液体用の多孔材料集合体を使用するコンテナ

【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は無重力もしくは軽微な重力の環境の下での液体、特に生体液体のためのコンテナに関するものである。
〔従来の技術および発明が解決しようとする課題〕
液体の取り扱い以上に部分的重力もしくは無重力と地上の1gの重力との違いを際立たせるものはない。地上では臨床医が体液、例えば血清、のサンプリングをその検体の解析のため実施する場合に、医師が行うのは単にサンプリングを開放カップに導き、カップから必要とされるものを吸引するだけでよい。ところが宇宙ステーションの場合は正常の重力より小さいか重力が欠如している場合はこの方法はうまく行かない。第１に液体を“注ぐ”というわけにはいかない。開放コンテナに収めることができたとしても、液体がそこにそのまま留まることは保障されない。コンテナになんらかの慣性効果が働くとそこから液体が塊になって飛び出され、アナライザが配置される環境と干渉しもしくはこれを汚染せしめることになる。このような問題に対する論理的な解決手段は液体を保持するためカップもしくはコンテナにキャップもしくはカバーを取り付けすることである。このような解決手段の問題点というのはキャップの下方においてコンテナに形成される開放空間によって液体はコンテナの全体を通して分散せしめられ、分散された液体塊の間に気泡が残される。キャップを通してアスピレータを挿入することによりコンテナから液体を吸引しようとしてもアスピレータに入るのは液体より空気もしくは空気と液体との混じったものである。
したがってこの発明の目的は上述の問題を解消することができる、アスピレータと組み合せて使用することができる体液用のコンテナを提供することにある。
他のコンテナでは液体吸収集合体、例えば多孔性バッフルが使用され、作動の間の揺れ（slosh）を減少し、レース車の破損した燃料タンクから燃料が急速に失われないようにしている。しかしながら、これらは体液のアスピレータに関連してはおらず、また、無重力の環境においてアスピレータと共に使用するように変形するかについて暗示するものではない。
〔課題を解決するための手段〕
この発明の目的を多孔性する液体アスピレータと該アスピレータにより吸引するべき体液のためのコンテナとの組み合せであって、前記コンテナは設定される体液によって吸引され湿潤される共存可能な多孔性材料集合体と、該多孔性材料集合体を保持する手段と、前記コンテナ内の所定位置に含まれる液体とを具備し、前記多孔性材料集合体は（ａ）約２ミリメートルと約60ミリメートルとの間の高さの液体カラムを支持する毛細管引力を呈するファイバ、または（ｂ）該ファイバと等価の液体引力と液体保持能力を有する開放セル型の発泡体であることを特徴とする。
この発明の目的を多孔性する重力が小さい環境において体液を吸引する方法は体液を吸収する体液共存型の湿潤可能多孔性材料集合体の設置位置に液体の注入し、前記集合体は、（ａ）約２ミリメートルと約60ミリメートルとの間の高さの液体カラムを支持する毛細管引力を呈するファイバ、または（ｂ）該ファイバと等価の液体引力と液体保持能力を有する開放セル型の発泡体から成り、更に流体が存在する前記設定位置において多孔性材料集合体にアスピレータの開口端部を挿入し、前記アスピレータ内に、前記材料集合体から少なくとも幾分の液体を吸引するのに充分な部分的真空を生成することを特徴とする。
〔実施例〕
以下この発明を特定実施例に関連して説明する。この実施例では血清および基準流体が無重力環境において収納されかつ吸引される。加えて、液体をコンテナから除去するのにどのようなアスピレータが使用されているかとか、その環境がいまどれほどの重力にあるかに関わらず、どのような生体流体にも使用することができる。
以下の記載において“上”、“底”なる方向は重力がある環境を基準とした表現であり、重力が欠如した環境では方向は任意である。
かくして、この発明の装置は収納アンテナとアスピレータとを具備する。コンテナにとって重要なのは以下説明するように材料集合体を或位置に保持することの補助として存在することができる側壁ではなく、材料集合体そのもにある。かくして“コンテナ”という用語は質量を保持するための手段、並びに質量そのものを意味するものとする。
多孔性材料集合体（塊）は選定された体液のための液体吸収性を持つと共に、中間レベル程度の毛細管力を発生するのに充分な毛細管吸引性を具備する必要がある。液体の吸収性に関しては、体液に非親和性（即ち血清に非親和性）の材料は液体収納領域を形成するためには一般的に好ましくない。但し、その非親和性がその材料をより吸収性とするコーティングによって克服される場合は例外である。どの材料が良いかは吸収するべき体液が何かに依存して変るものである。
以上のことは別として、コンテナの周面を非親和性とすることにより液体をして中央領域を占めるように付勢することができ、この中央領域で材料は液体吸収性となる。この揆は水性は結果的に封じ込め“壁”を生成することになる。
個々の試験をした結果では血清を吸収し、その塊に湿潤せしめる傾向を付与するのに有効な繊維状材料を列挙すると、非コーティングのガラス繊維、3Mから入手可能な“Scotchbrite 96"という商品名のナイロン繊維（明かに非コーティング）、Carlee社によって製造されたキルトリニアファイバのようなポリエステル繊維（Rohm and Hassが作っているRhoplex TR−40の商品名で入手可能なアクリルエマルジョンでコーティングされている）、またはR.P.Fedderによって製造されたPart 2−520の商品名で入手可能なエアフィルタに使用されるポリエステル繊維（ポリビニールクロライドによってコーティングされている）、非コーティングの綿繊維、並びにEastman Kodak社からバルクフィルタトウ（tow）の名前で入手可能な非コーティングセルロースアセテート繊維がある。これらの繊維を適当に混合したものも利用可能であると考えられる。
集合体として使用時に血清の許容できない湿潤性と吸収性を与える材料としてはスティールウールがある。
毛細管作用の許容レベルについていうと、体液が集合体によって吸収状態に留まらないところまで毛細管作用が減少されるならばコンテナとしてはその働きをしない。無重力もしくは微小重力において使用されるアナライザにあってはこれは不充分であり、それは液体が集合体から逃れ、浮遊性の塊となり汚染に至らしめられる。もし毛細管作用が強力すぎて集合体を介してアスピレータに液体を吸引せしめるのが容易でない場合はアスピレータの先端に気泡が生じせしめられ、この気泡は集合体がその強い毛細管作用の下で生成せしめた抵抗性の残留真空の程度を代表することになる。あるシステムの場合は小さな気泡は受容可能であるが、殆どのシステムでは気泡は液体容積として誤認され、最終的に分配される液体の容積を不正確としてしまう。この気泡の検出、計測および補償を行う方法が色々と提案されているがコストがかかることから好ましくない。
一般的には多孔性材料の好ましい性状は繊維性のものであり、繊維状材料の湿潤性および毛細管作用がその使用にとって充分か否かは材料が支える水カラムの高さによって容易に決定することができる。即ち、選定された繊維がコンテナに使用されるものと同一の密度もしくは充填度で水中に挿入され、水の上昇高さは繊維状材料の湿潤性と中間程度の毛細管吸引力の指標となる。繊維が特別の向きを持っている限り、集合体は、繊維を全体的に垂直に延ばしつつ水中に導入される。
以下のテーブルに示すようにそのようなカラム高さは２ミリメートルと60ミリメートルとの間にある。２ミリメートルより小さい場合は吸引力が不充分となり液体はコンテナから散失し易く、これは微重力のときに当てはまる。比較試験No.1は長い水カラムを発生する極度に強い毛細管作用がピペットによる弱い吸引性能と関連することをしている。綿の場合に51ミリメートルで性能の低下がある（可のみ）ことから判断すると、現実的な上限は60ミリメートルであるとと考えられる。

他の材料で、液体上で実行するべき試験結果に影響するものであれば、受容不可なものとして排除する必要があるものである。血清の場合には普通の表面活性剤を使用して多孔性材料の湿潤性を変更できない。そのような表面活性剤は一般的には塩もしくは洗浄剤であり、ある試験に大いに影響を及ぼす。
加えて、ある種の開放セル型の発泡体は上記した繊維と等価であり、それはこれらの発泡体は中間程度の毛細管作用と類似の特性を発揮するものであるからであり、この特性はアスピレータによる発泡体からの液体の吸引と干渉することがない。はっきりとしない理由により有効な発泡体は必ずしも同一高さの柱状の水の支持体は構成しない。その代りにcmで表した長さ辺りの孔の数および％で表した多孔性の度合が発泡体の受容性のもっと有効な指標となる。使用可能であると分かったウレタンおよびメタミンに存在するこれらの測定から判断して、孔分布は材料に依存するが約２から40孔数/cmであり、同時に％で表した多孔度は約97％であった。上述した繊維の場合においては発泡体の受容可能な湿潤性を具備するべきである。
特に有益な発泡体としては以下のものを包含する。
（１）コーティング無しもしくはポリエステルでコーティングしたポリウレタン発泡体。
最適な孔寸法はcm当り４個であり、この孔寸法は市販で入手可能な最大孔寸法である。次に入手可能なもっと小さい孔寸法はセンチメートル当り11.8個の孔があり、これは僅かばかりであるが過小であることが分かった。この上方を下に許容可能な孔寸法はセンチメートル当り２から８個であった。全てのサンプルの空隙容積は孔寸法に関わらず97％であった。
（２）メラミン発泡体市販で入手可能な孔寸法はただ一つである。メラミンを公知の孔寸法と比較することによりセンチメートル当り39個の孔があると推測される。製造元のデータおよびポリエステル発泡体の挙動を下にメラミン発泡体の有効範囲はセンチメートル当り約12から40個であった。
以下のテーブルIIは発泡体についての詳細であり、比較試験も同時に行った。

比較例４に関して、湿潤性が良くないのはスポンジをOlin Manuから10Gの商品名で入手可能な表面活性剤でコーティングすることによって克服することができる。しかしながら、これでも不充分で表面活性剤が血清の汚染源となり、即ち血清サンプル上で行う必要がある検査の阻害要因となる。
第１図のコンテナ10は中間壁によって区画された二つの収納隔室12および14を具備する。壁表面18,20および22,24はより大きな隔室12のための対向側面を形成する。底面は第２図の壁面26である。同様の第１図において壁面28,30および32,34は底面36（第２図）と共に隔室14のための対向側面となる。
各隔室において壁面間に上述のように共存可能な多孔性材料集合体40が必須なものとして配置され、この集合体は繊維として図示される。不溶性の接着剤のような適当な手段（図示せず）が壁面間で繊維もしくは発泡体を保持するために使用することができる。
好ましくは、大きい側の隔室12は患者の血清を保持するのに使用され、小さい側の隔室14は基準流体を保持し、基準流体とは例えばISE試験エレメントにおいてポテンショメータ型の計測を行うのに使用されるものである。これとは別に、これらの隔室の使用は反転され、またたった一つの隔室が存在するようにすることができる。
多孔性材料集合体はコンテナの壁面とは別に作られる繊維である必要はない。第３図から第７図に示すように繊維材料集合体は、コンテナの一つの壁面から一体的に突出する複数のフレキシブルなカラムもしくはフィンガとすることができる。コンテナの壁面は好ましくはプラスチックであり、このプラスチックは体液と共存可能な例えばポリプロピレンであり、共存の要求は容易に充足させることができる。以前に説明の部材と同一の部材には同一の参照符号を付すものとし、区別のためサフィックスＡを追加する。コンテナ10Aは前の実施例と同様、二つ隔室12Aおよび12Bを形成する壁面、即ち底面26Aおよび36Aを具備する。しかしながら、各場合における多孔性材料集合体40Aは各々の底面から上方に突出するフレキシブルなフィンガもしくはカラムを具備する。そのようなカラムは列をなして配置され、カラムは第４図に示すように均一な間隔ｔをなしているのが好ましい。これらの間隔ｔおよびカラムの直径はテーブルに示すような所望の水カラムを生成せしめるものである。例えば、カラムの直径は約0.08cmであり、ｔは約0.25cmである。
生体流体が隔室12Aもしくは14Aのいづれかに矢印50（第５図）のように図示しない適当なピペットもしくは分配器を介して導入されるとき、液体はカラム間の空間に対する毛細管および表面濡れ作用によって吸引される。側壁もしくは底壁（壁26A）は濡らしても濡らさなくてもよい。この特定部分の幅はｗにて示され、大抵の生体流体についてオペレータの目で容易に見ることができる。
第６図はカラムもしくはフィンガ40Aがフレキシブルであることが何故好ましいのか説明している。液体の一部を回収するためにピペットもしくは他のタイプのアスピレータ60はこれらのフィンガ間に挿入され、この際フィンガは図示のように曲折され、ピペットのチッップが液体により占有される特定位置内に至る。部分的な真空ΔＰがアスピレータ内に生成され、所定の量の液体が吸入される。
最も好ましくはフィンガの直径は第３図から第６図に示すような一体直径ではなく、直径可変であり、第７図のような円錐形状をなす。以前に説明と同様な部品は同一の番号を付すものとし、区別のためにサフィクスＢを追加する。
コンテナ10Bは隔室12Bを有し、その底壁26Bは以前の実施例と同様に突出するフィンガ40Bを形成する。しかしながらフィンガ40Bは表面26Bから垂直方向延びており、コーン形状をなしている。その結果、フィンガの間の寸法は壁面26Bからの間隔が増加するにしたがって変化（増加）する。その結果毛細管力が変化し、表面26Bで最大となり、液体はこの面に引き下げられ、表面26Bから周知の結果のところに凹面が位置するようになる。その結果アスピレータはチップが平面Ａ−Ａに交差する箇所まで挿入することで足り、オペレータが確実に液体の吸引作業を行うことができ、誤って空気を吸引することがないる。毛細管力を可変とすることの他の利点はコンテナの出口の箇所で毛細管力が小さくなり、吸引に対する抵抗が小さくなる。
第８図に示すように、フィンガもしくはカラムは多孔性材料集合体を具備するが、これは必ずしもコンテナ内にある必要はない。以前に説明したものと同様の部品は同一の参照番号を付けるものとし、区別のためサフィックスを付加するものとする。このヘヤーブラシ型の実施例ではコンテナ10Cは平坦な平面26Cを有し、この平坦平面からフィンガ40Cが延びる。しかしながら側壁は全く形成されておらない。前の全ての実施例と同様にフィンガの寸法および間隔は毛細管吸引力によって支持されたカラム状の水が２ミリメートルから60ミルメートルの間にあるように設定される。図ではシリンドリカルであるがフィンガ40Cはその断面形状は矩形であっても、また第７図に示すようにテーパコーンであっても良い。その長さｌはフィンガ体内に包含すべき流体の容積に依存する。
図示の例ではコンテナ10Cは垂直壁上に取り付けられるが、無重力もしくは微重力の環境では垂直は任意事項であり、取り付け面はどこでも良い。
これと別に第６図のフィンガは周囲を延びる表面もしくは平坦面に取り付ける必要はなく相互に接合し、中心コアから延ばすことができ、この中心コアは適当な壁上支持体に取り付けられる支持アームを具備し、第９図および第10図に示す。以前に説明したものと同様な部品には同一の参照符号を付け、区別のためサフィックスＤを追加するものとする。第９図に示すたんぽぽ形状型の実施例では、コンテナ10Dはフィンガ40Dを具備し、このフィンガ40Dは支持アーム100に取り付けられる中心コア（図には現れない）から突出しており、このアーム100は適当な表面102に取り付けられる。このような場合は孔寸法は、コアから計測される孔の距離に応じて変化し、したがって、フィンガの寸法およびその間隔はその有意な容積の部分が２ミリメートルから60ミリメートルのカラム状の水を支持することができるように設定される。このことを達成するために最も単純にはコア110の直径をフィンガ40Dの長さｌと較べて比較的大きくし、これは第９図よりは第10図を見れば良く分かる。その理由はこのような関係は各フィンガがその回りに対して占める角度に変化を最小とし、２ミリメートルから60ミリメートルのカラム高さを得ることが容易に達成される。かくして、コア110の右側に示すように、フィンガ40Dはコアの表面26Dから変化する角度で延びており、しかしながらコア110の直径が大きいため、フィンガ40D間の間隔ｄは表面26Dカラムの距離の増大に較べてごく僅かしか増大しない。その結果毛細管吸引力が容易に調整可能となり、支持されたカラム高さは容易にラインＢ−Ｂに沿ったものとすることができる。
第10図はフィンガ40Dの長さｌが表面26D上でのフィンガの位置の変化によって変化することを示している。
コンテナ10Dからのアスピレータによる液体の除去は前の実施例と同様に行うことができる。即ち、フィンガ40Dのフレキシビリティによってアスピレータを液体が占めている特定位置に導入することが可能となり、その位置はユーザが容易に見ることができる。
コンテナの使用後に残留体液の排出の必要があるがそのためコンテナを表面102から取り外し、これを廃棄すれば良い。
〔効果〕
この発明の技術的な利点は液体を無重力もしくは微小重力の下で収納することができ、通常型のアスピレータを使用して空気の引き込みなしに容易に吸引が可能となることである。
これに関連した技術的効果としてこの発明の収納装置および吸引方法は体液がコンテナから浮遊し環境を汚染せしめる恐れを最小とすることにある。
【図面の簡単な説明】
第１図はこの発明により構成されたコンテナの平面図。
第２図は第１図のII−II線に沿う断面図。
第３図は第１図と類似するが別の実施例を示す平面図。
第４図は第３図のIV−IV線に沿う断面図。
第５図は第４図の断面図であり、血清などの体液がコンテナ内に位置したところを図示している。
第６図は第５図の断面図であるがアスピレータがコンテナから液体を吸引するように位置している。
第７図は第４図と類似した位置におけるコンテナの部分的拡大図であるが、他の実施例を示している。
第８図および第９図は他の二つの実施例の斜視図を示している。
第10図は第９図のクラスタの拡大部分図であり、一列のフィンガのみが右側に図示されており、その間隔がどうなっているかを示している。
10,10A,10B,10C,10D……コンテナ
40,40A,40B,40C,40D……共存可能多孔性材料

【特許請求の範囲】
【請求項１】液体アスピレータと該アスピレータにより吸引するべき体液のためのコンテナとの組み合せであって、前記コンテナは設定される体液によって吸引され湿潤される共存可能な多孔性材料集合体と、該多孔性材料集合体を保持する手段と、前記コンテナ内の所定位置に含まれる液体とを具備し、前記多孔性材料集合体は（ａ）約２ミリメートルと約60ミリメートルとの間の高さの液体カラムを支持する毛細管引力を呈するファイバ、または（ｂ）該ファイバと等価の液体引力と液体保持能力を有する開放セル型の発泡体であることを特徴とする組み合せ。
【請求項２】重力が小さい環境において体液を吸引する方法において、体液を吸収する体液共存型の湿潤可能多孔性材料集合体の所定位置に液体を注入し、前記集合体は、（ａ）約２ミリメートルと約60ミリメートルとの間の高さの液体カラムを支持する毛細管引力を呈するファイバ、または（ｂ）該ファイバと等価の液体引力と液体保持能力を有する開放セル型の発泡体から成り、更に流体が存在する前記設定位置において多孔性材料集合体にアスピレータの開口端部を挿入し、前記アスピレータ内に前記材料集合体から少なくとも幾分の液体を吸引するのに充分な部分的真空を生成することを特徴とする方法。

【第１図】