遠心分離機用ロータ及び遠心分離機
【課題】
液体試料を入れるチューブに全長が長いものを使用しても、ロータの大きさの増加を抑えることができる遠心分離機及び遠心分離機用ロータを提供する。
【解決手段】
遠心分離機の駆動装置の回転軸に装着されるものであって、試料を入れる容器４を円周方向に等間隔に複数収容するための保持穴３を有するロータ１において、保持穴１は上向きに開口部を有する略円柱形状であり、保持穴は、長手方向中心軸が上側に行くに従い回転軸に近づき、長手方向中心軸が円周方向に傾くように配置されるように構成した。このロータは、複数の保持穴の開口部の外周側を覆い上方に伸びる円筒形のガイド部を有し、ガイド部の内周側には、収容される容器を保持するための保持壁が形成される。
液体試料を入れるチューブに全長が長いものを使用しても、ロータの大きさの増加を抑えることができる遠心分離機及び遠心分離機用ロータを提供する。
【解決手段】
遠心分離機の駆動装置の回転軸に装着されるものであって、試料を入れる容器４を円周方向に等間隔に複数収容するための保持穴３を有するロータ１において、保持穴１は上向きに開口部を有する略円柱形状であり、保持穴は、長手方向中心軸が上側に行くに従い回転軸に近づき、長手方向中心軸が円周方向に傾くように配置されるように構成した。このロータは、複数の保持穴の開口部の外周側を覆い上方に伸びる円筒形のガイド部を有し、ガイド部の内周側には、収容される容器を保持するための保持壁が形成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医学、薬学、遺伝子工学等の分野で使用されている遠心分離機に関し、特に液体試料を入れる容器が収容されるロータの外形をコンパクトにした遠心分離機用ロータ及びそれを用いた遠心分離機に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体試料の分離に使用される遠心分離機は、内部に液体試料をいれる容器（チューブを複数収容可能なロータを、モータなどの駆動手段を備えたロータ室内で大気圧下または減圧下で高速回転することによって、チューブ内の液体試料を遠心分離するものである。
【０００３】
高速回転体であるロータには、チューブを保持するための複数の穴が形成される。このチューブを保持するための穴は、穴の底部に比べて開口部が回転中心に近づくように、ある一定の角度で径方向にねかせた状態で配置される。また、複数の穴は、特許文献１に記載のように、円周方向に均等に配置し、穴の底部が半径方向外周へ放射状に広がるような構造とされるのが一般的であり、収容されるチューブが、隣接する穴に収容されるチューブと干渉しないように、穴の角度を変化させたり、穴の位置を回転中心に対して半径方向にずらして配置される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２１２７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載された遠心分離機では、ロータの大きさは、収容されるチューブの形状だけでなく、遠心分離機内のロータ室の大きさによって制限される。特に、全長が長いチューブを収容するためには、隣接するチューブと干渉するのを避けるためロータの外形を大きくし高さを高くしなければならない。また、回転中心軸に対して半径方向外側にチューブを保持する穴をずらして隣接するチューブの干渉を避けようとすると、全長が長いチューブを用いる場合にはロータの最外径がさらに大きくなってしまう。一方、ロータの最外径の増加を抑えようとすると、隣接するチューブの干渉を避けるため、チューブを保持する穴の角度を回転中心軸に対して立たたせる必要があるが、チューブ全長が長いためにロータの高さが増加してしまう。このため、ロータ室の大きさの制限により、遠心分離機に目的の長さのチューブを収容できるロータが装着できず、そのチューブの使用を断念せざるを得ない場合がでてくる。
【０００６】
本発明は上記背景に鑑みてなされたもので、その目的は、試料を入れるチューブに全長が長いものを使用しても、ロータの大きさの増加を抑えることができる遠心分離機用ロータ及びそれを用いた遠心分離機を提供することにある。
【０００７】
本発明の別の目的は、遠心分離時間の短縮を図ることができる改良された形状を有する遠心分離機用ロータ及びそれを用いた遠心分離機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの特徴を説明すれば、次の通りである。
【０００９】
本発明の一つの特徴によれば、遠心分離機の駆動装置の回転軸に装着されるものであって、試料を入れる容器を円周方向に等間隔に複数収容するための保持穴を有する遠心分離機用ロータにおいて、保持穴は上向きに開口部を有する略円柱形状であり、保持穴は、長手方向中心軸が上側に行くに従い回転軸に近づき、長手方向中心軸が円周方向に傾くように配置されるように構成した。このロータは、複数の保持穴の開口部の外周側を覆い上方に伸びる円筒形のガイド部を有し、ガイド部の内周側には、収容される容器を保持するための保持壁が形成される。
【００１０】
本発明の他の特徴によれば、ロータに収容できる最大長さの容器を保持穴に収容した際に、上面視において円周方向に隣接する容器が部分的に重なって配置されるように保持穴を形成した。部分的に重なる領域は、容器の上端開口部の一部と隣接する容器の本体部分である。また長手方向中心軸が円周方向に傾く方向は、容器の上端開口部がロータの回転方向と同一方向に傾くように構成とした。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１の発明によれば、ロータの保持穴は、長手方向中心軸が上側に行くに従い回転軸に近づき、長手方向中心軸が円周方向に傾くように配置したので、収容される容器（チューブ）を保持する穴をらせん状にねじるように配置することで、ロータの大きさの増加を極力抑えることができ、既存の遠心分離機のロータ室の大きさ内で、より全長が長い容器を使用することが可能となる。
【００１２】
請求項２の発明によれば、ロータには、複数の保持穴の開口部の外周側を覆い上方に伸びる円筒形のガイド部が形成されるので、ロータの内側に容器全体を収容することができ、容器を安定して保持することができる。また、ガイド部を設けたのでその上部にロータカバーを装着することも可能となる。
【００１３】
請求項３の発明によれば、ガイド部の内周側には、収容される容器を保持するための保持壁が形成されるので、遠心分離による遠心力で容器が破損することを防止できる。
【００１４】
請求項４の発明によれば、ロータに収容できる最大長さの容器を保持穴に収容した際に、上面視において円周方向に隣接する容器が部分的に重なって配置されるので、限られた空間内に効率よく複数の容器を配置することができる。
【００１５】
請求項５の発明によれば、部分的に重なる領域は、容器の上端開口部の一部と隣接する容器の本体部分であるので、重なりの領域が過度に大きくならず、保持穴への容器の装着および脱着作業を妨げることが無く、使い勝手の良いロータを実現できる。
【００１６】
請求項６の発明によれば、長手方向中心軸が円周方向に傾く方向は、容器の上端開口部がロータの回転方向と同一方向に傾く方向であるので、ロータの回転の加速時においても容器に収納されている試料が開口部方向に偏ることがなく、試料の乱れを抑えることができる。
【００１７】
請求項７の発明によれば、いずれか一項の遠心分離機用ロータを用いた遠心分離機であるので、限られたロータ室であっても従来と比べて長めの容器を用いることができる遠心分離機を実現できる。
【００１８】
請求項８の発明によれば、ロータには着脱可能なカバーが設けられるので、例えばロータ室を減圧した場合に容器に収納されている試料が配置されている試料室を大気圧に維持することができる。また、遠心分離機を大気中で運転させる場合は、風損の低減が図ることが可能になる。
【００１９】
本発明の上記及び他の目的ならびに新規な特徴は、以下の明細書の記載及び図面から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本実施例に係る遠心分離機用ロータの基本構造を示すための簡易モデルである。
【図２】本発明の実施例に係るロータ１の半周分の斜視図である
【図３】本発明の実施例に係るロータ１の断面図である。
【図４】本発明の実施例に係るロータ１の上面図であり、チューブ４をセットした状態を示す。
【図５】従来例によるロータ１０１の半周分の斜視図を示す。
【図６】従来のロータ１０１の上面図であり、チューブ４をセットした状態を示す。
【図７】本発明の実施例に係る遠心分離機の全体構造を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００２１】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施例を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明を省略する。
【００２２】
最初に、本発明の実施例に係る遠心分離機の全体構造を図７を用いて説明する。図７は遠心分離機９の縦断面図である。遠心分離機９は、矩形箱型の筐体１０を備え、内部には水平な仕切り板１１によって上下２段の空間に仕切られる。上段の空間には、上面が開口する円筒状のチャンバ１２が収容され、チャンバ１２の周囲は断熱部１３と防護壁１４が配置される。チャンバ１２とその上側に設けられる開閉可能なドア１５によって、密閉されたロータ室１６が形成され、このロータ室１６内にロータカバー１７が備えられたロータ１が回転可能に収容される。ロータカバー１７にはノブ２５が回転可能に取付けられており、ロータ１のねじ部１ａにノブ２５のねじ部２５ａを締めこむことによってロータカバー１７はロータ１に取付けられる。ドア１５の上部には、タッチ式の液晶表示装置等の操作・表示部１８が設けられる。筐体１０内の下段には、駆動装置が仕切り板１１に取付けられており、駆動装置は、駆動源となる電気式のモータ２１と、モータ２１を収容するハウジング２０を含んで構成される。モータ２１の垂直上方に延びる駆動軸２２は、チャンバ１２の底部に形成される開口部を貫通してロータ室１６内に延び、駆動軸２２の上端部にはロータ１を着脱可能に装着するための嵌合部２４が配置される。チャンバ１２の開口部は、シールラバー２３によって塞がれ、ロータ室１６内の冷気が外部に漏れないように、又は、外気がロータ室に入り込まないように構成される。尚、図７では図示していないが、遠心分離機９は、モータ２１の回転の制御や、操作・表示部１８からの操作の入力、及び、操作・表示部１８への情報の表示を行うための制御部を有する。制御部は遠心分離機９の全体の制御を行うもので、例えばマイクロプロセッサを含んで構成される。さらに、図示されていないが、ロータ室１６内を減圧するための真空ポンプを備えている場合もある。
【００２３】
図１は、本実施例に係る遠心分離機用ロータの基本構造を示すための簡易モデルである。この簡易モデルにおいては、ロータの形状を円柱形の１／４周分の断面で示し、チューブを入れるための穴を１つだけ図示している。図１において、実線で示す形状が従来技術によるロータ１０１の形状モデルであり、点線で示すのが本実施例に係るロータ１の形状モデルである。
【００２４】
従来のロータ１０１のチューブを保持するための穴１０３は、その長手方向の中心軸１０３ａがロータ１０１の回転中心軸２に対して上側を内周側に寝かせるような配置され、回転中心軸２からみると、穴の底部がロータ外周方向に離れるように形成される。つまり、チューブの底部（又はその近傍で、例えば互いに９０度の角をなす法線の交差点）の基準点３ｄを基準とすると、穴１０３の長手方向中心軸１０３ａが回転中心軸となす角が所定の角度ａとなるように形成される。このように形成することによって、ロータ１０１が高速回転した際に、その遠心力によりチューブ内の試料の質量の重い成分が底部（外周側）に移動することが可能になる。
【００２５】
本実施例におけるチューブを保持するための穴３は、その長手方向中心軸３ａが回転中心軸２に対して半径方向に一定の角度ａの傾斜を保ちつつ、さらに円周方向に角度ｂだけ倒すように配置される。このように半径方向への傾斜（角度ａ）に加えて、円周方向にも傾斜（角度ｂ）させることにより、同じ長さのチューブが入る穴を形成する場合に、従来のロータ１０１の際に必要な高さよりも、角度ｂの傾斜によって低くできた高さｃの分だけ低くすることができる。このことは、逆に言えばロータ１の高さ制限が従来と同じである場合には、従来のロータ１０１に比べてより長いチューブを収容できるということを意味する。
【００２６】
図２は本発明の実施例に係るロータ１の半周分の斜視図である。チューブを保持するための穴３は図１のモデルで示したように、一定角度ａで回転中心２へ寝かせるだけでなく、さらにロータの円周方向へ角度ｂで傾けた状態で均等に配置される。またロータ１の上下方向中央付近に平坦部１ｂが形成され、ロータ１の上側半分の内周側が空洞になっている。これは、この部分を空洞にすることにより使用者がチューブを容易に装着及び脱着することができるようにするためである。平坦部１ｂの外周側に形成される穴３の開口部は、図２の網掛け部３ｂで示す部分で、その数は合計８つであり８本のチューブ（図示せず）が収容可能である。
【００２７】
ロータ１の上端部１ａは、内周側の上面視形状あるいは回転軸方向に鉛直な断面が真円でなく、穴３の開口部（３ｂ）から連続的に延長して構成される円弧状の切り欠き３ａが８箇所形成される。この切り欠き３ａは、上側からチューブを挿入する際のガイドとなり、遠心分離による遠心力が作用した際に容器に係る遠心力を外周側から保持する役目を果たす。また。切り欠き３ａを設けたことにより上面１ａの外径をできるだけ小さく構成することができる。尚、穴３の開口部である網掛け部３ｂは、図２では説明の便宜上円形の網掛けをかけてその位置を明示しているが、必ずしも開口部と切り欠き３ａの境界が明確なわけではない。
【００２８】
ロータ１の下端部は、モータ等の駆動装置の回転軸（図示せず）に装着するための装着穴１ｄが形成される。ロータ１は回転軸に対して着脱可能であり、その固定の仕方は、遠心コマ等、公知の固定方法を用いることができる。装着穴１ｄの上部には、ロータ１の上部カバー（図示せず）を固定するためのネジ穴１ｃが形成されるが、ネジ穴１ｃを設けるか否かは任意である。
【００２９】
図３は本発明の実施例に係るロータ１の断面図である。本図においては、穴３にサンプルを入れたチューブ４をセットした状態を示す。Ｒ１はチューブ４を保持する穴３の回転中心軸２からの最大半径を、Ｒ２はロータ１の回転中心軸２からの最大半径を表している。ロータ１は、回転時の慣性を小さくするためにできるだけ軽くて小さくする方が好ましい。一方、遠心分離のためには、チューブ４を保持する穴３の半径Ｒ１ができるだけ大きい方が好ましい。この背反する要求を満たすために、ロータ１の下側の半径Ｒ２に対して、上端部の半径Ｒ４を絞って外形をできるだけコンパクトにしている。Ｈ１はロータ１の高さであり、Ｈ２はロータ１の高さ方向の重心高である。ロータ１は、例えばアルミニウムやチタニウム等の金属により形成される。
【００３０】
ロータ１は上下方向に見て、下側半分が穴３の形成される保持部、上側半分の内部が空洞である円筒形状のガイド部６の２つの基本部分により構成される。ここで、本実施例におけるロータ１では、チューブ４を装着した際にチューブ４の上端部はロータ１の高さＨ１内に収まる。そのため、必要に応じて図示しないロータカバーをロータ１の上部に装着することが可能である。
【００３１】
図４は本実施例のロータ１の上面図であり、図３と同様にチューブ４をセットした状態を示す。Ｒ１は穴３の最外位置の半径であり、この半径はチューブ４の最外位置の半径と同じである。Ｒ３は、装着されたチューブ４の場合の最内位置の半径である。本実施例において特徴的なことは、図１の角度ａだけでなく、円周方向に角度ｂだけ傾けて形成したことである。傾ける方向は、図中の矢印で示したロータ１の回転方向（上面視で反時計回り）と、チューブの上端の開口がロータ１の回転方向と同一方向に傾く方向である。このように穴３をらせん状にねじるように配置したので、上から見ると（上面視）隣接するチューブ４と重なる部分が生ずる。この重なる部分は、網掛け８で示した部分であり、穴３に収容できる最大長のチューブ４をセットした際に、チューブ４の上端開口の部分領域が重なるように形成すると、装着の容易性を確保しつつスペース効率の良い配置をすることができる。
【００３２】
次に比較のために、図５において従来例によるロータ１０１の半周分の斜視図を示す。ロータ１の最大半径Ｒ２、チューブ４を保持する穴１０３の最大半径Ｒ１を図３と同じとし、同一のチューブ４をセットできるようにすると、ロータ１０１の上端部の半径Ｒ６は、図３のＲ４に対して小さくなる。そして、ロータ１０１の高さＨ３は、図３の高さＨ１よりも高くなる。また、従来例によるロータ１０１では、円周方向には傾けていないためチューブ４の最内位置の半径Ｒ５は図３のＲ３に比べて小さくなる。ロータ１０１の高さ方向の重心高Ｈ４は、図３に示す本実施例のロータ１の重心高Ｈ２に比べて高くなる。
【００３３】
図６は従来のロータ１０１の上面図であり、図５と同様にチューブ４をセットした状態を示す。Ｒ１は穴３の最外位置の半径であり、この半径はチューブ４の最外位置の半径と同じである。Ｒ５はチューブ４の最内位置の半径である。従来のロータ１０１においては、図１の角度ａだけで、円周方向の角度は０なので、上から見たとき（上面視）に隣接するチューブ４が重なる部分は生じない。図３〜６で説明したように、Ｈ１＜Ｈ３、Ｈ２＜Ｈ４、Ｒ３＞Ｒ５の関係となることから、限られた径、高さにおいては、本実施形のロータ１の方がコンパクトで低重心に構成することができる。
【００３４】
遠心分離機において試料を分離する時間は、ロータ１、１０１にサンプルの入ったチューブ４をセットした際の、サンプルの移動距離（＝最小半径と最大半径の差）に関係し、移動距離が短いほど短縮される。図４に示す本実施例において、キャップ等により密閉可能なチューブ４に液体試料を最大容量入れた場合で考えると、サンプルの最小半径はＲ３、最大半径はＲ１であるため、サンプルを分離する距離は、Ｒ１−Ｒ３となる。一方、図６においてはサンプルを分離する距離は、Ｒ１−Ｒ５となる。前述したようにＲ３＞Ｒ５の関係があるため、本発明の実施例によるロータ１は、試料の分離時間に対しても有利である。
【００３５】
遠心分離機の回転制御において、ロータ１の回転の加速と減速は、穴３を円周方向に傾けたことによる影響を考慮した上で制御することが重要である。
【００３６】
以上の説明から明らかなように、本実施例によるロータ１では、従来のロータ１０１に比べてチューブを保持するための穴３の配置方法が異なるだけなので、従来のロータ１０１と同等の高速回転での分離が、チューブ４の全長がより長いものに対しても可能となる。また、液体試料の分離層の状態も従来のロータと変わりないので目的の試料の回収も容易となる。さらに、同じ長さのチューブ４を用いる場合、ロータ１の高さＨ１が低くなるだけでなく、重心高Ｈ２も低くなるので、ロータ１を高速回転させたときの回転安定性も向上する。
【００３７】
以上、本発明を示す実施例に基づき説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。例えば、穴が円周方向に傾く方向は、ロータの回転方向と同一方向だけに限られずに、反対方向に傾けるように構成しても同様の効果が得られる。
【符号の説明】
【００３８】
１ ロータ １ａ （ロータの）上端部
１ｂ （ロータの）平坦部 １ｃ （ロータの）ネジ穴
１ｄ （ロータの）装着穴 ２ 回転中心軸
３ （チューブを保持する）穴 ３ａ （穴の長手方向）中心軸
３ｂ （穴の）開口部 ３ｃ ガイド壁 ３ｄ 基準点
４ チューブ ４ａ （チューブの）開口部
５ （ロータの）保持部 ６ （ロータの）ガイド部 ８ 網掛け領域
９ 遠心分離機 １０ 筐体 １１ 仕切り板 １２ チャンバ
１３ 断熱部 １４ 防護壁 １５ ドア １６ ロータ室
１７ ロータカバー １８ 操作・表示部 ２０ ハウジング
２１ モータ ２２ 駆動軸 ２３ シールラバー
２４ 嵌合部
Ｒ１ 穴３の最大半径 Ｒ２ ロータ１の最大半径
Ｒ３ ロータ１に装着されたチューブ４の最内位置の半径
Ｒ４ ロータ１の上端部の半径
Ｒ５ ロータ１０１に装着されたチューブ４の最内位置の半径
Ｒ６ ロータ１０１の上端部の半径
Ｈ１ ロータ１の高さ Ｈ２ ロータ１の高さ方向の重心高
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医学、薬学、遺伝子工学等の分野で使用されている遠心分離機に関し、特に液体試料を入れる容器が収容されるロータの外形をコンパクトにした遠心分離機用ロータ及びそれを用いた遠心分離機に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体試料の分離に使用される遠心分離機は、内部に液体試料をいれる容器（チューブを複数収容可能なロータを、モータなどの駆動手段を備えたロータ室内で大気圧下または減圧下で高速回転することによって、チューブ内の液体試料を遠心分離するものである。
【０００３】
高速回転体であるロータには、チューブを保持するための複数の穴が形成される。このチューブを保持するための穴は、穴の底部に比べて開口部が回転中心に近づくように、ある一定の角度で径方向にねかせた状態で配置される。また、複数の穴は、特許文献１に記載のように、円周方向に均等に配置し、穴の底部が半径方向外周へ放射状に広がるような構造とされるのが一般的であり、収容されるチューブが、隣接する穴に収容されるチューブと干渉しないように、穴の角度を変化させたり、穴の位置を回転中心に対して半径方向にずらして配置される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２１２７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載された遠心分離機では、ロータの大きさは、収容されるチューブの形状だけでなく、遠心分離機内のロータ室の大きさによって制限される。特に、全長が長いチューブを収容するためには、隣接するチューブと干渉するのを避けるためロータの外形を大きくし高さを高くしなければならない。また、回転中心軸に対して半径方向外側にチューブを保持する穴をずらして隣接するチューブの干渉を避けようとすると、全長が長いチューブを用いる場合にはロータの最外径がさらに大きくなってしまう。一方、ロータの最外径の増加を抑えようとすると、隣接するチューブの干渉を避けるため、チューブを保持する穴の角度を回転中心軸に対して立たたせる必要があるが、チューブ全長が長いためにロータの高さが増加してしまう。このため、ロータ室の大きさの制限により、遠心分離機に目的の長さのチューブを収容できるロータが装着できず、そのチューブの使用を断念せざるを得ない場合がでてくる。
【０００６】
本発明は上記背景に鑑みてなされたもので、その目的は、試料を入れるチューブに全長が長いものを使用しても、ロータの大きさの増加を抑えることができる遠心分離機用ロータ及びそれを用いた遠心分離機を提供することにある。
【０００７】
本発明の別の目的は、遠心分離時間の短縮を図ることができる改良された形状を有する遠心分離機用ロータ及びそれを用いた遠心分離機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの特徴を説明すれば、次の通りである。
【０００９】
本発明の一つの特徴によれば、遠心分離機の駆動装置の回転軸に装着されるものであって、試料を入れる容器を円周方向に等間隔に複数収容するための保持穴を有する遠心分離機用ロータにおいて、保持穴は上向きに開口部を有する略円柱形状であり、保持穴は、長手方向中心軸が上側に行くに従い回転軸に近づき、長手方向中心軸が円周方向に傾くように配置されるように構成した。このロータは、複数の保持穴の開口部の外周側を覆い上方に伸びる円筒形のガイド部を有し、ガイド部の内周側には、収容される容器を保持するための保持壁が形成される。
【００１０】
本発明の他の特徴によれば、ロータに収容できる最大長さの容器を保持穴に収容した際に、上面視において円周方向に隣接する容器が部分的に重なって配置されるように保持穴を形成した。部分的に重なる領域は、容器の上端開口部の一部と隣接する容器の本体部分である。また長手方向中心軸が円周方向に傾く方向は、容器の上端開口部がロータの回転方向と同一方向に傾くように構成とした。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１の発明によれば、ロータの保持穴は、長手方向中心軸が上側に行くに従い回転軸に近づき、長手方向中心軸が円周方向に傾くように配置したので、収容される容器（チューブ）を保持する穴をらせん状にねじるように配置することで、ロータの大きさの増加を極力抑えることができ、既存の遠心分離機のロータ室の大きさ内で、より全長が長い容器を使用することが可能となる。
【００１２】
請求項２の発明によれば、ロータには、複数の保持穴の開口部の外周側を覆い上方に伸びる円筒形のガイド部が形成されるので、ロータの内側に容器全体を収容することができ、容器を安定して保持することができる。また、ガイド部を設けたのでその上部にロータカバーを装着することも可能となる。
【００１３】
請求項３の発明によれば、ガイド部の内周側には、収容される容器を保持するための保持壁が形成されるので、遠心分離による遠心力で容器が破損することを防止できる。
【００１４】
請求項４の発明によれば、ロータに収容できる最大長さの容器を保持穴に収容した際に、上面視において円周方向に隣接する容器が部分的に重なって配置されるので、限られた空間内に効率よく複数の容器を配置することができる。
【００１５】
請求項５の発明によれば、部分的に重なる領域は、容器の上端開口部の一部と隣接する容器の本体部分であるので、重なりの領域が過度に大きくならず、保持穴への容器の装着および脱着作業を妨げることが無く、使い勝手の良いロータを実現できる。
【００１６】
請求項６の発明によれば、長手方向中心軸が円周方向に傾く方向は、容器の上端開口部がロータの回転方向と同一方向に傾く方向であるので、ロータの回転の加速時においても容器に収納されている試料が開口部方向に偏ることがなく、試料の乱れを抑えることができる。
【００１７】
請求項７の発明によれば、いずれか一項の遠心分離機用ロータを用いた遠心分離機であるので、限られたロータ室であっても従来と比べて長めの容器を用いることができる遠心分離機を実現できる。
【００１８】
請求項８の発明によれば、ロータには着脱可能なカバーが設けられるので、例えばロータ室を減圧した場合に容器に収納されている試料が配置されている試料室を大気圧に維持することができる。また、遠心分離機を大気中で運転させる場合は、風損の低減が図ることが可能になる。
【００１９】
本発明の上記及び他の目的ならびに新規な特徴は、以下の明細書の記載及び図面から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本実施例に係る遠心分離機用ロータの基本構造を示すための簡易モデルである。
【図２】本発明の実施例に係るロータ１の半周分の斜視図である
【図３】本発明の実施例に係るロータ１の断面図である。
【図４】本発明の実施例に係るロータ１の上面図であり、チューブ４をセットした状態を示す。
【図５】従来例によるロータ１０１の半周分の斜視図を示す。
【図６】従来のロータ１０１の上面図であり、チューブ４をセットした状態を示す。
【図７】本発明の実施例に係る遠心分離機の全体構造を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００２１】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施例を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明を省略する。
【００２２】
最初に、本発明の実施例に係る遠心分離機の全体構造を図７を用いて説明する。図７は遠心分離機９の縦断面図である。遠心分離機９は、矩形箱型の筐体１０を備え、内部には水平な仕切り板１１によって上下２段の空間に仕切られる。上段の空間には、上面が開口する円筒状のチャンバ１２が収容され、チャンバ１２の周囲は断熱部１３と防護壁１４が配置される。チャンバ１２とその上側に設けられる開閉可能なドア１５によって、密閉されたロータ室１６が形成され、このロータ室１６内にロータカバー１７が備えられたロータ１が回転可能に収容される。ロータカバー１７にはノブ２５が回転可能に取付けられており、ロータ１のねじ部１ａにノブ２５のねじ部２５ａを締めこむことによってロータカバー１７はロータ１に取付けられる。ドア１５の上部には、タッチ式の液晶表示装置等の操作・表示部１８が設けられる。筐体１０内の下段には、駆動装置が仕切り板１１に取付けられており、駆動装置は、駆動源となる電気式のモータ２１と、モータ２１を収容するハウジング２０を含んで構成される。モータ２１の垂直上方に延びる駆動軸２２は、チャンバ１２の底部に形成される開口部を貫通してロータ室１６内に延び、駆動軸２２の上端部にはロータ１を着脱可能に装着するための嵌合部２４が配置される。チャンバ１２の開口部は、シールラバー２３によって塞がれ、ロータ室１６内の冷気が外部に漏れないように、又は、外気がロータ室に入り込まないように構成される。尚、図７では図示していないが、遠心分離機９は、モータ２１の回転の制御や、操作・表示部１８からの操作の入力、及び、操作・表示部１８への情報の表示を行うための制御部を有する。制御部は遠心分離機９の全体の制御を行うもので、例えばマイクロプロセッサを含んで構成される。さらに、図示されていないが、ロータ室１６内を減圧するための真空ポンプを備えている場合もある。
【００２３】
図１は、本実施例に係る遠心分離機用ロータの基本構造を示すための簡易モデルである。この簡易モデルにおいては、ロータの形状を円柱形の１／４周分の断面で示し、チューブを入れるための穴を１つだけ図示している。図１において、実線で示す形状が従来技術によるロータ１０１の形状モデルであり、点線で示すのが本実施例に係るロータ１の形状モデルである。
【００２４】
従来のロータ１０１のチューブを保持するための穴１０３は、その長手方向の中心軸１０３ａがロータ１０１の回転中心軸２に対して上側を内周側に寝かせるような配置され、回転中心軸２からみると、穴の底部がロータ外周方向に離れるように形成される。つまり、チューブの底部（又はその近傍で、例えば互いに９０度の角をなす法線の交差点）の基準点３ｄを基準とすると、穴１０３の長手方向中心軸１０３ａが回転中心軸となす角が所定の角度ａとなるように形成される。このように形成することによって、ロータ１０１が高速回転した際に、その遠心力によりチューブ内の試料の質量の重い成分が底部（外周側）に移動することが可能になる。
【００２５】
本実施例におけるチューブを保持するための穴３は、その長手方向中心軸３ａが回転中心軸２に対して半径方向に一定の角度ａの傾斜を保ちつつ、さらに円周方向に角度ｂだけ倒すように配置される。このように半径方向への傾斜（角度ａ）に加えて、円周方向にも傾斜（角度ｂ）させることにより、同じ長さのチューブが入る穴を形成する場合に、従来のロータ１０１の際に必要な高さよりも、角度ｂの傾斜によって低くできた高さｃの分だけ低くすることができる。このことは、逆に言えばロータ１の高さ制限が従来と同じである場合には、従来のロータ１０１に比べてより長いチューブを収容できるということを意味する。
【００２６】
図２は本発明の実施例に係るロータ１の半周分の斜視図である。チューブを保持するための穴３は図１のモデルで示したように、一定角度ａで回転中心２へ寝かせるだけでなく、さらにロータの円周方向へ角度ｂで傾けた状態で均等に配置される。またロータ１の上下方向中央付近に平坦部１ｂが形成され、ロータ１の上側半分の内周側が空洞になっている。これは、この部分を空洞にすることにより使用者がチューブを容易に装着及び脱着することができるようにするためである。平坦部１ｂの外周側に形成される穴３の開口部は、図２の網掛け部３ｂで示す部分で、その数は合計８つであり８本のチューブ（図示せず）が収容可能である。
【００２７】
ロータ１の上端部１ａは、内周側の上面視形状あるいは回転軸方向に鉛直な断面が真円でなく、穴３の開口部（３ｂ）から連続的に延長して構成される円弧状の切り欠き３ａが８箇所形成される。この切り欠き３ａは、上側からチューブを挿入する際のガイドとなり、遠心分離による遠心力が作用した際に容器に係る遠心力を外周側から保持する役目を果たす。また。切り欠き３ａを設けたことにより上面１ａの外径をできるだけ小さく構成することができる。尚、穴３の開口部である網掛け部３ｂは、図２では説明の便宜上円形の網掛けをかけてその位置を明示しているが、必ずしも開口部と切り欠き３ａの境界が明確なわけではない。
【００２８】
ロータ１の下端部は、モータ等の駆動装置の回転軸（図示せず）に装着するための装着穴１ｄが形成される。ロータ１は回転軸に対して着脱可能であり、その固定の仕方は、遠心コマ等、公知の固定方法を用いることができる。装着穴１ｄの上部には、ロータ１の上部カバー（図示せず）を固定するためのネジ穴１ｃが形成されるが、ネジ穴１ｃを設けるか否かは任意である。
【００２９】
図３は本発明の実施例に係るロータ１の断面図である。本図においては、穴３にサンプルを入れたチューブ４をセットした状態を示す。Ｒ１はチューブ４を保持する穴３の回転中心軸２からの最大半径を、Ｒ２はロータ１の回転中心軸２からの最大半径を表している。ロータ１は、回転時の慣性を小さくするためにできるだけ軽くて小さくする方が好ましい。一方、遠心分離のためには、チューブ４を保持する穴３の半径Ｒ１ができるだけ大きい方が好ましい。この背反する要求を満たすために、ロータ１の下側の半径Ｒ２に対して、上端部の半径Ｒ４を絞って外形をできるだけコンパクトにしている。Ｈ１はロータ１の高さであり、Ｈ２はロータ１の高さ方向の重心高である。ロータ１は、例えばアルミニウムやチタニウム等の金属により形成される。
【００３０】
ロータ１は上下方向に見て、下側半分が穴３の形成される保持部、上側半分の内部が空洞である円筒形状のガイド部６の２つの基本部分により構成される。ここで、本実施例におけるロータ１では、チューブ４を装着した際にチューブ４の上端部はロータ１の高さＨ１内に収まる。そのため、必要に応じて図示しないロータカバーをロータ１の上部に装着することが可能である。
【００３１】
図４は本実施例のロータ１の上面図であり、図３と同様にチューブ４をセットした状態を示す。Ｒ１は穴３の最外位置の半径であり、この半径はチューブ４の最外位置の半径と同じである。Ｒ３は、装着されたチューブ４の場合の最内位置の半径である。本実施例において特徴的なことは、図１の角度ａだけでなく、円周方向に角度ｂだけ傾けて形成したことである。傾ける方向は、図中の矢印で示したロータ１の回転方向（上面視で反時計回り）と、チューブの上端の開口がロータ１の回転方向と同一方向に傾く方向である。このように穴３をらせん状にねじるように配置したので、上から見ると（上面視）隣接するチューブ４と重なる部分が生ずる。この重なる部分は、網掛け８で示した部分であり、穴３に収容できる最大長のチューブ４をセットした際に、チューブ４の上端開口の部分領域が重なるように形成すると、装着の容易性を確保しつつスペース効率の良い配置をすることができる。
【００３２】
次に比較のために、図５において従来例によるロータ１０１の半周分の斜視図を示す。ロータ１の最大半径Ｒ２、チューブ４を保持する穴１０３の最大半径Ｒ１を図３と同じとし、同一のチューブ４をセットできるようにすると、ロータ１０１の上端部の半径Ｒ６は、図３のＲ４に対して小さくなる。そして、ロータ１０１の高さＨ３は、図３の高さＨ１よりも高くなる。また、従来例によるロータ１０１では、円周方向には傾けていないためチューブ４の最内位置の半径Ｒ５は図３のＲ３に比べて小さくなる。ロータ１０１の高さ方向の重心高Ｈ４は、図３に示す本実施例のロータ１の重心高Ｈ２に比べて高くなる。
【００３３】
図６は従来のロータ１０１の上面図であり、図５と同様にチューブ４をセットした状態を示す。Ｒ１は穴３の最外位置の半径であり、この半径はチューブ４の最外位置の半径と同じである。Ｒ５はチューブ４の最内位置の半径である。従来のロータ１０１においては、図１の角度ａだけで、円周方向の角度は０なので、上から見たとき（上面視）に隣接するチューブ４が重なる部分は生じない。図３〜６で説明したように、Ｈ１＜Ｈ３、Ｈ２＜Ｈ４、Ｒ３＞Ｒ５の関係となることから、限られた径、高さにおいては、本実施形のロータ１の方がコンパクトで低重心に構成することができる。
【００３４】
遠心分離機において試料を分離する時間は、ロータ１、１０１にサンプルの入ったチューブ４をセットした際の、サンプルの移動距離（＝最小半径と最大半径の差）に関係し、移動距離が短いほど短縮される。図４に示す本実施例において、キャップ等により密閉可能なチューブ４に液体試料を最大容量入れた場合で考えると、サンプルの最小半径はＲ３、最大半径はＲ１であるため、サンプルを分離する距離は、Ｒ１−Ｒ３となる。一方、図６においてはサンプルを分離する距離は、Ｒ１−Ｒ５となる。前述したようにＲ３＞Ｒ５の関係があるため、本発明の実施例によるロータ１は、試料の分離時間に対しても有利である。
【００３５】
遠心分離機の回転制御において、ロータ１の回転の加速と減速は、穴３を円周方向に傾けたことによる影響を考慮した上で制御することが重要である。
【００３６】
以上の説明から明らかなように、本実施例によるロータ１では、従来のロータ１０１に比べてチューブを保持するための穴３の配置方法が異なるだけなので、従来のロータ１０１と同等の高速回転での分離が、チューブ４の全長がより長いものに対しても可能となる。また、液体試料の分離層の状態も従来のロータと変わりないので目的の試料の回収も容易となる。さらに、同じ長さのチューブ４を用いる場合、ロータ１の高さＨ１が低くなるだけでなく、重心高Ｈ２も低くなるので、ロータ１を高速回転させたときの回転安定性も向上する。
【００３７】
以上、本発明を示す実施例に基づき説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。例えば、穴が円周方向に傾く方向は、ロータの回転方向と同一方向だけに限られずに、反対方向に傾けるように構成しても同様の効果が得られる。
【符号の説明】
【００３８】
１ ロータ １ａ （ロータの）上端部
１ｂ （ロータの）平坦部 １ｃ （ロータの）ネジ穴
１ｄ （ロータの）装着穴 ２ 回転中心軸
３ （チューブを保持する）穴 ３ａ （穴の長手方向）中心軸
３ｂ （穴の）開口部 ３ｃ ガイド壁 ３ｄ 基準点
４ チューブ ４ａ （チューブの）開口部
５ （ロータの）保持部 ６ （ロータの）ガイド部 ８ 網掛け領域
９ 遠心分離機 １０ 筐体 １１ 仕切り板 １２ チャンバ
１３ 断熱部 １４ 防護壁 １５ ドア １６ ロータ室
１７ ロータカバー １８ 操作・表示部 ２０ ハウジング
２１ モータ ２２ 駆動軸 ２３ シールラバー
２４ 嵌合部
Ｒ１ 穴３の最大半径 Ｒ２ ロータ１の最大半径
Ｒ３ ロータ１に装着されたチューブ４の最内位置の半径
Ｒ４ ロータ１の上端部の半径
Ｒ５ ロータ１０１に装着されたチューブ４の最内位置の半径
Ｒ６ ロータ１０１の上端部の半径
Ｈ１ ロータ１の高さ Ｈ２ ロータ１の高さ方向の重心高
【特許請求の範囲】
【請求項１】
遠心分離機の駆動装置の回転軸に装着されるものであって、試料を入れる容器を円周方向に等間隔に複数収容するための保持穴を有する遠心分離機用ロータにおいて、
前記保持穴は上向きに開口部を有する略円柱形状であり、
前記保持穴は、長手方向中心軸が上側に行くに従い回転軸に近づき、長手方向中心軸が円周方向に傾くように配置されることを特徴とする遠心分離機用ロータ。
【請求項２】
遠心分離機用ロータは、前記複数の保持穴の開口部の外周側を覆い上方に伸びる円筒形のガイド部を有することを特徴とする請求項１に記載の遠心分離機用ロータ。
【請求項３】
前記ガイド部の内周側には、収容される前記容器を保持するための保持壁が形成されることを特徴とする請求項２に記載の遠心分離機用ロータ。
【請求項４】
前記遠心分離機用ロータに収容できる最大長さの容器を前記保持穴に収容した際に、上面視において円周方向に隣接する容器が部分的に重なって配置されるように前記保持穴が形成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の遠心分離機用ロータ。
【請求項５】
上面視において部分的に重なる前記領域は、前記容器の上端開口部の一部と隣接する容器の本体部分であることを特徴とする請求項４に記載の遠心分離機用ロータ。
【請求項６】
前記長手方向中心軸が円周方向に傾く方向は、前記容器の上端開口部が前記遠心分離機用ロータの回転方向と同一方向に傾く方向であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の遠心分離機用ロータ。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の遠心分離機用ロータと、前記遠心分離機用ロータを回転させる駆動装置と、前記遠心分離機用ロータを収容するためのロータ室を有することを特徴とする遠心分離機。
【請求項８】
前記遠心分離機用ロータには、着脱可能なカバーが設けられることを特徴とする請求項７に記載の遠心分離機。
【請求項１】
遠心分離機の駆動装置の回転軸に装着されるものであって、試料を入れる容器を円周方向に等間隔に複数収容するための保持穴を有する遠心分離機用ロータにおいて、
前記保持穴は上向きに開口部を有する略円柱形状であり、
前記保持穴は、長手方向中心軸が上側に行くに従い回転軸に近づき、長手方向中心軸が円周方向に傾くように配置されることを特徴とする遠心分離機用ロータ。
【請求項２】
遠心分離機用ロータは、前記複数の保持穴の開口部の外周側を覆い上方に伸びる円筒形のガイド部を有することを特徴とする請求項１に記載の遠心分離機用ロータ。
【請求項３】
前記ガイド部の内周側には、収容される前記容器を保持するための保持壁が形成されることを特徴とする請求項２に記載の遠心分離機用ロータ。
【請求項４】
前記遠心分離機用ロータに収容できる最大長さの容器を前記保持穴に収容した際に、上面視において円周方向に隣接する容器が部分的に重なって配置されるように前記保持穴が形成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の遠心分離機用ロータ。
【請求項５】
上面視において部分的に重なる前記領域は、前記容器の上端開口部の一部と隣接する容器の本体部分であることを特徴とする請求項４に記載の遠心分離機用ロータ。
【請求項６】
前記長手方向中心軸が円周方向に傾く方向は、前記容器の上端開口部が前記遠心分離機用ロータの回転方向と同一方向に傾く方向であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の遠心分離機用ロータ。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の遠心分離機用ロータと、前記遠心分離機用ロータを回転させる駆動装置と、前記遠心分離機用ロータを収容するためのロータ室を有することを特徴とする遠心分離機。
【請求項８】
前記遠心分離機用ロータには、着脱可能なカバーが設けられることを特徴とする請求項７に記載の遠心分離機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−１６７３８３（Ｐ２０１０−１６７３８３Ａ）
【公開日】平成２２年８月５日（２０１０．８．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１３７２９（Ｐ２００９−１３７２９）
【出願日】平成２１年１月２４日（２００９．１．２４）
【出願人】（０００００５０９４）日立工機株式会社 (1,861)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年８月５日（２０１０．８．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１月２４日（２００９．１．２４）
【出願人】（０００００５０９４）日立工機株式会社 (1,861)
【Ｆターム（参考）】
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