際には、ゴム栓５３のみを交換すればよいため、環境を配慮した遠心分離処理が可能となる。また、遠心管２のゴム栓５３は、遠心分離処理による遠心力でゴム栓５３が抜けないように、遠心管２の内側から外側に向けて取り付ける。

以上のことから、本実施形態によれば、遠心管に分注した試料の上部に蒸発防止液を重層して遠心分離処理を行う。これにより、遠心分離処理で生じる遠心分離機の遠心内室の減圧環境と試料との間に蒸発防止液が介在するため、試料に減圧による影響を与えることが無く、試料が蒸発することを防止することができる。また、蒸発防止液は液体であるので、試料の上部から添加するだけで、試料の上部全体に重層を為すことができるので添加作業及び添加装置は簡便に構成可能である。

また、本実施形態によれば、蒸発防止液は、試料よりも比重が小さく、試料との親和性が低い液体であるため、蒸発防止液は試料の上部に層を形成することができる。そのため、蒸発防止液は、試料と空気との接触を遮断するため、遠心分離処理で生じる遠心分離機の遠心内室の減圧による影響を遮断して、試料が蒸発することを防止することができる。また、試料と空気との接触を遮断するため、空気中の雑菌が試料内に侵入することを防止することができる。また、蒸発防止液が試料との親和性が低い液体であるために、蒸発防止液が試料と反応することも無く、安定した遠心分離処理を提供することができる。

また、本実施形態によれば、蒸発防止液は、流動パラフィン、油浸オイル、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、菜種油、大豆油、コーン油、ゴマ油のいずれかである。そのため、蒸発防止液は試料よりも比重が小さく、試料との親和性が低いため、試料の上部に層を形成することができる。また、蒸発防止液が試料と反応することも無く、安定した遠心分離処理を実行することができる。更に、液体安価で作業性の良い簡便な遠心分離処理を提供することができる。

また、本実施形態によれば、蒸発防止液を上部から吸引除去する除去工程において、ピペットチップ先端を蒸発防止液と試料との界面より下に挿入し、ピペットによる吸引を開始する。最初は試料の上澄みを吸引していたピペットは、吸引により試料の液面が降下するので、ピペットの先端が蒸発防止液の層に達して、蒸発防止液を吸引する。更に、ピペットによる吸引を続けると、蒸発防止液の層を殆ど吸引してしまって、ピペットの先端が空気中に出て空気を吸引し始める。ピペットに空気が吸い込み始めるとピペットによる吸引を停止させる。そのため、試料の上部に重層している蒸発防止液を効率的に吸引除去することができるとともに、無駄に試料の上澄み液を吸引することも無いために、試料内のペレットを安定して回収することができる。また、蒸発防止液は遠心分離処理後の除去工程でも試料の上部で重層状態を保持しているので、遠心処理によって遠心管底部で生じたペレットに影響を与えることなく、遠心管の上部から容易に蒸発防止液を吸引除去が可能である。

また、本実施形態によれば、蒸発防止液を上部から吸引除去する除去工程において、前記挿入工程、前記吸引工程、前記停止工程の順に反復実行することで、試料の上部に重層している蒸発防止液を確実に吸引除去することができる。そのため、除去工程後において、回収されるペレット又は試料に蒸発防止液が混入する恐れが無く、容易に回収処理を実行することができる。

また、本実施形態によれば、蒸発防止液を上部から吸引除去する除去工程において、ピペットチップ先端を蒸発防止液と試料との界面より下に挿入する挿入工程時に、遠心分離方法によって遠心管の底面に生じたペレットにピペットチップ先端が触れる直前の高さとなった場合は、挿入工程を停止して、蒸発防止液の除去工程を終了する。そのため、遠心処理によって遠心管底部で生じたペレットに影響を与えることなく、遠心管の上部から完全に蒸発防止液を吸引除去することが可能である。

また、本実施形態によれば、前記遠心分離工程によって前記遠心管の底部に生じた分離濃縮された前記試料内のペレットを回収する回収工程を有し、前記回収工程は、前記試料の上部に重層する前記蒸発防止液に接触することなく前記遠心管の下部より前記試料内の前記ペレットを回収することを特徴とする。

このように、本発明によれば、装置によって遠心分離処理を自動化する際に機構や操作が簡便な遠心分離方法及び遠心分離装置を提供することができる。また、蓋を使わずに遠心分離処理中の試料の蒸発を防止する簡便な遠心分離方法及び遠心分離装置を提供することができる。

本実施形態において、中央制御部４０に接続された入力装置４１に、操作者によって設定された設定情報や遠心分離処理のメイン制御処理（スケジュールプログラム）を中央制御部４０が記憶しており、このメイン制御処理に沿って各制御部と情報を送受信して、各制御部が処理を実行している。これにより、蓋を用いずに蒸発防止液の添加処理工程と除去処理工程を自動化することで、遠心分離処理の一連の作業を自動化することができる。

また、本実施形態において、遠心管２を搬送する装置として搬送ロボット３１を設けているが、特にこれに限定しない。例えば、コンベアやリフトを用いても構わない。また、ピペットチップ４をピペット５に装着する際に搬送ロボット３１を使用しているが、特にこれに限定しない。例えば、下向きにセットされたピペットチップを上方から伸縮スライド１１を降下させて、ピペット５に装着させてもよい。

また、本実施形態において、分注室１０において蒸発防止液の除去処理やペレットの回収処理を行っているが、特にこれに限定しない。例えば、遠心室２０の奥に回収室を設けて、分注室１０と同様な構成品によって蒸発防止液の除去処理やペレットの回収処理を行っても構わない。また、分注室１０、遠心室２０、搬送室３０、及び中央制御部４０の配置についても特に限定していないし、小部屋で分ける構造をしてなくてもよい。

また、本実施形態において、一連の遠心分離処理を自動化するために、伸縮スタンド１１や搬送ロボット３１等といった構成品を例に挙げているが、上述した蒸発防止液を試料の上部に重層する遠心分離処理や上述した蒸発防止液を上部から吸引除去する処理を手動で実行しても構わない。

以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。

本発明における実施形態に係る自動遠心分離処理装置の概要を示した説明図である。 本発明における実施形態に係る分注室１０における遠心管に試料と蒸発防止液を分注する装置の概要を示した説明図である。 本発明における実施形態に係る遠心室２０における遠心分離機２１の概要を示した説明図である。 本発明における実施形態に係る分注室１０において、蒸発防止液を吸引除去する方法を示した説明図である。 本発明における実施形態に係る遠心分離処理のメイン制御処理を示したフォローチャートである。 本発明における実施形態に係る遠心分離処理の蒸発防止液除去制御処理を示したフォローチャートである。 本発明における実施形態に係る蒸発防止液を重層した遠心分離方法と従来の遠心管に蓋をして遠心させる遠心分離方法とを比較したグラフである。 本発明における別の実施形態において、試料１を注射器５０にて抽出する方法を示した説明図である。

符号の説明

１ 試料
２ 遠心管
３ 蒸発防止液
４ ピペットチップ
５ ピペット
６ チップイジェクタ
７ チップイジェクタスイッチ
８ エア吸引口
９ エア排出口
１０ 分注室
１１ 伸縮スタンド
１２ ピペッドホルダ
１３ ホルダ
１４ 分注室制御部
２０ 遠心室
２１ 遠心分離機
２２ 遠心内室
２３ ロータ
２４ 遠心モータ
２５ ケース
２６ リッド
２７ リッドオープナー
２８ 遠心分離機制御部
２９ 遠心分離機ハウジング
３０ 搬送室
３１ 搬送ロボット
３２ ハンド部
３３ アーム部
４０ 中央制御部
４１ 入力装置
５０ 注射器
５１ 注射針
５２ 試料液抽出口
５３ ゴム栓

Claims (9)

1. 遠心力によって試料内の物質を分離させる遠心分離方法であって、
   前記試料を蓋がない遠心管に分注する分注工程と、
   蒸発防止液を前記遠心管に添加して前記試料の上部に重層させる添加工程と、
   遠心分離機によって前記遠心管を回転させて遠心力によって前記試料内の物質を分離させる遠心分離工程とを備え、
   前記分注工程及び前記添加工程において、前記試料又は前記蒸発防止液が前記試料と空気との界面が無くなるように所定の量を分注又は添加される、
   ことを特徴とする遠心分離方法。
2. 前記蒸発防止液は、前記試料よりも比重が小さく、前記試料との親和性が低い液体であることを特徴とする請求項１に記載の遠心分離方法。
3. 前記蒸発防止液は、流動パラフィン、油浸オイル、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、菜種油、大豆油、コーン油及びゴマ油のいずれかであることを特徴とする請求項１又は２に記載の遠心分離方法。
4. さらに、前記遠心分離工程後に前記蒸発防止液及び／又は前記試料の上澄み液を前記遠心管内の前記試料の上部から除去する除去工程を備え、
   前記除去工程は、
   ピペットチップ先端を前記蒸発防止液と前記試料との界面より下に挿入する挿入工程と、
   ピペットで前記蒸発防止液及び／又は前記試料の上澄み液を吸引する吸引工程とを備え、
   前記吸引工程は、前記試料の液面降下によって前記ピペットに空気が吸い込まれ始めると吸引を終了する、
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の遠心分離方法。
5. 前記除去工程は、前記挿入工程及び前記吸引工程の順に所定の回数だけ反復実行されることを特徴とする請求項４に記載の遠心分離方法。
6. 前記挿入工程において、前記ピペットチップ先端が前記遠心処理工程によって前記遠心管の底部に生じたペレットに触れない高さを維持することを特徴とする請求項４又は５に記載の遠心分離方法。
7. さらに、前記遠心分離工程によって前記遠心管の底部に生じたペレットを回収する回収工程を備え、
   前記回収工程において、前記ペレットが前記試料の上部に重層する前記蒸発防止液に接触することなく前記遠心管の下部より回収されることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の遠心分離方法。
8. 遠心力によって試料内の物質を分離させる遠心分離装置であって、
   蓋がない遠心管と、
   前記試料を前記遠心管に分注する分注手段と、
   前記遠心管に添加される蒸発防止液と、
   前記蒸発防止液を前記遠心管に添加して前記試料の上部に重層させる添加手段と、
   遠心分離機によって前記遠心管を回転させて遠心力によって前記試料内の物質を分離させる遠心分離処理手段とを備える、
   ことを特徴とする遠心分離装置。
9. さらに、前記蒸発防止液及び／又は前記試料の上澄み液を前記遠心管内の前記試料の上部から除去する除去手段を備え、
   前記除去手段は、
   ピペットチップ先端を前記蒸発防止液と前記試料との界面より下に挿入する挿入手段と、
   ピペットで前記蒸発防止液及び／又は前記試料の上澄み液を吸引する吸引手段とを備え、
   前記吸引手段は、前記試料の液面降下によって前記ピペットに空気が吸い込まれ始めると吸引を終了する、
   ことを特徴とする請求項８に記載の遠心分離装置。
   

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