遠心分離機用試料容器
【課題】
ロータの大径化及び重量増加を抑制しつつ、一度に遠心分離できる試料の量を増大させた遠心分離機用試料容器を実現する。
【解決手段】
試料を収納可能な胴体部５１と、胴体部５１に装着可能なキャップ部５２を備えた試料用容器５０であって、胴体部５１は上から見て略三角形の外形を持ち、上方に円形の開口部５１Ａを有し、キャップ部５２をねじ式で着脱可能に構成した。第１の頂点部５５Ａの中心から第２の頂点部５５Ｂの中心までの距離、及び、第１の頂点部５５Ａから第３の頂点部５５Ｃまでの距離が等距離になるように胴体部の外形を設定した。第１の頂点部を挟む２つの辺部の接線が成す角度は６０度であり、各頂点部が、上から見た際に第１の曲率半径（Ｒ１）をもって形成され、各頂点部間の辺部が、上から見た際に外側に緩やかに第２の曲率半径（Ｒ２）を有する円弧状に構成した。
ロータの大径化及び重量増加を抑制しつつ、一度に遠心分離できる試料の量を増大させた遠心分離機用試料容器を実現する。
【解決手段】
試料を収納可能な胴体部５１と、胴体部５１に装着可能なキャップ部５２を備えた試料用容器５０であって、胴体部５１は上から見て略三角形の外形を持ち、上方に円形の開口部５１Ａを有し、キャップ部５２をねじ式で着脱可能に構成した。第１の頂点部５５Ａの中心から第２の頂点部５５Ｂの中心までの距離、及び、第１の頂点部５５Ａから第３の頂点部５５Ｃまでの距離が等距離になるように胴体部の外形を設定した。第１の頂点部を挟む２つの辺部の接線が成す角度は６０度であり、各頂点部が、上から見た際に第１の曲率半径（Ｒ１）をもって形成され、各頂点部間の辺部が、上から見た際に外側に緩やかに第２の曲率半径（Ｒ２）を有する円弧状に構成した。
【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、化学工業、食品製造、医薬品製造等の分野で使用されている遠心分離機に関し、一度に処理できる液体試料の量を増加することができるアングルロータを有する遠心分離機用の試料容器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液体試料の分離に使用される遠心分離機は、液体試料を収容した複数の試料容器を円周上に均等配置された試料容器保持穴に保持するロータと、ロータをロータ室内で回転駆動するモータなどの駆動手段を備え、ロータ室内で大気圧下または減圧下でロータを高速回転することによって試料容器内の液体試料を遠心分離して目的物を収集するものである。本発明で主に対象とする遠心分離機は、最高回転速度が５，０００〜３０，０００ｒｐｍ程度であって、用途に応じて種々の仕様のロータが使用できるものである。
【０００３】
液体試料としては、血液成分、菌体やウイルスなどの培養液、ＤＮＡやＲＮＡを含む液体等の生体成分、ポリマー懸濁液、インク、或いは食品用加工液体など様々なものがある。これらの液体試料は研究、実験、検査、製造等の工程において、様々な目的で遠心分離されている。
【０００４】
遠心分離機用のロータは、例えば特許文献１にて知られている。図２１に従来のアングル式のロータ１３０の側面図を示し、左半分にその断面を示す。図２１において、ロータ１３０には、複数の試料容器用の保持穴１３２（図２１には１ヶ所のみ図示）が円周に沿って等角度ピッチで形成され、各保持穴１３２には、液体試料が注入された試料容器１５０が挿入される。ロータ１３０の上面開口部にはロータカバー１４０が取り付けられ、ロータカバー１４０がハンドル１４１によってロータボディ１３１に固定されることによってロータ１３０内が密閉される。また、ロータボディ１３１の中心軸下部には駆動軸穴１３１Ａが形成され、この駆動軸穴１３１Ａは、遠心分離機の駆動軸部（図示せず）に接続されている駆動部１１２に装着され、ロータ１３０は、駆動手段によって所定の速度で回転される。
【０００５】
図２２は、特許文献２にて知られている、従来のロータボディ１３１の保持穴１３２に装着される試料容器１５０の形状を示す斜視図である。通常、蓋付きの試料容器を用いる遠心分離機においては、試料容器１５０の胴体部１５１が円柱形状である。胴体部１５１の上部には、ねじ込み式の蓋１５２が取り付けられ、液体試料を密封する。蓋１５２は、外蓋と内蓋により構成される。通常、試料容器１５０は、ポリプロピレン、ポリカーボネ―ト、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート等のプラスチック材料を用いた成形品となっており、何度も再使用される場合が多い。胴体部１５１及び蓋１５２の横断面形状は正円形であり、ロータ１３０の保持穴１３２に挿入する際に、試料容器１５１の長手方向中心軸を基準にした回転位置を気にする事なく、任意の位置にて装着することができる。ここで、「横断面」とは、試料容器の上下方向に対して垂直な面で切った断面をいう。
【０００６】
アングル式のロータ１３０に使用される蓋付きの試料容器１５０は、用途に応じて容量が２ｍｌ／本程度〜１，０００ｍｌ／本までのものが実用化されている。また、ロータ１３０に形成される試料容器用の保持穴１３２の本数は、４本／ロータ〜２０本／ロータ程度まで各種ある。ロータ１３０は、一般的には軽量で高強度なアルミニウム合金、チタン合金、或いはカーボンファイバー複合材料等を用いて製作される。これらのロータ１３０は、例えば容量が３００ｍｌの試料容器を６本収容できるロータ（以下「３００ｍｌ×６本」と称す）、５００ｍｌ×６本のロータ、或いは１，０００ｍｌ×４〜６本等の大容量形アングルロータが市販されており、時代の変遷と共に試料容器の大容量化が進んできている。また、試料容器の大容量化に伴い、ロータボディの大きさも大きくなっている。例えば、試料容器容量が３００〜１，０００ｍｌのロータは、ロータボディの最大直径が概ね直径３００ｍｍを超えるサイズとなる。
【０００７】
ところで、遠心分離機へのロータの着脱は作業者が行うが、出願人を含む遠心分離機の製造業者は、ロータの構造上の工夫によって、ロータの軽量化や操作性の向上に努めてきた。さらに、試料容器の大型化により一度に遠心分離できる試料容量の増加を図ってきた。近年では、１，０００ｍｌ×４本の大容量形のアングル型のロータを使った遠心分離機が広く使われている。また、試料容器は、特許文献２に開示されたような蓋付きであって、蓋１５２に取り出し用の貫通穴１５２Ａが形成され、試料容器の取り出しを容易にすると共に、遠心分離中に試料が漏れないような試料容器が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−１１９６４９号公報
【特許文献２】特開２００４−２９０７４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
一般に遠心分離工程で液体試料から目的物の収集を効率良く行うためには、ロータの回転速度を増加させて液体試料に与える遠心加速度を大きくし、遠心効果を高めて目的物を早く沈降させたり、回収率を向上させるとともに、一度に処理することができる試料量を増やすようにする。また、遠心分離作業に要するコストの低減は、試料容器、ロータを含む遠心分離機を安価に構成することはもとより、一度に遠心分離処理できる試料量を増加させることによって、出来高を向上させることも重要である。
【００１０】
一度に多量の液体試料を遠心分離するためには、ロータに用いられる試料容器の本数の増加や、各試料容器の容量を増加させることが効果的である。しかしながら、従来の円柱形の試料容器のまま容量を増加させるには、胴体部１５１の外径を大きくしたり、その高さを高くする必要があり、それによってロータの試料容器の保持穴が隣接する保持穴と干渉するので、保持穴の配置位置を回転中心から半径方向遠方（外周側）にずらす必要がある。その結果、ロータ自体が大径化して質量が増加することになり、作業者によるロータの持ち運び性や遠心分離機への着脱性が悪くなる。
【００１１】
また、ロータの大径化は、遠心分離機で高速回転する際の空気抵抗（風損）の増大につながるため、対策として遠心機の駆動装置の高出力化、ロータを冷却するための冷却装置部の大出力化が必要となる。さらに、ロータの大径化に伴う遠心分離機のロータ室（チャンバ）の大形化を図る必要が生じ、遠心分離機の設置面積が大きくなり、遠心分離機の価格が上昇するといった問題が生ずる。
【００１２】
発明者らはこれらの問題を解決する過程で、円柱形の試料容器を配したロータを上方から見て、隣り合う試料容器の保持穴間に、重量増加の原因となるロータの構成材部分（以下、「余肉」と称す）が存在することに着目し、これら余肉の部分を出来るだけ少なくする改良を試みた。また、この改良の過程で、ロータの外周近傍の余肉部はロータ質量増加の一因となり、この部に加わる遠心荷重によってロータの強度を低下させる要因になることを見いだした。
【００１３】
本発明は上記背景に鑑みてなされたもので、その目的は、ロータの大径化及び重量増加を抑制しつつ、一度に遠心分離できる試料の量を増大させることができる遠心分離機用試料容器を提供することにある。
【００１４】
本発明の他の目的は、遠心分離特性を向上させて、短時間で効率良く作業を行うことができる遠心分離機用試料容器を提供することにある。
【００１５】
本発明のさらに他の目的は、大容量で使い勝手の良い試料容器を装着できる遠心分離機用試料容器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
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。
【００１７】
本発明の一つの特徴によれば、試料を収納可能な胴体部と、胴体部に装着可能なキャップ部を備えた試料用容器であって、胴体部は上から見て略三角形の外形を持ち、上方に円形の開口部を有し、開口部に、密閉部材を介してキャップ部をねじ式で着脱可能に構成し、胴体部の第１の頂点部の中心から第２の頂点部の中心までの距離、及び、第１の頂点部から第３の頂点部までの距離が等距離になるように胴体部の外形を設定し、第１の頂点部を挟む２つの辺部の接線が成す角度は４５度以上９０度未満であり、第１の頂点部が、上から見た際に第１の曲率半径（Ｒ１）をもって形成され、各頂点部間の辺部が、上から見た際に外側に緩やかに第２の曲率半径（Ｒ２）を有する円弧状に構成した。また、上から見た際に、胴体部の外形位置は、キャップ部の外形位置よりも外側にあるように構成し、胴体部が蓋よりも太くなる非円筒形の形状とした。
【００１８】
本発明の他の特徴によれば、第１乃至第３の頂点部を挟む２つの辺部の接線が成す角度を６０度として、各頂点部の中心間の距離が等しい略正三角形の形状とする。開口部は、第３の曲率半径（Ｒ３）を有し、各曲率半径は、Ｒ１＜Ｒ3＜Ｒ2の関係となるように構成される。第２の曲率半径（Ｒ２）は、第３の曲率半径（Ｒ３）の３倍以上とし、第２の曲率半径（Ｒ２）を１７０ｍｍ以上とすると好ましい。
【００１９】
本発明のさらに他の特徴によれば、試料容器は、開口部から各頂点部に接続する肩部を有するように構成する。また、第１の頂点部を挟む２つの辺部の接線が成す角度を６０度未満にして、第２の頂点部から第３の頂点部までの距離が、第１の頂点部から第２及び第３の頂点部までの距離よりも短く構成しても良い。このように構成した試料容器は、高さ１９０ｍｍ以下、キャップ部の直径１００ｍｍ以内としながら、試料容器の容量として１５００ｍｌ以上とする。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１の発明によれば、略三角形の胴体部の第１の頂点部の中心から第２の頂点部の中心までの距離、及び、第１の頂点部から第３の頂点部までの距離が等距離になるように胴体部の外形を設定し、第１の頂点部が上から見た際に第１の曲率半径（Ｒ１）をもって形成され、各頂点部間の辺部が、上から見た際に外側に緩やかに第２の曲率半径（Ｒ２）を有する円弧状に構成されるので、従来の円柱形形状の試料容器に比較して、より多くの試料を収容することができる試料容器を実現できる。また、胴体部を複数の曲率半径の形状を組み合わせて構成するので、試料容器の強度を向上させることができる。
【００２１】
請求項２の発明によれば、上から見た際に、胴体部の外形位置は、キャップ部の外形位置よりも外側にあるので、キャップ部よりも太い径の胴体部とすることができ、しかも胴体部の外形は非円筒形であるので、試料容器の容量の増大をはかれるだけでなく、遠心分離機用ロータに効率的に配置させることができる。
【００２２】
請求項３の発明によれば、第１乃至第３の頂点部を挟む２つの辺部の接線が成す角度が６０度であり、各頂点部の中心間の距離が等しい、いわゆる略正三角形の胴体部を有するので、試料容器をロータの保持穴に固定する位置は１箇所に限定されずに装着しやすい試料容器を実現できる。また、固定する位置が３箇所あることになるので、特定部分の劣化を押さえた耐久性に優れた試料容器を実現できる。
【００２３】
請求項４の発明によれば、開口部は、第３の曲率半径（Ｒ３）を有し、各曲率半径は、Ｒ１＜Ｒ3＜Ｒ２の関係となるように構成されるので、頂点部の曲率半径Ｒ１は従来の円筒形状の試料容器の半径よりも小さく、強度的に優れた試料容器を実現することができる。
【００２４】
請求項５の発明によれば、第２の曲率半径（Ｒ２）は、第３の曲率半径（Ｒ３）の３倍以上であるので、平面で構成するよりも容器の容量が増え、かつ曲面により強度を増すことができる。
【００２５】
請求項６の発明によれば、第２の曲率半径（Ｒ２）は１７０ｍｍ以上であるので、試料容器を横置きする、つまり辺部を下して置くような場合でも試料容器が転がることが無く安定して横置きできる試料容器を実現できる。
【００２６】
請求項７の発明によれば、試料容器は、開口部から各頂点部に接続する肩部を有するように形成されるので、肩部にネックサポート部材を取り付けることが容易な試料容器を実現できる。また、肩部を有することにより剛性をより高めた試料容器を実現できる。
【００２７】
請求項８の発明によれば、第１の頂点部を挟む２つの辺部の接線が成す角度が６０度未満であり、第２の頂点部から第３の頂点部までの距離が、第１の頂点部から第２及び第３の頂点部までの距離よりも短いので、ロータの円周方向に６個以上配置することができる試料容器を実現できる。
【００２８】
請求項９の発明によれば、試料容器の高さは１９０ｍｍ以下であり、キャップ部の直径が１００ｍｍ以内であり、試料容器の容量が１５００ｍｌ以上であるので、限られた外寸内であって、ロータに配置できる領域内で最大限の容量を確保することができる試料容器を実現できる。
【００２９】
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】
【００３０】
【図１】本発明の実施例に係る遠心分離機１の正面図であり一部にその断面を示す。
【図２】本発明の実施例におけるロータ３０の縦断面図である。
【図３】本発明の実施例に係る試料容器５０の外観を示す斜視図である。
【図４】本発明の実施例に係るロータボディ３１の斜視図である。
【図５】本発明の実施例に係るロータボディ３１の上面図である。
【図６】本発明の実施例に係るロータボディ３１に試料容器５０を装着した状態の上面図である。
【図７】本発明の実施例に係る試料容器５０の上面図であり、（１）はキャップ部５２を付けた状態を示し、（２）はキャップ部５２を外した状態を示す。
【図８】本発明の実施例に係る試料容器５０の縦断面図である。
【図９】図２のネックサポート部材７０の形状を示す図であり、（１）は斜視図であり、（２）は上面図である。
【図１０】本発明の実施例に係るロータボディ３１に試料容器５０及びネックサポート部材７０を装着した状態を示す上面図である。
【図１１】本発明の実施例に係る試料容器５０の縦断面図であり、試料を最大容量入れた状態を示す。
【図１２】本発明の実施例におけるロータ３０の縦断面図である。
【図１３】図１２のＡ−Ａ部の断面図である。
【図１４】本実施例による試料容器５０の胴体部５１の形状と、従来の円筒形の試料容器１５０の胴体部１５１の形状６８との位置関係を比較するための図である。
【図１５】図１２のＡ−Ａ部の断面における保持穴３２の水平面断面形状と、遠心力がかかる方向との関係を示す図である。
【図１６】本発明の試料容器と従来の円形の試料容器による遠心分離状態を示す模式図である。
【図１７】本発明の実施例に係る試料容器５０を横に置いた状態を示す図である。
【図１８】本発明の第２の実施例に係るロータ８０に試料容器５０及びネックサポート部材７０を装着した状態の上面図である。
【図１９】本発明の第３の実施例に係る試料容器９０を示す図で、（１）は上面図、（２）は斜視図である。
【図２０】本発明の第４の実施例に係る試料容器９５を示す図で、（１）は上面図、（２）は斜視図である。
【図２１】従来のアングル式のロータ１３０の側面図を示し、左半分にその断面を示す図である。
【図２２】従来の試料容器１５０の形状を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００３１】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。なお、以下の図において、同一の部分には同一の符号を付し、繰り返しの説明は省略する。また、本明細書においては、遠心分離機の上下左右の方向は図１に示す方向であるとし、試料容器の上下方向は図３に示す方向であるとして説明する。
【００３２】
図１は本発明の遠心分離機１の正面図であり、一部を断面で示す図である。遠心分離機１は、矩形箱型の筐体２を備え、筐体２の内部には水平な仕切り板２Ａによって上下２段の空間に仕切られる。仕切られた上段の空間には、上面が開口する円筒状のチャンバ３が設けられる。チャンバ３の外周部には図示しない冷媒循環用パイプが接着され、遠心分離機１内に設けられた図示しない冷却機から供給される冷媒を流すことによりチャンバ３の内部空間、即ち、ロータ室４を冷却する。チャンバ３の周囲は断熱材９と防護壁２Ｂが設けられる。チャンバ３の上側には、開閉可能なドア１０が設けられ、ドア１０を閉じることによってロータ室４が密閉される、このロータ室４内にはロータ３０が収容される。筐体２の上部、右側には操作・表示部１３が設けられる。
【００３３】
筐体２内の仕切り板２Ａによって仕切られた下段には、駆動部５が仕切り板２Ａに取付けられる。駆動部５はモータハウジング６を含み、モータハウジング６の内部には駆動源としての電気式のモータ７が設けられる。モータハウジング６は、ダンパ８を介して仕切り板２Ａに固定される。モータハウジング６の上方側には軸支持部６Ａがチャンバ３の底部に設けられた穴３Ｂを貫通してロータ室４内に達するように配置される。また、モータ７の回転軸７Ａは、軸支持部６Ａにより回転可能に支持され、ロータ室４内にまで上方に延びる。回転軸７Ａの上端部には駆動軸部１２が設けられ、駆動軸部１２にはロータ３０の駆動軸穴３１Ａが固定される。ロータ３０が、駆動軸部１２に対して着脱可能に構成しつつ、モータ７によってロータ３０が回転される。通常、使用する試料容器に応じた保持穴を有するロータ３０を選択して装着する。ロータ３０に形成された試料容器の保持穴３２には、試料を充填した試料容器５０が装着される。
【００３４】
次に、本発明のロータと試料容器を図２及び図３を用いて説明する。図２は図１のロータ３０の縦断面図である。ロータ３０には、複数の試料容器用の保持穴３２が円周方向に等角度ピッチで形成される。各保持穴３２には、液体試料が注入された試料容器５０が装着される。ロータ３０の上側には、遠心分離中に万一試料容器５０から試料が漏れた場合にロータ３０からの液漏れを防ぐための液封環状溝３１Ｅが設けられ、その上部に開口部３１Ｆが形成される。開口部３１Ｆにはロータカバー４０が取り付けられ、このロータカバー４０がハンドル４１によってロータボディ３１にねじ締結されることによってロータ３０内が密閉される。ロータボディ３１の中心軸下方には、駆動部５の駆動軸部１２に装着するための駆動軸穴３１Ａが形成される。駆動軸穴３１Ａは、駆動軸部１２に対して相対的に回転不能なように固定されることが重要であり、遠心分離機の分野で公知の固定方法を用いて装着できる。この装着方法によりロータ３０は、モータ７によって所定速度で回転駆動される。
【００３５】
試料容器５０は上部に開口部５１Ａを有し、その開口部５１Ａにキャップ部５２が取り付けられる。キャップ部５２は外蓋５３と内蓋５４によって構成され、キャップ部５２をねじ締めすることによって開口部５１Ａを密閉する。本実施例で特徴的なことは、試料容器５０の上下方向の中心線３５から垂直方向に、容器の内周側の側壁までの距離Ｌ１が、中心線３５から容器の外周側の側壁までの距離Ｌ２よりも大分大きいことである。一方、開口部５１Ａにおいては、中心線３５から開口部内側までの距離Ｃ１と外側までの距離Ｃ２は等しい。尚、これら距離Ｌ１、Ｌ２、Ｃ１、Ｃ２は、中心線３５から垂直方向に測定するものとする。また、中心線３５とは、キャップ部５２の中心位置又は開口部５１Ａを通る線である。尚、中心線３５は、試料容器５０の底面の中心位置（又は重心）と、キャップ部５２の中心位置（後述する凸部５４が有る位置）を通る仮想線であり、中心線３５と外蓋５３の上面は垂直な位置関係になる。
【００３６】
図３は試料容器５０の外観を示す斜視図であり、キャップ部５２を外した状態を示す。図３において、試料容器５０は、胴体部５１とキャップ部５２とに分けられる。胴体部５１は、遠心分離される液体試料を収容する容器の部分であり、上部には試料の出し入れ口となる円形の開口部５１Ａが設けられ、開口部５１Ａの外周側には雄ねじ部５１Ｂが形成される。キャップ部５２は、図２にその断面が示されたように、試料容器５０の開口部５１Ａを密封するためのＯリング５７（図２参照）が内蓋５４に取り付けられ、それらを覆うように外蓋５３が設けられる。外蓋５３の内面には、胴体部５１の開口部５１Ａの雄ねじ部５１Ｂに、締結される雌ねじ部５２Ｂ（後述）が形成される。外蓋５３の上部には、内蓋５４の凸部５４Ａにより形成される空間部分を貫通する複数の取り出し用の貫通穴５３Ａが形成される。このような形状にすれば外蓋５３と内蓋５４の間にキャップ内の空間が確保できる。この空間は外蓋５３の中心部に近い程外蓋との隙間が空くように形成され、外蓋５３と内蓋５４の隙間は、成人が指で掴めるように３〜１０ｍｍ程度の深さにしてある。そして、貫通穴５３Ａを親指と人差し指で、または中指を加えて掴むことができ、ロータボディ３１の保持穴３２に装着された試料容器５０を容易に引き出すことが可能である。
【００３７】
貫通穴５３Ａの形状は、取り出し易ければどのような形状、数でも良いが、成人の指先、特に親指が入る程度の大きさにすることが望ましく、直径２０ｍｍ程度が好ましい。尚、貫通穴５３Ａは必ず必要というものではなく、本実施例のロータ３０の場合、キャップ部５２の外周側を掴んでロータボディ３１から試料容器５０を引き出すことが可能なので、貫通穴５３Ａを設けなくても良い。外蓋５３の外周部には、作業者が手で掴んでキャップ部５２を回しやすいように、円周方向に等間隔にスベリ防止用の突起５３Ｂが設けられる。
【００３８】
試料容器５０の胴体部５１は、その横断面形状が、正三角形をベースに、正三角形の辺の部分（辺部５６Ａ、５６Ｂ、５６Ｃ：但し５６Ｃは後述）を外側に緩やかな凸状となる大きな曲率半径の曲面とし、正三角形の３カ所の頂点部分（頂点部５５Ａ、５５Ｂ、５５Ｃ：但し５５Ｂは後述）を小さな曲率半径の曲面で接続した形状の容器である。胴体部５１の雄ネジ部５１Ｂから外側には水平方向に平面な肩部５１Ｄが形成される。肩部５１Ｄは、上から見るとその外縁の輪郭が略三角形（おむすび型）である。
【００３９】
肩部５１Ｄから辺部５６Ａ〜５６Ｃ及び頂点部５５Ａ〜５５Ｃへ至る部分は、縦断面で見た時に小さな曲率半径を有する緩やかな曲面により接続される。この部分は肩部から辺部、肩部から頂点部に至る接続部分となり、できるだけ曲率半径の小さな形状とすることにより、強度を増大させるためである。同様にして底面５１Ｅから辺部５６Ａ〜５６Ｃ及び頂点部５５Ａ〜５Ｃへ至る部分は、縦断面で見た時に小さな曲率半径を有する緩やかな曲面により接続される。図３の斜視図により、本実施例における非円筒形の試料容器５０が、従来の円筒形の試料容器１５０（図２２）とは大きく異なことが理解できるであろう。試料容器５０では、キャップ部５２は、従来の試料容器１５０の蓋１５２と同一構造で良い。従って、従来の試料容器１５０の蓋１５２と同一直径であるならば、そのままキャップ部５２として用いることができる。同じ蓋を用いた場合は、胴体部５１が図２２の胴体部１５１よりもはるかに太くなっているので、収容できる試料の容量が著しく増加していることが理解できるであろう。
【００４０】
試料容器５０の胴体部５１及びキャップ部５２は、材料としてポリプロピレンやポリカーボネートなどの熱可塑性プラスチックで製造すると好ましく、胴体部５１はブロー成形法やインジェクションブロー成形法で容易に製造することが可能である。キャップ部５２はインジェクション成形法で容易に製造することが可能である。プラスチックで形成することにより、耐薬品性が良く取り扱いが容易な試料容器を実現できる。また、Ｏリング５７はゴム製が適当であり、市販品が利用可能である。胴体部５１の色は、透明になるように構成しても良いし、着色されて中が見えないように構成しても良い。
【００４１】
次にロータボディ３１の形状について図４及び図５を用いて説明する。図４は本発明の実施例に係るロータボディ３１の斜視図であり、図５はロータボディ３１の上面図である。ロータボディ３１には試料容器５０を装着するための４つの非円柱形の保持穴３２が設けられる。保持穴３２は試料容器５０の外形とほぼ同形の形状であり、その大きさは試料容器５０を無理なく着脱でき、しかもできるだけ小さい隙間とすると好ましい。例えば、保持穴３２の壁面と試料容器５０の胴体部５１の外面との隙間が０．１乃至１ｍｍ程度である。この隙間が大きすぎると遠心分離時に試料容器５０に加わる液圧や遠心力による胴体部５１の変形の度合いが大きくなるので、試料容器５０の耐久性が低下する恐れがある。保持穴３２は、図５で示す底部３１Ｃと２つの内周側壁部３１Ｂ（試料容器５０の辺部の２つが主に当接）と、図４に示す外周側壁部３１Ｄ（試料容器５０の辺部の２つが主に当接）、の主に４つの面から形成される。外周側壁部３１Ｄは試料容器５０に対応した大きな曲率半径の曲面であるが、この曲面の曲率半径が、ロータボディ３１の外周の曲率に略平行になるように形成される。このように形成すれば、曲率の違いによる外周側壁部３１Ｄ周辺の肉厚の不要な増加を抑えることができ、ロータ３０の軽量化が図れるからである。保持穴３２は、図３に示したように内周側の一部を除き、胴体部５１のほぼ全部の面と底部を覆うように形成する。このように覆う箇所を極力大きくすることにより、遠心分離作業中の試料容器５０自体の変形を防ぐことができる。
【００４２】
ロータボディ３１は試料容器５０の容量が増加した分、保持穴３２が大きくなり、保持穴３２の周囲が減肉されて金属部の体積が減少することになるので、軽量化を図ることができる。さらに、本実施例のロータボディ３１は。中央部を下方向にえぐるように減肉したえぐり部（減肉部）３１Ｇを形成した。これは、その付近における試料容器５０にかかる遠心荷重は、外周方向になり、内周側の保持は重要ではないからである（この遠心荷重については図１２で後述する）。このようにえぐり部（減肉部）３１Ｇを形成したことによりロータボディ３１の中心軸上部の重さを軽くすることができ、ロータ３０のさらなる軽量化を図ることができる。また、えぐり部（減肉部）３１Ｇを設けることによって、ロータ３０の低重心化を図ることができる。ロータボディ３１の中央には、ハンドル４１をネジ締めすることによってロータカバー４０を固定するためのネジ穴３１Ｈが形成される。
【００４３】
ロータボディ３１は、アルミ合金やチタン合金材料を用いて機械加工で製作された一体構造（中実型）である。また、ＣＦＲＰコンポジット材で製作することも可能である。金属材料からの機械加工の際、保持穴３２の加工は、フライス盤を使用し、刃物としてエンドミルを使用することにより容易に加工することができる。ロータボディ３１の外寸は、チャンバ３（図１参照）の大きさによってその外寸が限定されるので、従来と同サイズで構成すれば、従来の遠心分離機においても、本実施例に係るロータ３０を用いることができる。
【００４４】
図６は、ロータボディ３１に試料容器５０を装着した状態の上面図である。図６においては、試料容器５０の装着状況がわかるように、後述するネックサポート部材７０を取り付けていない状況を示している。本実施例によるロータボディ３１は、保持穴３２の底面側３１Ｃがロータ３０の上下方向中心線（回転軸の軸線）から離れるように所定の角度の付けられた、いわゆるアングルロータである。アングル角は、２０度以上２５度未満であるのが好ましく、本実施例ではアングル角は２３度である。そのため、図６に示すように、容器５０のキャップ部５２の上面が回転軸に向かって斜めになるように配置される。また、試料容器５０を保持穴３２に装着すると、上から見た時に各試料容器５０の肩部５１Ｄが露出し、キャップ部５２の外周側は、保持穴３２の外周側の壁部によって保持されないことが理解できるであろう。
【００４５】
次に本発明の試料容器５０の寸法について図７、図８を用いて説明する。図７は、試料容器５０の上面図であり、（１）はキャップ部５２を付けた状態を示し、（２）はキャップ５２部を外した状態を示す。図中の括弧内に示した数字は、曲率半径の寸法（単位ｍｍ）である。図７において、試料容器５０の胴体部５１の外形は、上から見た際に略正三角形をベースにした形状で、胴体部５１の外形位置は、キャップ部５２の外形位置よりも外側に位置し、３つの頂点部５５Ａ、５５Ｂ、５５Ｃと３つの辺部５６Ａ、５６Ｂ、５６Ｃを有する。頂点部５５Ａ、５５Ｂ、５５Ｃは、尖った角ではなく、その角を小さな曲率半径Ｒ１で接続した形状とした。また、辺部５６Ａ、５６Ｂ、５６Ｃは、上から見た際に直線ではなく試料容器５０の外側に凸形状の大きな曲率半径Ｒ２の円弧状とした。
【００４６】
本実施例による試料容器５０は、上から見た際に３つの曲率半径Ｒ１と３つの曲率半径Ｒ２によって形成され、曲率半径Ｒ１、Ｒ２の曲線との接続位置を図中の黒塗りの三角マークで示している。このように、試料容器５０の胴体部５１の３辺（辺部５６Ａ、５６Ｂ、５６Ｃ）を大きな円弧状の面で形成し、頂点部５５Ａ、５５Ｂ、５５Ｃの３ヶ所を小さな円弧状の面とし、試料容器の上から見た状態又は横断面が略正三角形となる、筒状の容器とすることで、大幅な容量増加を図ることができた。尚、試料容器５０の３辺（辺部５６Ａ、５６Ｂ、５６Ｃ）を円弧状ではなく直線状に形成しても良いが、外側にふくらむような円弧状の面で形成することによって、僅かながら容量を増加することができるとともに、遠心分離運転時に内部の試料から受ける内圧に対して強度上有利となる。
【００４７】
図７（２）において、一つの頂点部を挟む辺部５６Ｂ、５６Ｃの接線を延長した交差角θは６０度となる。図中、辺部５６Ａ、５６Ｂの接線、及び、辺部５６Ｃ、５６Ａの接線について図示していないが、胴体部５１の外形は略正三角形であるので、これらの接線の交差角θはすべて６０度である。また、頂点部５５Ａ、５５Ｂ、５５Ｃの中心（図７（１）で矢印で示す位置であって、黒塗りの三角マーク間の中心位置）の間の距離はそれぞれ等しくなる。胴体部５１の上部に設けられた開口部５１Ａは、その半径がＲ５であり、開口部５１Ａの外周側には雄ネジ部５１Ｂが形成され、雄ネジ部５１Ｂの外周側の半径はＲ３である。このように、胴体部５１は外形よりも十分小さい開口部５１Ａを形成したので、開口部５１Ａから辺部５６Ａ〜５６Ｃ、および、頂点部５５Ａ〜５５Ｃに至る肩部５１Ｄが形成される。肩部５１Ｄは、試料容器５０を縦置きした際に、水平になる面である。この肩部５１Ｄが形成されることによって、胴体部５１の強度をさらに高くすることが可能となる。また、肩部５１Ｄを設けたことによって後述するネックサポート部材７０を取り付けやすくなる。
【００４８】
図８は、本実施例に係る試料容器５０の縦断面図であり、各部の寸法（単位ｍｍ）を記入してある。胴体部５１の鉛直部分と肩部５１Ｄとの接合点付近は曲率半径Ｒ６の緩やかな曲面状とされ、胴体部の下方、底面部５１Ｅと胴体部５１の鉛直部分は曲率半径Ｒ７の緩やかな曲面状とされる。さらに、底面部５１Ｅの中央部付近は上方にやや盛り上がった形状であり、その曲率半径Ｒ８は２４０ｍｍ程度とする。このように構成すれば試料容器５０を載置台等に縦置き（図８の状態で置くこと）した際に、底面の下側と載置台が接触する面積が小さくなり、試料容器５０を置いた際に安定する。尚、本実施例で床面の形状が略三角形という意味は、床面との接触部分の面積をいうのでなく、床面の上部、つまり胴体部の内面側の形状をいう。
【００４９】
市販されている円柱形状の試料容器１５０（図２２参照）の寸法は、胴体部１５１の外径（直径）９８ｍｍ、胴体部長が１３３ｍｍであり、試料容量は９００ｍｌであった。本実施例の試料容器５０を従来の円柱形状の試料容器１５０の外径に外接するようにＲ２寸法のみを変化させ、容器高さ、開口部径、外蓋及び内蓋を試料容器１５０と同一とすると、その内容量は１０７５ｍｌとなり、収容できる容量を１９．５％増加させることができる。略三角形形状による容量増加効果とＲ２寸法、容器高さを図８に示したようにすることで従来の公称１０００ｍｌの２０％の容量アップである１２００ｍｌの目標容量を大幅にクリアすることができ、本実施例では約１５００ｍｌの容量を達成することが可能となった。
【００５０】
次に図９を用いて、ネックサポート部材７０を説明する。図９は図１に示したネックサポート部材７０の形状を示す図であり、（１）は斜視図であり、（２）は上面図である。図１に示したように、ネックサポート部材７０は、試料容器５０のキャップ部５２と保持穴３２との間に設置されるもので、試料容器５０のキャップ部５２が遠心力方向へ変形することを防止する作用をする。
【００５１】
遠心分離機１においてロータ３０は高速回転する。本実施例の遠心分離機１においては、キャップ部５２の外周部とロータボディ３１の外周側壁部３１Ｄの間は距離が離れていて、しかもキャップ部５２の外周側を保持する部分がないので、キャップ部５２の遠心荷重によって容器５１の開口部５１Ａ付近、肩部５１Ｄが破損してしまう恐れがある。図２１で示した従来の円筒形の試料容器１５０の場合は、胴体部１５１と蓋１５２の外形が同じであったため、保持穴１３２の壁面で蓋１５２の外周側を保持することができ、このような現象が生じ得なかった。そこで、本実施例においては、キャップ部５２の外周部を支えるために、キャップ部５２と保持穴３２の隙間を埋めるように作用するネックサポート部材７０を設けた。
【００５２】
ネックサポート部材７０は、外形をロータボディ３１の保持穴３２にフィットさせ、保持穴３２との隙間が０．１乃至１ｍｍ程度となるように形状付けられる。また、ネックサポート部材７０の内側には試料容器５０のキャップ部５２の外径よりも０．１乃至１ｍｍ程度大きい蓋挿入穴７０Ａが形成される。ネックサポート部材７０の厚さは、キャップ部５２を支承するに十分な厚さであれば十分であり、必ずしも同じ厚さでなければならないという訳ではない。本実施例ではキャップ部５２の強度も考慮し、キャップ部５２の高さ（厚さ）の５０％程度としている。
【００５３】
ネックサポート部材７０の使用法としては、ロータボディ３１に試料容器５０を装着した後、上方よりキャップ部５２を囲むように肩部５１Ｄ上に載置する。尚、ネックサポート部材７０は、試料容器５０の上にただ置くだけで良い。ネックサポート部材７０を使用することにより、遠心分離時にキャップ部５２が遠心力方向へ変形するのを防止することができる。ネックサポート部材７０の材質は、容器５１の材質と同様に、ポリプロピレンやポリカーボネートなどの熱可塑性プラスチックで製造することができ、インジェクション成形法で容易に製作することが可能である。但し、ネックサポート部材７０は、弾力性のない材質で構成することが重要である。
【００５４】
ネックサポート部材７０は、本来ならキャップ部５２のほぼ外周側の半分（外側）だけを保持すれば本来の目的は達成できるが、本実施例では製造上の容易さから図９（２）のように、試料容器５０とほぼ同じ形状とし、頂点部７１Ａと辺部７１Ｂを有するように構成した。このようにすれば、ネックサポート部材７０を円周方向に３箇所の位置でロータボディ３１の保持穴３２に装着できるので、取り付けが容易になる。尚、ネックサポート部材７０の形状は、図９で示した形状にこだわる必要はなく、種々の変形が可能である。
【００５５】
図１０は、ロータボディ３１に試料容器５０及びネックサポート部材７０を装着した状態を示す上面図である。ロータボディ３１の保持穴３２は、所定のアングルが形成されるので、試料容器５０及びネックサポート部材７０はロータボディ３１に対して鉛直でなく、アングル分だけ斜めに装着されることになる。このように、ネックサポート部材７０を装着した後に、ロータカバー４０をかぶせて遠心分離作業を開始する。
【００５６】
以上、本実施例においては、試料容器５０の横断面形状を非円形として容量を増加させたので、試料容器５０を装着したロータ３０の重量が増大することになる。しかしながら、試料増加とロータ体積減少を質量換算してみると、本発明のロータボディ３１は、試料量を増加しつつ、試料容器保持穴周りの余肉部を削除することができ、また余肉部に試料増加分を収容することができるので、従来形式の同一外径を有するロータ１３１と比較して、ロータの大径化と質量増加を抑制することができる。
【００５７】
次に、図１１〜１５を用いて本実施例の遠心分離機１における遠心分離状況を説明する。図１１は、試料容器５０の上限位置５８まで試料６０を入れた状況を示す。本実施例の試料容器５０では、上限位置５８まで試料６０を入れると１５００ｍｌの容量となる。上限位置５８まで試料をきっちり入れたとしても、内蓋５４と上限位置５８との間には空間５９Ｂができてしまい、この部分に空気が存在することになる。この状態で遠心分離作業を行ったのが図１２で示す断面図である。図１２にはさらに、１５００ｍｌの容量を収容するロータ３０の各部のサイズを記載しており、単位はｍｍである。ロータボディ３１の直径は３５０ｍｍ以上４５０ｍｍ以下であることが好ましく、本実施例では最太部が３９７ｍｍである。ロータボディ３１の高さは２００ｍｍ以上２５０ｍｍ以下であることが好ましく、本実施例では高さが２２５ｍｍである。また、ロータボディ３１の開口部の直径は２７６ｍｍである。試料容器５０のアングル角θは２３度である。試料容器５０間の最内周部分間の距離は５２．２ｍｍであり、ネックサポート部材７０間の最内周部分間の距離は３２．７ｍｍである。このサイズを有するロータ３０は、収容されるチャンバ３（図１参照）の大きさによって制限されるが、本実施例の場合、チャンバ３の内側の直径は４３０ｍｍ、内側の最大高さは２７６ｍｍである。
【００５８】
ロータ３０の回転時には、図１２に示すように遠心力によって試料６０は外周側に移動する。図１２に示すロータ３０の縦断面図は、目標回転数で回転中のロータ３０の状態を示すもので、試料６０の液面６１は遠心力により鉛直方向になる。また、試料容器５０の内部の空気が移動し、その結果、液面６１の内周側には移動した空気が存在する空間６２ができることになる。試料６０に遠心荷重が加わると、試料容器５１の各部には液圧により図１２の右側に複数の矢印で記載したような遠心荷重による圧力がかかる。このとき、内蓋５４のスカート部５４Ｂは自身の遠心荷重とこの圧力により外周方向に変形するので、胴体部５１の開口部５１Ａの内面に強く密着させることができる。また、内蓋５４の一部に形成されたツバ部５４Ｃと外蓋５３は自身にかかる遠心荷重によりＯリング５７を胴体部５１側に押し付けるように変形するので、Ｏリング５７は内蓋５４及試料容器の開口部５１Ａに対して密着するので、試料６０がキャップ部５２から外部に漏れることはない。
【００５９】
試料容器５０の外周側には、液体が容器の外部に押し出されるような力がかかる。一方、空間６２においては、試料容器５０の壁部が外側に遠心力により押しだされるような方向の荷重がかかる。通常、この試料容器５０の壁部にかかる遠心荷重が大きくなると、最悪の場合は試料容器５０が破壊されることになる。しかしながら、本実施例においては、この荷重がかかる試料容器５０の部分が内周側の頂点部付近になり、その頂点部は小さい曲率半径Ｒ１で構成されており、剛性が高くかつエッジが無いため応力集中も無く、遠心荷重に抗する力が強い。また、試料容器５０の開口部５１Ａは円形であり、しかも、キャップ部５２を取り付けるために内側に絞りこまれ、肩部５１Ｄが形成される。従って、本実施例の試料容器５０においては、特に負荷のかかる部分である空間６２の位置する部分の剛性が高くなっているので、容量を増加させつつ試料容器の強度を増加させることが可能になり、結果として耐久性に優れた試料容器５０を実現することができる。
【００６０】
図１３は図１２のＡ−Ａ部の断面図である。図１３において理解できるように液面６１は図の位置にでき、空間６２はその内周側にできる。従って、試料容器５０の胴体部５１内の空間６２に位置する頂点部５５Ａには、遠心力によって発生する液圧から頂点部５５Ａに作用する、頂点部５５Ａを膨らませるような力が働かないため、頂点部５５Ａを胴体部５１内側に変形させる力（荷重）が加わる。そのため、空間６２に位置する頂点部５５Ａは自身の剛性のみで遠心荷重に耐えることになる。この頂点部の曲率半径は、横断面図でみても従来の円筒形の試料容器１５０の曲率半径に比べて小さいので、格段に強度が高い。さらに、頂点部５５を曲率半径Ｒ１（半円形）で形成することにより、エッジが無くなり応力集中も防げる。
【００６１】
図１４は、本実施例による試料容器５０の胴体部５１の形状と、従来の円筒形の試料容器１５０の胴体部１５１の形状６８の位置関係を比較するための図である。保持穴３２の底部の外側輪郭を細かい点線３２で示す。また、形状６８は間隔の広い点線で示している。本実施例に係る胴体部５１の断面形状（但し、図１２のＡ−Ａ部の断面なので、試料容器５０の中心線３５（図２参照）と垂直な断面でなく、ロータ３０の回転軸と垂直な断面である）は、略三角形状である。点線で示す楕円形の形状６８は、従来の円柱形試料容器の形状である。従来の胴体部１５１の形状６８と本発明の試料容器５０の間の斜線部が試料量増加分であり、この部分は金属であるとそれが余肉スペース６７となる。また、余肉スペース６７は、ロータボディ３１の保持穴３２の質量減少分に相当する面積を表してもいる。試料容器５０および保持穴３２を略三角形状とすることで、従来の円柱形状の試料容器１５０を利用する際に、余肉となってロータ自体の質量を大きくし、また、ロータ自体に加わる遠心荷重を大きくしていた部分である余肉スペース６７を削除することができる。この結果、ロータ３１を大径化することなく試料の処理容量を増加させることができ、他方で、ロータ３０の質量を減少せしめることが可能となる。
【００６２】
次に図１５を用いて保持穴３２の水平面断面（図１２のＡ−Ａ部の断面）形状と、遠心力がかかる方向との関係を説明する。保持穴３２に収容される胴体部５１の内周側の頂点部５５Ａの中心と、ロータボディ３１の中心穴を通る仮想線６９を引いた際に、仮想線６９と垂直に胴体部５１の内壁までの距離、つまり横幅ａ１〜ａ８を見ると、最内周側の点から外周側に行くに従ってその幅が順々に広くなる。これは、仮想線６９を基準に見ると内周側から少なくとも半分以上、本実施例では２／３を超えた６８％の位置まで幅が広がることとなる。このような遠心分離の方向に行くに従って横方向に広がる試料容器５１は、効率的かつ高精度な遠心分離を行うのに役に立つ。つまり、粒子の容器壁に沿って移動することがほとんどないので、粒子がスムーズに移動することができ、遠心時間の短縮ができ、さらに、粒子の比重のそろったバンドが短時間に綺麗にできる。
【００６３】
この状態をさらに説明するのが図１６である。図１６は、本発明の試料容器５０と従来の円形の試料容器１５０による遠心分離状態を示す図であり、発明の理解のために模式的に粒子を大きく描いている。また、ロータの大きさ（図中の半径Ｒ１６に関係）と、θ０とθ１を同じ角度で図示している。左側の楕円で示す横断面が試料容器１５０の胴体部１５１を示し、右側のおにぎり型の略三角形の横断が本実施例による試料容器５０の胴体部５１を示す。遠心分離作業においては、試料容器の胴体部１５１、５１中に存在する粒子が、ロータの回転に伴う遠心力により外周側に移動する。試料容器１５０側の回転中心位置を示すのが点７７であり、試料容器５０側の回転中心位置を示すのが点７８である。点７８は図４及び５で示すネジ穴３１Ｈの位置と一致する。
【００６４】
左側に示す従来の試料容器においては、内周側に位置する粒子７２Ａは、ロータの回転によって外周側に移動し、粒子７２Ｂの位置を通り、さらに外周側の粒子７２Ｃの位置にまで移動する。一方、試料容器１５０の円周方向側面付近の粒子７３Ａは、同様に粒子７３Ｂの位置まで移動して、試料容器１５０の壁にぶつかり、壁に沿って粒子７３Ｃ、７３Ｄのように移動する。このように試料内に含まれる密度の高い粒子（重い粒子）が外周側に移動することにより、ペレット７４として蓄積する。
【００６５】
右側に示す本実施例に係る試料容器においては、内周側に位置する粒子７５Ａは、ロータの回転によって外周側に移動し、粒子７５Ｂの位置を通り、さらに外周側の粒子７５Ｃの位置にまで移動する。一方、試料容器５０の円周方向側面付近の粒子７６Ａは、同様に粒子７６Ｂ、７６Ｃの位置まで移動して、試料容器５０の壁にぶつかり、壁に沿って粒子７６Ｄのように移動する。このように試料内に含まれる密度の高い粒子（重い粒子）が外周側に移動することにより、ペレット７７として蓄積する。
【００６６】
ここで両者を比較してみると、従来の試料容器５０は円形の壁を有するので、粒子７３Ｂ〜７３Ｄの位置で壁に沿って真ん中に集まるので粒子が壁との摩擦によって動きにくいため、長時間遠心分離する必要がある。一方、本実施例のように試料容器５０が略三角形だと、粒子７６Ｃの壁に当たる度合いが格段に少ない。壁に沿って移動する粒子があったとしても、壁に沿って移動する距離が少なくなるので、遠心分離時間が短くてすみ、同一の試料を分離する場合であれば、遠心分離効果が良くなる。
【００６７】
遠心分離作業をした後に、試料容器５０内に沈殿したペレット７７を取り出すのに、容器を横にして作業をすることも多い。図１６は、本実施例の試料容器５０のキャップ部５２を取り外し、胴体部５１を載置面６５に横置きした状態を示す。図では、沈殿したペレット７７を図示していないが、横にする際に、ペレット７７がたまっている辺部が下になった状態で床置きできる。この際、胴体部５１の横断面形状が略三角形なので、試料容器５０がころがることがないので、載置面６５上で安定して作業ができるので、作業性がよい。特に、ペレットを掻き出して他の容器に移す場合も、胴体部５１を横にした方が掻き出しやすいので有利である。試料容器５０が転がらないようにするためには、辺部５６Ａ、５６Ｂ、５６Ｃの曲率半径Ｒ２を１７０ｍｍ以上とすることが好ましい。
【００６８】
以上説明したように、本実施例によるロータ３０と試料容器５０を用いることによって、多くの容量の試料を一度に処理することができる。また、本実施例の試料容器５０では外周方向に向かうに従って広がる構造なので、壁付近の粒子の壁面に達する位置がより外周に近くなり、粒子が壁面に沿って移動する際に受ける摩擦の影響を少なくすることができる。さらに、試料容器５０の胴体部５１の外形を丸でなく略三角形にしたので、作業者が片手で胴体部５１を掴み、もう一方の手でキャップ部５２を回す際も、回しやすいという効果が得られる。特に、遠心分離作業後は、ロータ室４が冷やされて試料も冷えていることが多く、取り出した試料容器５０に水滴が付くことがある。しかし、濡れた試料容器５０であっても、３ヶ所の頂点部５５Ａ、５５Ｂ、５５Ｃにより胴体部５１をつかみやすいというメリットがある。
【実施例２】
【００６９】
次に図１８を用いて、本発明の第２の実施例を説明する。図１８は、ロータ８０に形成された保持穴８２の間隔を詰めて、６個の試料容器５０を収容できるようにしたものである。このように構成することにより、隣り合う保持穴８２どうしの間隔がさらに詰まり、無駄なスペースが少なくなる。尚、第２の実施例による試料容器５０の取り付けアングル角は、図１２より少なくするのが好ましく１５度以上２０度未満とすることが良い。本実施例では１７度に設定して試料容器５０をやや立て気味に装着するようにして、装着時及び脱着時の隣接する試料容器５０への干渉を防止している。この結果、ロータ８０の最太部の直径が４３１ｍｍの場合、対向するネックサポート部材７０間の最内周側の距離は図中に示すように１０４．９ｍｍ程度となる。このように、第２の実施例によれば、１つのロータ８０に容量１５００ｍｌの試料容器５０を６本装着可能に構成したので、１回の遠心分離作業において９リットルもの試料を遠心分離することができる。
【実施例３】
【００７０】
次に図１９を用いて本願発明の第３の実施例に係る試料容器９０を説明する。試料容器９０は、上からみた形状を略扇形としたものであって、図中下側がロータの回転中心となるように配置される。図１９（１）において試料容器９０は、内周側に位置する第１の頂点部９３Ａの角度を広げると共に、第１の頂点部９３Ａを一つの曲率半径で構成するのではなく、２つの曲率半径９３ＡＡ、９３ＡＣとそれらを接続する辺部９３ＡＢで構成した。辺部９３ＡＢを形成したのは、ロータの回転軸側にぎりぎり接近させて装着するためである。辺部９３ＡＢの輪郭は、直線状であっても緩やかな曲線状であっても良い。
【００７１】
第１の頂点部９３Ａの両側に接続される辺部９４Ａ、９４Ｂは、本実施例では平面状に構成しているが、緩やかな曲面状としても良い。外周部に位置する辺部９４Ｃは、外側に緩やかなＲを有する曲面で構成され、辺部９４Ｃの両側に位置する第２の頂点部９３Ｂ、第３の頂点部９３Ｃは、キャップ部９２の外形の曲率半径よりも小さい曲率半径を有する曲面で形成される。
【００７２】
図１９（２）は、試料容器９０の斜視図である。本実施例による試料容器９０は、ロータに４つ装着するのに最適な形状に構成した。尚、試料容器９０を用いる場合は、ロータの保持穴に装着する方向は特定の一方向だけに限られてしまうが、この限られるというデメリットの代わりに、限られたロータの容積の中で最大限の試料容器容量を達成できるというメリットを得ることができる。また、試料容器９０を用いることによってロータ形状の扁平度合いを高めることができ、回転時の安定性を向上させることができる。
【実施例４】
【００７３】
次に図２０を用いて本願発明の第４の実施例に係る試料容器９５を説明する。試料容器９５は、上からみた形状を略二等辺三角形としたものであって、図中下側がロータの回転中心となるように配置される。図２０（１）において試料容器９５は、内周側に位置する第１の頂点部９８Ａの角度を狭めるようにし、その両側に接続される辺部９９Ａ、９９Ｂの接線がなす内角を５２度とした。辺部９９Ａ、９９Ｂはきわめて緩やかな曲面状に構成しているが、平面状としても良い。外周部に位置する辺部９９Ｃは、外側に緩やかなＲを有する曲面で構成され、辺部９９Ｃの両側に位置する第２の頂点部９８Ｂ、９８Ｃは、キャップ部９７の外形の曲率半径よりも小さい曲率半径を有する曲面で形成される。
【００７４】
図２０（２）は、試料容器９５の斜視図であり、試料容器９５はロータに６つ装着させることができ、その場合の図１２で示すアングル角θと同様にθ＝２３度くらいに設定することができる。試料容器９５を用いる場合は、ロータの保持穴に装着する方向は特定の一方向だけに限られてしまうが、この限られるというデメリットの替わりに、限られたロータの容積の中で最大限の試料容器容量を達成することができる。本実施例では、内周側に位置する頂点部９８Ａの角度を６０度未満、具体的には５２度にしたので、円周方向に６個以上配置できる遠心分離機用のロータを実現できる。
【００７５】
以上、本発明の実施例によれば、試料容器の底部の外周部分はロータの外半径と互いに曲線的平行を保つように設定して保持穴のロータに対する位置関係を有効に利用しているので、これによりロータの余肉部の効果的な削除を達成すると共に、遠心分離の処理量増加を図ることが可能となる。また、横断面形状を略正三角形状にした試料容器により、収容できる試料量を増加したにも関わらず、ロータにおける隣り合う保持穴の間隔があまり減少しないので、ロータの強度保持上も有利である。
【００７６】
更に、本発明の構造であれば試料容器を保持する穴をロータと同一加工により形成できる。一般に、円筒形でない保持穴を実現するために、円筒穴に樹脂等で製造されたアダプタ等を介して容器を保持するように構成するが、本実施例によるロータボディでは、アダプタの追加は不要であり、部品点数の少ない比較的安価な遠心分離機用のロータを提供することができる。
【００７７】
尚、試料容器の胴体部を略正三角形とすることは、ロータに対して挿入する向きが３ヶ所あるので、遠心分離時に空間６２に曝される頂点部、及び、ペレットが集まる辺部が特定の頂点部、辺部に偏ることがないので、繰り返し多数回使用する際にも、特定の部分だけが劣化してしまうという問題は生じにくい。
【００７８】
さらに、試料容器の頂点部の曲率半径は比較的小さい寸法となっているので、この部の剛性が非常に高く、遠心時の試料量が少なくロータの中心向き側の内部に空気層が多くある状態で遠心分離運転をしたとしても、強度上有利である。
【００７９】
以上説明した本実施例を実現するに当たって、容量増大に伴うロータにかかる遠心荷重へのロータ自身の強度対策と、モータの強化を除き、遠心分離機本体側に大きな変更を加えることが無く、ロータと試料容器を変えるだけで比較的容易に大容量化を実現することができる。
【００８０】
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、上述の実施例ではロータを一体成型で製造したが、別体製造であっても良い。また、容器が保持される保持穴を画成する部材を、ロータ本体とは別部材のアダプタで構成し、アダプタをロータ本体から着脱可能に構成しても良い。
【００８１】
さらに、本実施例では略三角形の横断面形状を有する試料容器を実現したが、三角形だけにこだわらず、５角形、７角形等の、奇数角形の形状をベースとした試料容器としても同様に実現できる。また、四角形であっても、図１９のように内周側の辺の長さが短く、外周側の辺の長さが長く、これらを結ぶ辺の間隔が外周側に広がるように構成すれば、同様の効果が得られる。
【符号の説明】
【００８２】
１ 遠心分離機 ２ 筐体 ２Ａ 仕切り板 ２Ｂ 防護壁
３ チャンバ ３Ｂ （チャンバの）孔 ４ ロータ室
５ 駆動部 ６ ハウジング ６Ａ 軸支持部 ７ モータ
７Ａ （モータの）回転軸 ８ ダンパ ９ 断熱部
１０ ドア １２ 駆動軸部 １３ 操作・表示部
３０ ロータ ３１ ロータボディ
３１Ａ 駆動軸穴 ３１Ｂ 内周側壁部 ３１Ｃ 底部
３１Ｄ 外周側壁部 ３１Ｅ 液封環状溝 ３１Ｆ 開口部
３１Ｇ えぐり部（減肉部） ３１Ｈ ネジ穴
３２ 保持穴 ３２Ａ （保持穴の）底部想像線
４０ ロータカバー ４１ ハンドル
５０ 試料容器 ５１ 胴体部 ５１Ａ 開口部 ５１Ｂ 雄ネジ部
５１Ｃ 絞り部 ５１Ｄ （試料容器の）肩部
５２ キャップ部 ５２Ｂ 雌ネジ部 ５３ 外蓋
５３Ａ （取り出し用）貫通穴 ５３Ｂ スベリ防止用の突起
５４ 内蓋 ５４Ａ 凸部 ５４Ｂ スカート部 ５１Ｃ ツバ部
５５Ａ、５５Ｂ、５５Ｃ 頂点部 ５６Ａ、５６Ｂ、５６Ｃ 辺部
５７ Ｏリング ５８ 上限位置 ５９Ａ、５９Ｂ 空間
６０ 試料 ６１ 液面 ６２ 空間
６５ 載置面 ６７ 余肉スペース ６８ 円柱状試料容器外径想像線
７０ ネックサポート部材 ７０Ａ 蓋挿入穴 ７０Ｂ 外周部
７０Ｃ 平面部 ７１Ａ 頂点部 ７１Ｂ 辺部
７４、７７ ペレット ８０ ロータ ８１ ロータボディ
８２ 保持穴 ９０ 試料容器 ９１ 胴体部 ９５ 試料容器
９６ 胴体部 １１２ 駆動部
１３０ ロータ １３１ ロータボディ １３１Ａ 駆動軸穴
１３２ 保持穴 １４０ ロータカバー １４１ ハンドル
１５０ 試料容器 １５１ 胴体部 １５２ 蓋
１５２Ａ 貫通穴
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医学、薬学、遺伝子工学、化学工業、食品製造、医薬品製造等の分野で使用されている遠心分離機に関し、一度に処理できる液体試料の量を増加することができるアングルロータを有する遠心分離機用の試料容器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液体試料の分離に使用される遠心分離機は、液体試料を収容した複数の試料容器を円周上に均等配置された試料容器保持穴に保持するロータと、ロータをロータ室内で回転駆動するモータなどの駆動手段を備え、ロータ室内で大気圧下または減圧下でロータを高速回転することによって試料容器内の液体試料を遠心分離して目的物を収集するものである。本発明で主に対象とする遠心分離機は、最高回転速度が５，０００〜３０，０００ｒｐｍ程度であって、用途に応じて種々の仕様のロータが使用できるものである。
【０００３】
液体試料としては、血液成分、菌体やウイルスなどの培養液、ＤＮＡやＲＮＡを含む液体等の生体成分、ポリマー懸濁液、インク、或いは食品用加工液体など様々なものがある。これらの液体試料は研究、実験、検査、製造等の工程において、様々な目的で遠心分離されている。
【０００４】
遠心分離機用のロータは、例えば特許文献１にて知られている。図２１に従来のアングル式のロータ１３０の側面図を示し、左半分にその断面を示す。図２１において、ロータ１３０には、複数の試料容器用の保持穴１３２（図２１には１ヶ所のみ図示）が円周に沿って等角度ピッチで形成され、各保持穴１３２には、液体試料が注入された試料容器１５０が挿入される。ロータ１３０の上面開口部にはロータカバー１４０が取り付けられ、ロータカバー１４０がハンドル１４１によってロータボディ１３１に固定されることによってロータ１３０内が密閉される。また、ロータボディ１３１の中心軸下部には駆動軸穴１３１Ａが形成され、この駆動軸穴１３１Ａは、遠心分離機の駆動軸部（図示せず）に接続されている駆動部１１２に装着され、ロータ１３０は、駆動手段によって所定の速度で回転される。
【０００５】
図２２は、特許文献２にて知られている、従来のロータボディ１３１の保持穴１３２に装着される試料容器１５０の形状を示す斜視図である。通常、蓋付きの試料容器を用いる遠心分離機においては、試料容器１５０の胴体部１５１が円柱形状である。胴体部１５１の上部には、ねじ込み式の蓋１５２が取り付けられ、液体試料を密封する。蓋１５２は、外蓋と内蓋により構成される。通常、試料容器１５０は、ポリプロピレン、ポリカーボネ―ト、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート等のプラスチック材料を用いた成形品となっており、何度も再使用される場合が多い。胴体部１５１及び蓋１５２の横断面形状は正円形であり、ロータ１３０の保持穴１３２に挿入する際に、試料容器１５１の長手方向中心軸を基準にした回転位置を気にする事なく、任意の位置にて装着することができる。ここで、「横断面」とは、試料容器の上下方向に対して垂直な面で切った断面をいう。
【０００６】
アングル式のロータ１３０に使用される蓋付きの試料容器１５０は、用途に応じて容量が２ｍｌ／本程度〜１，０００ｍｌ／本までのものが実用化されている。また、ロータ１３０に形成される試料容器用の保持穴１３２の本数は、４本／ロータ〜２０本／ロータ程度まで各種ある。ロータ１３０は、一般的には軽量で高強度なアルミニウム合金、チタン合金、或いはカーボンファイバー複合材料等を用いて製作される。これらのロータ１３０は、例えば容量が３００ｍｌの試料容器を６本収容できるロータ（以下「３００ｍｌ×６本」と称す）、５００ｍｌ×６本のロータ、或いは１，０００ｍｌ×４〜６本等の大容量形アングルロータが市販されており、時代の変遷と共に試料容器の大容量化が進んできている。また、試料容器の大容量化に伴い、ロータボディの大きさも大きくなっている。例えば、試料容器容量が３００〜１，０００ｍｌのロータは、ロータボディの最大直径が概ね直径３００ｍｍを超えるサイズとなる。
【０００７】
ところで、遠心分離機へのロータの着脱は作業者が行うが、出願人を含む遠心分離機の製造業者は、ロータの構造上の工夫によって、ロータの軽量化や操作性の向上に努めてきた。さらに、試料容器の大型化により一度に遠心分離できる試料容量の増加を図ってきた。近年では、１，０００ｍｌ×４本の大容量形のアングル型のロータを使った遠心分離機が広く使われている。また、試料容器は、特許文献２に開示されたような蓋付きであって、蓋１５２に取り出し用の貫通穴１５２Ａが形成され、試料容器の取り出しを容易にすると共に、遠心分離中に試料が漏れないような試料容器が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−１１９６４９号公報
【特許文献２】特開２００４−２９０７４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
一般に遠心分離工程で液体試料から目的物の収集を効率良く行うためには、ロータの回転速度を増加させて液体試料に与える遠心加速度を大きくし、遠心効果を高めて目的物を早く沈降させたり、回収率を向上させるとともに、一度に処理することができる試料量を増やすようにする。また、遠心分離作業に要するコストの低減は、試料容器、ロータを含む遠心分離機を安価に構成することはもとより、一度に遠心分離処理できる試料量を増加させることによって、出来高を向上させることも重要である。
【００１０】
一度に多量の液体試料を遠心分離するためには、ロータに用いられる試料容器の本数の増加や、各試料容器の容量を増加させることが効果的である。しかしながら、従来の円柱形の試料容器のまま容量を増加させるには、胴体部１５１の外径を大きくしたり、その高さを高くする必要があり、それによってロータの試料容器の保持穴が隣接する保持穴と干渉するので、保持穴の配置位置を回転中心から半径方向遠方（外周側）にずらす必要がある。その結果、ロータ自体が大径化して質量が増加することになり、作業者によるロータの持ち運び性や遠心分離機への着脱性が悪くなる。
【００１１】
また、ロータの大径化は、遠心分離機で高速回転する際の空気抵抗（風損）の増大につながるため、対策として遠心機の駆動装置の高出力化、ロータを冷却するための冷却装置部の大出力化が必要となる。さらに、ロータの大径化に伴う遠心分離機のロータ室（チャンバ）の大形化を図る必要が生じ、遠心分離機の設置面積が大きくなり、遠心分離機の価格が上昇するといった問題が生ずる。
【００１２】
発明者らはこれらの問題を解決する過程で、円柱形の試料容器を配したロータを上方から見て、隣り合う試料容器の保持穴間に、重量増加の原因となるロータの構成材部分（以下、「余肉」と称す）が存在することに着目し、これら余肉の部分を出来るだけ少なくする改良を試みた。また、この改良の過程で、ロータの外周近傍の余肉部はロータ質量増加の一因となり、この部に加わる遠心荷重によってロータの強度を低下させる要因になることを見いだした。
【００１３】
本発明は上記背景に鑑みてなされたもので、その目的は、ロータの大径化及び重量増加を抑制しつつ、一度に遠心分離できる試料の量を増大させることができる遠心分離機用試料容器を提供することにある。
【００１４】
本発明の他の目的は、遠心分離特性を向上させて、短時間で効率良く作業を行うことができる遠心分離機用試料容器を提供することにある。
【００１５】
本発明のさらに他の目的は、大容量で使い勝手の良い試料容器を装着できる遠心分離機用試料容器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
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。
【００１７】
本発明の一つの特徴によれば、試料を収納可能な胴体部と、胴体部に装着可能なキャップ部を備えた試料用容器であって、胴体部は上から見て略三角形の外形を持ち、上方に円形の開口部を有し、開口部に、密閉部材を介してキャップ部をねじ式で着脱可能に構成し、胴体部の第１の頂点部の中心から第２の頂点部の中心までの距離、及び、第１の頂点部から第３の頂点部までの距離が等距離になるように胴体部の外形を設定し、第１の頂点部を挟む２つの辺部の接線が成す角度は４５度以上９０度未満であり、第１の頂点部が、上から見た際に第１の曲率半径（Ｒ１）をもって形成され、各頂点部間の辺部が、上から見た際に外側に緩やかに第２の曲率半径（Ｒ２）を有する円弧状に構成した。また、上から見た際に、胴体部の外形位置は、キャップ部の外形位置よりも外側にあるように構成し、胴体部が蓋よりも太くなる非円筒形の形状とした。
【００１８】
本発明の他の特徴によれば、第１乃至第３の頂点部を挟む２つの辺部の接線が成す角度を６０度として、各頂点部の中心間の距離が等しい略正三角形の形状とする。開口部は、第３の曲率半径（Ｒ３）を有し、各曲率半径は、Ｒ１＜Ｒ3＜Ｒ2の関係となるように構成される。第２の曲率半径（Ｒ２）は、第３の曲率半径（Ｒ３）の３倍以上とし、第２の曲率半径（Ｒ２）を１７０ｍｍ以上とすると好ましい。
【００１９】
本発明のさらに他の特徴によれば、試料容器は、開口部から各頂点部に接続する肩部を有するように構成する。また、第１の頂点部を挟む２つの辺部の接線が成す角度を６０度未満にして、第２の頂点部から第３の頂点部までの距離が、第１の頂点部から第２及び第３の頂点部までの距離よりも短く構成しても良い。このように構成した試料容器は、高さ１９０ｍｍ以下、キャップ部の直径１００ｍｍ以内としながら、試料容器の容量として１５００ｍｌ以上とする。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１の発明によれば、略三角形の胴体部の第１の頂点部の中心から第２の頂点部の中心までの距離、及び、第１の頂点部から第３の頂点部までの距離が等距離になるように胴体部の外形を設定し、第１の頂点部が上から見た際に第１の曲率半径（Ｒ１）をもって形成され、各頂点部間の辺部が、上から見た際に外側に緩やかに第２の曲率半径（Ｒ２）を有する円弧状に構成されるので、従来の円柱形形状の試料容器に比較して、より多くの試料を収容することができる試料容器を実現できる。また、胴体部を複数の曲率半径の形状を組み合わせて構成するので、試料容器の強度を向上させることができる。
【００２１】
請求項２の発明によれば、上から見た際に、胴体部の外形位置は、キャップ部の外形位置よりも外側にあるので、キャップ部よりも太い径の胴体部とすることができ、しかも胴体部の外形は非円筒形であるので、試料容器の容量の増大をはかれるだけでなく、遠心分離機用ロータに効率的に配置させることができる。
【００２２】
請求項３の発明によれば、第１乃至第３の頂点部を挟む２つの辺部の接線が成す角度が６０度であり、各頂点部の中心間の距離が等しい、いわゆる略正三角形の胴体部を有するので、試料容器をロータの保持穴に固定する位置は１箇所に限定されずに装着しやすい試料容器を実現できる。また、固定する位置が３箇所あることになるので、特定部分の劣化を押さえた耐久性に優れた試料容器を実現できる。
【００２３】
請求項４の発明によれば、開口部は、第３の曲率半径（Ｒ３）を有し、各曲率半径は、Ｒ１＜Ｒ3＜Ｒ２の関係となるように構成されるので、頂点部の曲率半径Ｒ１は従来の円筒形状の試料容器の半径よりも小さく、強度的に優れた試料容器を実現することができる。
【００２４】
請求項５の発明によれば、第２の曲率半径（Ｒ２）は、第３の曲率半径（Ｒ３）の３倍以上であるので、平面で構成するよりも容器の容量が増え、かつ曲面により強度を増すことができる。
【００２５】
請求項６の発明によれば、第２の曲率半径（Ｒ２）は１７０ｍｍ以上であるので、試料容器を横置きする、つまり辺部を下して置くような場合でも試料容器が転がることが無く安定して横置きできる試料容器を実現できる。
【００２６】
請求項７の発明によれば、試料容器は、開口部から各頂点部に接続する肩部を有するように形成されるので、肩部にネックサポート部材を取り付けることが容易な試料容器を実現できる。また、肩部を有することにより剛性をより高めた試料容器を実現できる。
【００２７】
請求項８の発明によれば、第１の頂点部を挟む２つの辺部の接線が成す角度が６０度未満であり、第２の頂点部から第３の頂点部までの距離が、第１の頂点部から第２及び第３の頂点部までの距離よりも短いので、ロータの円周方向に６個以上配置することができる試料容器を実現できる。
【００２８】
請求項９の発明によれば、試料容器の高さは１９０ｍｍ以下であり、キャップ部の直径が１００ｍｍ以内であり、試料容器の容量が１５００ｍｌ以上であるので、限られた外寸内であって、ロータに配置できる領域内で最大限の容量を確保することができる試料容器を実現できる。
【００２９】
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】
【００３０】
【図１】本発明の実施例に係る遠心分離機１の正面図であり一部にその断面を示す。
【図２】本発明の実施例におけるロータ３０の縦断面図である。
【図３】本発明の実施例に係る試料容器５０の外観を示す斜視図である。
【図４】本発明の実施例に係るロータボディ３１の斜視図である。
【図５】本発明の実施例に係るロータボディ３１の上面図である。
【図６】本発明の実施例に係るロータボディ３１に試料容器５０を装着した状態の上面図である。
【図７】本発明の実施例に係る試料容器５０の上面図であり、（１）はキャップ部５２を付けた状態を示し、（２）はキャップ部５２を外した状態を示す。
【図８】本発明の実施例に係る試料容器５０の縦断面図である。
【図９】図２のネックサポート部材７０の形状を示す図であり、（１）は斜視図であり、（２）は上面図である。
【図１０】本発明の実施例に係るロータボディ３１に試料容器５０及びネックサポート部材７０を装着した状態を示す上面図である。
【図１１】本発明の実施例に係る試料容器５０の縦断面図であり、試料を最大容量入れた状態を示す。
【図１２】本発明の実施例におけるロータ３０の縦断面図である。
【図１３】図１２のＡ−Ａ部の断面図である。
【図１４】本実施例による試料容器５０の胴体部５１の形状と、従来の円筒形の試料容器１５０の胴体部１５１の形状６８との位置関係を比較するための図である。
【図１５】図１２のＡ−Ａ部の断面における保持穴３２の水平面断面形状と、遠心力がかかる方向との関係を示す図である。
【図１６】本発明の試料容器と従来の円形の試料容器による遠心分離状態を示す模式図である。
【図１７】本発明の実施例に係る試料容器５０を横に置いた状態を示す図である。
【図１８】本発明の第２の実施例に係るロータ８０に試料容器５０及びネックサポート部材７０を装着した状態の上面図である。
【図１９】本発明の第３の実施例に係る試料容器９０を示す図で、（１）は上面図、（２）は斜視図である。
【図２０】本発明の第４の実施例に係る試料容器９５を示す図で、（１）は上面図、（２）は斜視図である。
【図２１】従来のアングル式のロータ１３０の側面図を示し、左半分にその断面を示す図である。
【図２２】従来の試料容器１５０の形状を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００３１】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。なお、以下の図において、同一の部分には同一の符号を付し、繰り返しの説明は省略する。また、本明細書においては、遠心分離機の上下左右の方向は図１に示す方向であるとし、試料容器の上下方向は図３に示す方向であるとして説明する。
【００３２】
図１は本発明の遠心分離機１の正面図であり、一部を断面で示す図である。遠心分離機１は、矩形箱型の筐体２を備え、筐体２の内部には水平な仕切り板２Ａによって上下２段の空間に仕切られる。仕切られた上段の空間には、上面が開口する円筒状のチャンバ３が設けられる。チャンバ３の外周部には図示しない冷媒循環用パイプが接着され、遠心分離機１内に設けられた図示しない冷却機から供給される冷媒を流すことによりチャンバ３の内部空間、即ち、ロータ室４を冷却する。チャンバ３の周囲は断熱材９と防護壁２Ｂが設けられる。チャンバ３の上側には、開閉可能なドア１０が設けられ、ドア１０を閉じることによってロータ室４が密閉される、このロータ室４内にはロータ３０が収容される。筐体２の上部、右側には操作・表示部１３が設けられる。
【００３３】
筐体２内の仕切り板２Ａによって仕切られた下段には、駆動部５が仕切り板２Ａに取付けられる。駆動部５はモータハウジング６を含み、モータハウジング６の内部には駆動源としての電気式のモータ７が設けられる。モータハウジング６は、ダンパ８を介して仕切り板２Ａに固定される。モータハウジング６の上方側には軸支持部６Ａがチャンバ３の底部に設けられた穴３Ｂを貫通してロータ室４内に達するように配置される。また、モータ７の回転軸７Ａは、軸支持部６Ａにより回転可能に支持され、ロータ室４内にまで上方に延びる。回転軸７Ａの上端部には駆動軸部１２が設けられ、駆動軸部１２にはロータ３０の駆動軸穴３１Ａが固定される。ロータ３０が、駆動軸部１２に対して着脱可能に構成しつつ、モータ７によってロータ３０が回転される。通常、使用する試料容器に応じた保持穴を有するロータ３０を選択して装着する。ロータ３０に形成された試料容器の保持穴３２には、試料を充填した試料容器５０が装着される。
【００３４】
次に、本発明のロータと試料容器を図２及び図３を用いて説明する。図２は図１のロータ３０の縦断面図である。ロータ３０には、複数の試料容器用の保持穴３２が円周方向に等角度ピッチで形成される。各保持穴３２には、液体試料が注入された試料容器５０が装着される。ロータ３０の上側には、遠心分離中に万一試料容器５０から試料が漏れた場合にロータ３０からの液漏れを防ぐための液封環状溝３１Ｅが設けられ、その上部に開口部３１Ｆが形成される。開口部３１Ｆにはロータカバー４０が取り付けられ、このロータカバー４０がハンドル４１によってロータボディ３１にねじ締結されることによってロータ３０内が密閉される。ロータボディ３１の中心軸下方には、駆動部５の駆動軸部１２に装着するための駆動軸穴３１Ａが形成される。駆動軸穴３１Ａは、駆動軸部１２に対して相対的に回転不能なように固定されることが重要であり、遠心分離機の分野で公知の固定方法を用いて装着できる。この装着方法によりロータ３０は、モータ７によって所定速度で回転駆動される。
【００３５】
試料容器５０は上部に開口部５１Ａを有し、その開口部５１Ａにキャップ部５２が取り付けられる。キャップ部５２は外蓋５３と内蓋５４によって構成され、キャップ部５２をねじ締めすることによって開口部５１Ａを密閉する。本実施例で特徴的なことは、試料容器５０の上下方向の中心線３５から垂直方向に、容器の内周側の側壁までの距離Ｌ１が、中心線３５から容器の外周側の側壁までの距離Ｌ２よりも大分大きいことである。一方、開口部５１Ａにおいては、中心線３５から開口部内側までの距離Ｃ１と外側までの距離Ｃ２は等しい。尚、これら距離Ｌ１、Ｌ２、Ｃ１、Ｃ２は、中心線３５から垂直方向に測定するものとする。また、中心線３５とは、キャップ部５２の中心位置又は開口部５１Ａを通る線である。尚、中心線３５は、試料容器５０の底面の中心位置（又は重心）と、キャップ部５２の中心位置（後述する凸部５４が有る位置）を通る仮想線であり、中心線３５と外蓋５３の上面は垂直な位置関係になる。
【００３６】
図３は試料容器５０の外観を示す斜視図であり、キャップ部５２を外した状態を示す。図３において、試料容器５０は、胴体部５１とキャップ部５２とに分けられる。胴体部５１は、遠心分離される液体試料を収容する容器の部分であり、上部には試料の出し入れ口となる円形の開口部５１Ａが設けられ、開口部５１Ａの外周側には雄ねじ部５１Ｂが形成される。キャップ部５２は、図２にその断面が示されたように、試料容器５０の開口部５１Ａを密封するためのＯリング５７（図２参照）が内蓋５４に取り付けられ、それらを覆うように外蓋５３が設けられる。外蓋５３の内面には、胴体部５１の開口部５１Ａの雄ねじ部５１Ｂに、締結される雌ねじ部５２Ｂ（後述）が形成される。外蓋５３の上部には、内蓋５４の凸部５４Ａにより形成される空間部分を貫通する複数の取り出し用の貫通穴５３Ａが形成される。このような形状にすれば外蓋５３と内蓋５４の間にキャップ内の空間が確保できる。この空間は外蓋５３の中心部に近い程外蓋との隙間が空くように形成され、外蓋５３と内蓋５４の隙間は、成人が指で掴めるように３〜１０ｍｍ程度の深さにしてある。そして、貫通穴５３Ａを親指と人差し指で、または中指を加えて掴むことができ、ロータボディ３１の保持穴３２に装着された試料容器５０を容易に引き出すことが可能である。
【００３７】
貫通穴５３Ａの形状は、取り出し易ければどのような形状、数でも良いが、成人の指先、特に親指が入る程度の大きさにすることが望ましく、直径２０ｍｍ程度が好ましい。尚、貫通穴５３Ａは必ず必要というものではなく、本実施例のロータ３０の場合、キャップ部５２の外周側を掴んでロータボディ３１から試料容器５０を引き出すことが可能なので、貫通穴５３Ａを設けなくても良い。外蓋５３の外周部には、作業者が手で掴んでキャップ部５２を回しやすいように、円周方向に等間隔にスベリ防止用の突起５３Ｂが設けられる。
【００３８】
試料容器５０の胴体部５１は、その横断面形状が、正三角形をベースに、正三角形の辺の部分（辺部５６Ａ、５６Ｂ、５６Ｃ：但し５６Ｃは後述）を外側に緩やかな凸状となる大きな曲率半径の曲面とし、正三角形の３カ所の頂点部分（頂点部５５Ａ、５５Ｂ、５５Ｃ：但し５５Ｂは後述）を小さな曲率半径の曲面で接続した形状の容器である。胴体部５１の雄ネジ部５１Ｂから外側には水平方向に平面な肩部５１Ｄが形成される。肩部５１Ｄは、上から見るとその外縁の輪郭が略三角形（おむすび型）である。
【００３９】
肩部５１Ｄから辺部５６Ａ〜５６Ｃ及び頂点部５５Ａ〜５５Ｃへ至る部分は、縦断面で見た時に小さな曲率半径を有する緩やかな曲面により接続される。この部分は肩部から辺部、肩部から頂点部に至る接続部分となり、できるだけ曲率半径の小さな形状とすることにより、強度を増大させるためである。同様にして底面５１Ｅから辺部５６Ａ〜５６Ｃ及び頂点部５５Ａ〜５Ｃへ至る部分は、縦断面で見た時に小さな曲率半径を有する緩やかな曲面により接続される。図３の斜視図により、本実施例における非円筒形の試料容器５０が、従来の円筒形の試料容器１５０（図２２）とは大きく異なことが理解できるであろう。試料容器５０では、キャップ部５２は、従来の試料容器１５０の蓋１５２と同一構造で良い。従って、従来の試料容器１５０の蓋１５２と同一直径であるならば、そのままキャップ部５２として用いることができる。同じ蓋を用いた場合は、胴体部５１が図２２の胴体部１５１よりもはるかに太くなっているので、収容できる試料の容量が著しく増加していることが理解できるであろう。
【００４０】
試料容器５０の胴体部５１及びキャップ部５２は、材料としてポリプロピレンやポリカーボネートなどの熱可塑性プラスチックで製造すると好ましく、胴体部５１はブロー成形法やインジェクションブロー成形法で容易に製造することが可能である。キャップ部５２はインジェクション成形法で容易に製造することが可能である。プラスチックで形成することにより、耐薬品性が良く取り扱いが容易な試料容器を実現できる。また、Ｏリング５７はゴム製が適当であり、市販品が利用可能である。胴体部５１の色は、透明になるように構成しても良いし、着色されて中が見えないように構成しても良い。
【００４１】
次にロータボディ３１の形状について図４及び図５を用いて説明する。図４は本発明の実施例に係るロータボディ３１の斜視図であり、図５はロータボディ３１の上面図である。ロータボディ３１には試料容器５０を装着するための４つの非円柱形の保持穴３２が設けられる。保持穴３２は試料容器５０の外形とほぼ同形の形状であり、その大きさは試料容器５０を無理なく着脱でき、しかもできるだけ小さい隙間とすると好ましい。例えば、保持穴３２の壁面と試料容器５０の胴体部５１の外面との隙間が０．１乃至１ｍｍ程度である。この隙間が大きすぎると遠心分離時に試料容器５０に加わる液圧や遠心力による胴体部５１の変形の度合いが大きくなるので、試料容器５０の耐久性が低下する恐れがある。保持穴３２は、図５で示す底部３１Ｃと２つの内周側壁部３１Ｂ（試料容器５０の辺部の２つが主に当接）と、図４に示す外周側壁部３１Ｄ（試料容器５０の辺部の２つが主に当接）、の主に４つの面から形成される。外周側壁部３１Ｄは試料容器５０に対応した大きな曲率半径の曲面であるが、この曲面の曲率半径が、ロータボディ３１の外周の曲率に略平行になるように形成される。このように形成すれば、曲率の違いによる外周側壁部３１Ｄ周辺の肉厚の不要な増加を抑えることができ、ロータ３０の軽量化が図れるからである。保持穴３２は、図３に示したように内周側の一部を除き、胴体部５１のほぼ全部の面と底部を覆うように形成する。このように覆う箇所を極力大きくすることにより、遠心分離作業中の試料容器５０自体の変形を防ぐことができる。
【００４２】
ロータボディ３１は試料容器５０の容量が増加した分、保持穴３２が大きくなり、保持穴３２の周囲が減肉されて金属部の体積が減少することになるので、軽量化を図ることができる。さらに、本実施例のロータボディ３１は。中央部を下方向にえぐるように減肉したえぐり部（減肉部）３１Ｇを形成した。これは、その付近における試料容器５０にかかる遠心荷重は、外周方向になり、内周側の保持は重要ではないからである（この遠心荷重については図１２で後述する）。このようにえぐり部（減肉部）３１Ｇを形成したことによりロータボディ３１の中心軸上部の重さを軽くすることができ、ロータ３０のさらなる軽量化を図ることができる。また、えぐり部（減肉部）３１Ｇを設けることによって、ロータ３０の低重心化を図ることができる。ロータボディ３１の中央には、ハンドル４１をネジ締めすることによってロータカバー４０を固定するためのネジ穴３１Ｈが形成される。
【００４３】
ロータボディ３１は、アルミ合金やチタン合金材料を用いて機械加工で製作された一体構造（中実型）である。また、ＣＦＲＰコンポジット材で製作することも可能である。金属材料からの機械加工の際、保持穴３２の加工は、フライス盤を使用し、刃物としてエンドミルを使用することにより容易に加工することができる。ロータボディ３１の外寸は、チャンバ３（図１参照）の大きさによってその外寸が限定されるので、従来と同サイズで構成すれば、従来の遠心分離機においても、本実施例に係るロータ３０を用いることができる。
【００４４】
図６は、ロータボディ３１に試料容器５０を装着した状態の上面図である。図６においては、試料容器５０の装着状況がわかるように、後述するネックサポート部材７０を取り付けていない状況を示している。本実施例によるロータボディ３１は、保持穴３２の底面側３１Ｃがロータ３０の上下方向中心線（回転軸の軸線）から離れるように所定の角度の付けられた、いわゆるアングルロータである。アングル角は、２０度以上２５度未満であるのが好ましく、本実施例ではアングル角は２３度である。そのため、図６に示すように、容器５０のキャップ部５２の上面が回転軸に向かって斜めになるように配置される。また、試料容器５０を保持穴３２に装着すると、上から見た時に各試料容器５０の肩部５１Ｄが露出し、キャップ部５２の外周側は、保持穴３２の外周側の壁部によって保持されないことが理解できるであろう。
【００４５】
次に本発明の試料容器５０の寸法について図７、図８を用いて説明する。図７は、試料容器５０の上面図であり、（１）はキャップ部５２を付けた状態を示し、（２）はキャップ５２部を外した状態を示す。図中の括弧内に示した数字は、曲率半径の寸法（単位ｍｍ）である。図７において、試料容器５０の胴体部５１の外形は、上から見た際に略正三角形をベースにした形状で、胴体部５１の外形位置は、キャップ部５２の外形位置よりも外側に位置し、３つの頂点部５５Ａ、５５Ｂ、５５Ｃと３つの辺部５６Ａ、５６Ｂ、５６Ｃを有する。頂点部５５Ａ、５５Ｂ、５５Ｃは、尖った角ではなく、その角を小さな曲率半径Ｒ１で接続した形状とした。また、辺部５６Ａ、５６Ｂ、５６Ｃは、上から見た際に直線ではなく試料容器５０の外側に凸形状の大きな曲率半径Ｒ２の円弧状とした。
【００４６】
本実施例による試料容器５０は、上から見た際に３つの曲率半径Ｒ１と３つの曲率半径Ｒ２によって形成され、曲率半径Ｒ１、Ｒ２の曲線との接続位置を図中の黒塗りの三角マークで示している。このように、試料容器５０の胴体部５１の３辺（辺部５６Ａ、５６Ｂ、５６Ｃ）を大きな円弧状の面で形成し、頂点部５５Ａ、５５Ｂ、５５Ｃの３ヶ所を小さな円弧状の面とし、試料容器の上から見た状態又は横断面が略正三角形となる、筒状の容器とすることで、大幅な容量増加を図ることができた。尚、試料容器５０の３辺（辺部５６Ａ、５６Ｂ、５６Ｃ）を円弧状ではなく直線状に形成しても良いが、外側にふくらむような円弧状の面で形成することによって、僅かながら容量を増加することができるとともに、遠心分離運転時に内部の試料から受ける内圧に対して強度上有利となる。
【００４７】
図７（２）において、一つの頂点部を挟む辺部５６Ｂ、５６Ｃの接線を延長した交差角θは６０度となる。図中、辺部５６Ａ、５６Ｂの接線、及び、辺部５６Ｃ、５６Ａの接線について図示していないが、胴体部５１の外形は略正三角形であるので、これらの接線の交差角θはすべて６０度である。また、頂点部５５Ａ、５５Ｂ、５５Ｃの中心（図７（１）で矢印で示す位置であって、黒塗りの三角マーク間の中心位置）の間の距離はそれぞれ等しくなる。胴体部５１の上部に設けられた開口部５１Ａは、その半径がＲ５であり、開口部５１Ａの外周側には雄ネジ部５１Ｂが形成され、雄ネジ部５１Ｂの外周側の半径はＲ３である。このように、胴体部５１は外形よりも十分小さい開口部５１Ａを形成したので、開口部５１Ａから辺部５６Ａ〜５６Ｃ、および、頂点部５５Ａ〜５５Ｃに至る肩部５１Ｄが形成される。肩部５１Ｄは、試料容器５０を縦置きした際に、水平になる面である。この肩部５１Ｄが形成されることによって、胴体部５１の強度をさらに高くすることが可能となる。また、肩部５１Ｄを設けたことによって後述するネックサポート部材７０を取り付けやすくなる。
【００４８】
図８は、本実施例に係る試料容器５０の縦断面図であり、各部の寸法（単位ｍｍ）を記入してある。胴体部５１の鉛直部分と肩部５１Ｄとの接合点付近は曲率半径Ｒ６の緩やかな曲面状とされ、胴体部の下方、底面部５１Ｅと胴体部５１の鉛直部分は曲率半径Ｒ７の緩やかな曲面状とされる。さらに、底面部５１Ｅの中央部付近は上方にやや盛り上がった形状であり、その曲率半径Ｒ８は２４０ｍｍ程度とする。このように構成すれば試料容器５０を載置台等に縦置き（図８の状態で置くこと）した際に、底面の下側と載置台が接触する面積が小さくなり、試料容器５０を置いた際に安定する。尚、本実施例で床面の形状が略三角形という意味は、床面との接触部分の面積をいうのでなく、床面の上部、つまり胴体部の内面側の形状をいう。
【００４９】
市販されている円柱形状の試料容器１５０（図２２参照）の寸法は、胴体部１５１の外径（直径）９８ｍｍ、胴体部長が１３３ｍｍであり、試料容量は９００ｍｌであった。本実施例の試料容器５０を従来の円柱形状の試料容器１５０の外径に外接するようにＲ２寸法のみを変化させ、容器高さ、開口部径、外蓋及び内蓋を試料容器１５０と同一とすると、その内容量は１０７５ｍｌとなり、収容できる容量を１９．５％増加させることができる。略三角形形状による容量増加効果とＲ２寸法、容器高さを図８に示したようにすることで従来の公称１０００ｍｌの２０％の容量アップである１２００ｍｌの目標容量を大幅にクリアすることができ、本実施例では約１５００ｍｌの容量を達成することが可能となった。
【００５０】
次に図９を用いて、ネックサポート部材７０を説明する。図９は図１に示したネックサポート部材７０の形状を示す図であり、（１）は斜視図であり、（２）は上面図である。図１に示したように、ネックサポート部材７０は、試料容器５０のキャップ部５２と保持穴３２との間に設置されるもので、試料容器５０のキャップ部５２が遠心力方向へ変形することを防止する作用をする。
【００５１】
遠心分離機１においてロータ３０は高速回転する。本実施例の遠心分離機１においては、キャップ部５２の外周部とロータボディ３１の外周側壁部３１Ｄの間は距離が離れていて、しかもキャップ部５２の外周側を保持する部分がないので、キャップ部５２の遠心荷重によって容器５１の開口部５１Ａ付近、肩部５１Ｄが破損してしまう恐れがある。図２１で示した従来の円筒形の試料容器１５０の場合は、胴体部１５１と蓋１５２の外形が同じであったため、保持穴１３２の壁面で蓋１５２の外周側を保持することができ、このような現象が生じ得なかった。そこで、本実施例においては、キャップ部５２の外周部を支えるために、キャップ部５２と保持穴３２の隙間を埋めるように作用するネックサポート部材７０を設けた。
【００５２】
ネックサポート部材７０は、外形をロータボディ３１の保持穴３２にフィットさせ、保持穴３２との隙間が０．１乃至１ｍｍ程度となるように形状付けられる。また、ネックサポート部材７０の内側には試料容器５０のキャップ部５２の外径よりも０．１乃至１ｍｍ程度大きい蓋挿入穴７０Ａが形成される。ネックサポート部材７０の厚さは、キャップ部５２を支承するに十分な厚さであれば十分であり、必ずしも同じ厚さでなければならないという訳ではない。本実施例ではキャップ部５２の強度も考慮し、キャップ部５２の高さ（厚さ）の５０％程度としている。
【００５３】
ネックサポート部材７０の使用法としては、ロータボディ３１に試料容器５０を装着した後、上方よりキャップ部５２を囲むように肩部５１Ｄ上に載置する。尚、ネックサポート部材７０は、試料容器５０の上にただ置くだけで良い。ネックサポート部材７０を使用することにより、遠心分離時にキャップ部５２が遠心力方向へ変形するのを防止することができる。ネックサポート部材７０の材質は、容器５１の材質と同様に、ポリプロピレンやポリカーボネートなどの熱可塑性プラスチックで製造することができ、インジェクション成形法で容易に製作することが可能である。但し、ネックサポート部材７０は、弾力性のない材質で構成することが重要である。
【００５４】
ネックサポート部材７０は、本来ならキャップ部５２のほぼ外周側の半分（外側）だけを保持すれば本来の目的は達成できるが、本実施例では製造上の容易さから図９（２）のように、試料容器５０とほぼ同じ形状とし、頂点部７１Ａと辺部７１Ｂを有するように構成した。このようにすれば、ネックサポート部材７０を円周方向に３箇所の位置でロータボディ３１の保持穴３２に装着できるので、取り付けが容易になる。尚、ネックサポート部材７０の形状は、図９で示した形状にこだわる必要はなく、種々の変形が可能である。
【００５５】
図１０は、ロータボディ３１に試料容器５０及びネックサポート部材７０を装着した状態を示す上面図である。ロータボディ３１の保持穴３２は、所定のアングルが形成されるので、試料容器５０及びネックサポート部材７０はロータボディ３１に対して鉛直でなく、アングル分だけ斜めに装着されることになる。このように、ネックサポート部材７０を装着した後に、ロータカバー４０をかぶせて遠心分離作業を開始する。
【００５６】
以上、本実施例においては、試料容器５０の横断面形状を非円形として容量を増加させたので、試料容器５０を装着したロータ３０の重量が増大することになる。しかしながら、試料増加とロータ体積減少を質量換算してみると、本発明のロータボディ３１は、試料量を増加しつつ、試料容器保持穴周りの余肉部を削除することができ、また余肉部に試料増加分を収容することができるので、従来形式の同一外径を有するロータ１３１と比較して、ロータの大径化と質量増加を抑制することができる。
【００５７】
次に、図１１〜１５を用いて本実施例の遠心分離機１における遠心分離状況を説明する。図１１は、試料容器５０の上限位置５８まで試料６０を入れた状況を示す。本実施例の試料容器５０では、上限位置５８まで試料６０を入れると１５００ｍｌの容量となる。上限位置５８まで試料をきっちり入れたとしても、内蓋５４と上限位置５８との間には空間５９Ｂができてしまい、この部分に空気が存在することになる。この状態で遠心分離作業を行ったのが図１２で示す断面図である。図１２にはさらに、１５００ｍｌの容量を収容するロータ３０の各部のサイズを記載しており、単位はｍｍである。ロータボディ３１の直径は３５０ｍｍ以上４５０ｍｍ以下であることが好ましく、本実施例では最太部が３９７ｍｍである。ロータボディ３１の高さは２００ｍｍ以上２５０ｍｍ以下であることが好ましく、本実施例では高さが２２５ｍｍである。また、ロータボディ３１の開口部の直径は２７６ｍｍである。試料容器５０のアングル角θは２３度である。試料容器５０間の最内周部分間の距離は５２．２ｍｍであり、ネックサポート部材７０間の最内周部分間の距離は３２．７ｍｍである。このサイズを有するロータ３０は、収容されるチャンバ３（図１参照）の大きさによって制限されるが、本実施例の場合、チャンバ３の内側の直径は４３０ｍｍ、内側の最大高さは２７６ｍｍである。
【００５８】
ロータ３０の回転時には、図１２に示すように遠心力によって試料６０は外周側に移動する。図１２に示すロータ３０の縦断面図は、目標回転数で回転中のロータ３０の状態を示すもので、試料６０の液面６１は遠心力により鉛直方向になる。また、試料容器５０の内部の空気が移動し、その結果、液面６１の内周側には移動した空気が存在する空間６２ができることになる。試料６０に遠心荷重が加わると、試料容器５１の各部には液圧により図１２の右側に複数の矢印で記載したような遠心荷重による圧力がかかる。このとき、内蓋５４のスカート部５４Ｂは自身の遠心荷重とこの圧力により外周方向に変形するので、胴体部５１の開口部５１Ａの内面に強く密着させることができる。また、内蓋５４の一部に形成されたツバ部５４Ｃと外蓋５３は自身にかかる遠心荷重によりＯリング５７を胴体部５１側に押し付けるように変形するので、Ｏリング５７は内蓋５４及試料容器の開口部５１Ａに対して密着するので、試料６０がキャップ部５２から外部に漏れることはない。
【００５９】
試料容器５０の外周側には、液体が容器の外部に押し出されるような力がかかる。一方、空間６２においては、試料容器５０の壁部が外側に遠心力により押しだされるような方向の荷重がかかる。通常、この試料容器５０の壁部にかかる遠心荷重が大きくなると、最悪の場合は試料容器５０が破壊されることになる。しかしながら、本実施例においては、この荷重がかかる試料容器５０の部分が内周側の頂点部付近になり、その頂点部は小さい曲率半径Ｒ１で構成されており、剛性が高くかつエッジが無いため応力集中も無く、遠心荷重に抗する力が強い。また、試料容器５０の開口部５１Ａは円形であり、しかも、キャップ部５２を取り付けるために内側に絞りこまれ、肩部５１Ｄが形成される。従って、本実施例の試料容器５０においては、特に負荷のかかる部分である空間６２の位置する部分の剛性が高くなっているので、容量を増加させつつ試料容器の強度を増加させることが可能になり、結果として耐久性に優れた試料容器５０を実現することができる。
【００６０】
図１３は図１２のＡ−Ａ部の断面図である。図１３において理解できるように液面６１は図の位置にでき、空間６２はその内周側にできる。従って、試料容器５０の胴体部５１内の空間６２に位置する頂点部５５Ａには、遠心力によって発生する液圧から頂点部５５Ａに作用する、頂点部５５Ａを膨らませるような力が働かないため、頂点部５５Ａを胴体部５１内側に変形させる力（荷重）が加わる。そのため、空間６２に位置する頂点部５５Ａは自身の剛性のみで遠心荷重に耐えることになる。この頂点部の曲率半径は、横断面図でみても従来の円筒形の試料容器１５０の曲率半径に比べて小さいので、格段に強度が高い。さらに、頂点部５５を曲率半径Ｒ１（半円形）で形成することにより、エッジが無くなり応力集中も防げる。
【００６１】
図１４は、本実施例による試料容器５０の胴体部５１の形状と、従来の円筒形の試料容器１５０の胴体部１５１の形状６８の位置関係を比較するための図である。保持穴３２の底部の外側輪郭を細かい点線３２で示す。また、形状６８は間隔の広い点線で示している。本実施例に係る胴体部５１の断面形状（但し、図１２のＡ−Ａ部の断面なので、試料容器５０の中心線３５（図２参照）と垂直な断面でなく、ロータ３０の回転軸と垂直な断面である）は、略三角形状である。点線で示す楕円形の形状６８は、従来の円柱形試料容器の形状である。従来の胴体部１５１の形状６８と本発明の試料容器５０の間の斜線部が試料量増加分であり、この部分は金属であるとそれが余肉スペース６７となる。また、余肉スペース６７は、ロータボディ３１の保持穴３２の質量減少分に相当する面積を表してもいる。試料容器５０および保持穴３２を略三角形状とすることで、従来の円柱形状の試料容器１５０を利用する際に、余肉となってロータ自体の質量を大きくし、また、ロータ自体に加わる遠心荷重を大きくしていた部分である余肉スペース６７を削除することができる。この結果、ロータ３１を大径化することなく試料の処理容量を増加させることができ、他方で、ロータ３０の質量を減少せしめることが可能となる。
【００６２】
次に図１５を用いて保持穴３２の水平面断面（図１２のＡ−Ａ部の断面）形状と、遠心力がかかる方向との関係を説明する。保持穴３２に収容される胴体部５１の内周側の頂点部５５Ａの中心と、ロータボディ３１の中心穴を通る仮想線６９を引いた際に、仮想線６９と垂直に胴体部５１の内壁までの距離、つまり横幅ａ１〜ａ８を見ると、最内周側の点から外周側に行くに従ってその幅が順々に広くなる。これは、仮想線６９を基準に見ると内周側から少なくとも半分以上、本実施例では２／３を超えた６８％の位置まで幅が広がることとなる。このような遠心分離の方向に行くに従って横方向に広がる試料容器５１は、効率的かつ高精度な遠心分離を行うのに役に立つ。つまり、粒子の容器壁に沿って移動することがほとんどないので、粒子がスムーズに移動することができ、遠心時間の短縮ができ、さらに、粒子の比重のそろったバンドが短時間に綺麗にできる。
【００６３】
この状態をさらに説明するのが図１６である。図１６は、本発明の試料容器５０と従来の円形の試料容器１５０による遠心分離状態を示す図であり、発明の理解のために模式的に粒子を大きく描いている。また、ロータの大きさ（図中の半径Ｒ１６に関係）と、θ０とθ１を同じ角度で図示している。左側の楕円で示す横断面が試料容器１５０の胴体部１５１を示し、右側のおにぎり型の略三角形の横断が本実施例による試料容器５０の胴体部５１を示す。遠心分離作業においては、試料容器の胴体部１５１、５１中に存在する粒子が、ロータの回転に伴う遠心力により外周側に移動する。試料容器１５０側の回転中心位置を示すのが点７７であり、試料容器５０側の回転中心位置を示すのが点７８である。点７８は図４及び５で示すネジ穴３１Ｈの位置と一致する。
【００６４】
左側に示す従来の試料容器においては、内周側に位置する粒子７２Ａは、ロータの回転によって外周側に移動し、粒子７２Ｂの位置を通り、さらに外周側の粒子７２Ｃの位置にまで移動する。一方、試料容器１５０の円周方向側面付近の粒子７３Ａは、同様に粒子７３Ｂの位置まで移動して、試料容器１５０の壁にぶつかり、壁に沿って粒子７３Ｃ、７３Ｄのように移動する。このように試料内に含まれる密度の高い粒子（重い粒子）が外周側に移動することにより、ペレット７４として蓄積する。
【００６５】
右側に示す本実施例に係る試料容器においては、内周側に位置する粒子７５Ａは、ロータの回転によって外周側に移動し、粒子７５Ｂの位置を通り、さらに外周側の粒子７５Ｃの位置にまで移動する。一方、試料容器５０の円周方向側面付近の粒子７６Ａは、同様に粒子７６Ｂ、７６Ｃの位置まで移動して、試料容器５０の壁にぶつかり、壁に沿って粒子７６Ｄのように移動する。このように試料内に含まれる密度の高い粒子（重い粒子）が外周側に移動することにより、ペレット７７として蓄積する。
【００６６】
ここで両者を比較してみると、従来の試料容器５０は円形の壁を有するので、粒子７３Ｂ〜７３Ｄの位置で壁に沿って真ん中に集まるので粒子が壁との摩擦によって動きにくいため、長時間遠心分離する必要がある。一方、本実施例のように試料容器５０が略三角形だと、粒子７６Ｃの壁に当たる度合いが格段に少ない。壁に沿って移動する粒子があったとしても、壁に沿って移動する距離が少なくなるので、遠心分離時間が短くてすみ、同一の試料を分離する場合であれば、遠心分離効果が良くなる。
【００６７】
遠心分離作業をした後に、試料容器５０内に沈殿したペレット７７を取り出すのに、容器を横にして作業をすることも多い。図１６は、本実施例の試料容器５０のキャップ部５２を取り外し、胴体部５１を載置面６５に横置きした状態を示す。図では、沈殿したペレット７７を図示していないが、横にする際に、ペレット７７がたまっている辺部が下になった状態で床置きできる。この際、胴体部５１の横断面形状が略三角形なので、試料容器５０がころがることがないので、載置面６５上で安定して作業ができるので、作業性がよい。特に、ペレットを掻き出して他の容器に移す場合も、胴体部５１を横にした方が掻き出しやすいので有利である。試料容器５０が転がらないようにするためには、辺部５６Ａ、５６Ｂ、５６Ｃの曲率半径Ｒ２を１７０ｍｍ以上とすることが好ましい。
【００６８】
以上説明したように、本実施例によるロータ３０と試料容器５０を用いることによって、多くの容量の試料を一度に処理することができる。また、本実施例の試料容器５０では外周方向に向かうに従って広がる構造なので、壁付近の粒子の壁面に達する位置がより外周に近くなり、粒子が壁面に沿って移動する際に受ける摩擦の影響を少なくすることができる。さらに、試料容器５０の胴体部５１の外形を丸でなく略三角形にしたので、作業者が片手で胴体部５１を掴み、もう一方の手でキャップ部５２を回す際も、回しやすいという効果が得られる。特に、遠心分離作業後は、ロータ室４が冷やされて試料も冷えていることが多く、取り出した試料容器５０に水滴が付くことがある。しかし、濡れた試料容器５０であっても、３ヶ所の頂点部５５Ａ、５５Ｂ、５５Ｃにより胴体部５１をつかみやすいというメリットがある。
【実施例２】
【００６９】
次に図１８を用いて、本発明の第２の実施例を説明する。図１８は、ロータ８０に形成された保持穴８２の間隔を詰めて、６個の試料容器５０を収容できるようにしたものである。このように構成することにより、隣り合う保持穴８２どうしの間隔がさらに詰まり、無駄なスペースが少なくなる。尚、第２の実施例による試料容器５０の取り付けアングル角は、図１２より少なくするのが好ましく１５度以上２０度未満とすることが良い。本実施例では１７度に設定して試料容器５０をやや立て気味に装着するようにして、装着時及び脱着時の隣接する試料容器５０への干渉を防止している。この結果、ロータ８０の最太部の直径が４３１ｍｍの場合、対向するネックサポート部材７０間の最内周側の距離は図中に示すように１０４．９ｍｍ程度となる。このように、第２の実施例によれば、１つのロータ８０に容量１５００ｍｌの試料容器５０を６本装着可能に構成したので、１回の遠心分離作業において９リットルもの試料を遠心分離することができる。
【実施例３】
【００７０】
次に図１９を用いて本願発明の第３の実施例に係る試料容器９０を説明する。試料容器９０は、上からみた形状を略扇形としたものであって、図中下側がロータの回転中心となるように配置される。図１９（１）において試料容器９０は、内周側に位置する第１の頂点部９３Ａの角度を広げると共に、第１の頂点部９３Ａを一つの曲率半径で構成するのではなく、２つの曲率半径９３ＡＡ、９３ＡＣとそれらを接続する辺部９３ＡＢで構成した。辺部９３ＡＢを形成したのは、ロータの回転軸側にぎりぎり接近させて装着するためである。辺部９３ＡＢの輪郭は、直線状であっても緩やかな曲線状であっても良い。
【００７１】
第１の頂点部９３Ａの両側に接続される辺部９４Ａ、９４Ｂは、本実施例では平面状に構成しているが、緩やかな曲面状としても良い。外周部に位置する辺部９４Ｃは、外側に緩やかなＲを有する曲面で構成され、辺部９４Ｃの両側に位置する第２の頂点部９３Ｂ、第３の頂点部９３Ｃは、キャップ部９２の外形の曲率半径よりも小さい曲率半径を有する曲面で形成される。
【００７２】
図１９（２）は、試料容器９０の斜視図である。本実施例による試料容器９０は、ロータに４つ装着するのに最適な形状に構成した。尚、試料容器９０を用いる場合は、ロータの保持穴に装着する方向は特定の一方向だけに限られてしまうが、この限られるというデメリットの代わりに、限られたロータの容積の中で最大限の試料容器容量を達成できるというメリットを得ることができる。また、試料容器９０を用いることによってロータ形状の扁平度合いを高めることができ、回転時の安定性を向上させることができる。
【実施例４】
【００７３】
次に図２０を用いて本願発明の第４の実施例に係る試料容器９５を説明する。試料容器９５は、上からみた形状を略二等辺三角形としたものであって、図中下側がロータの回転中心となるように配置される。図２０（１）において試料容器９５は、内周側に位置する第１の頂点部９８Ａの角度を狭めるようにし、その両側に接続される辺部９９Ａ、９９Ｂの接線がなす内角を５２度とした。辺部９９Ａ、９９Ｂはきわめて緩やかな曲面状に構成しているが、平面状としても良い。外周部に位置する辺部９９Ｃは、外側に緩やかなＲを有する曲面で構成され、辺部９９Ｃの両側に位置する第２の頂点部９８Ｂ、９８Ｃは、キャップ部９７の外形の曲率半径よりも小さい曲率半径を有する曲面で形成される。
【００７４】
図２０（２）は、試料容器９５の斜視図であり、試料容器９５はロータに６つ装着させることができ、その場合の図１２で示すアングル角θと同様にθ＝２３度くらいに設定することができる。試料容器９５を用いる場合は、ロータの保持穴に装着する方向は特定の一方向だけに限られてしまうが、この限られるというデメリットの替わりに、限られたロータの容積の中で最大限の試料容器容量を達成することができる。本実施例では、内周側に位置する頂点部９８Ａの角度を６０度未満、具体的には５２度にしたので、円周方向に６個以上配置できる遠心分離機用のロータを実現できる。
【００７５】
以上、本発明の実施例によれば、試料容器の底部の外周部分はロータの外半径と互いに曲線的平行を保つように設定して保持穴のロータに対する位置関係を有効に利用しているので、これによりロータの余肉部の効果的な削除を達成すると共に、遠心分離の処理量増加を図ることが可能となる。また、横断面形状を略正三角形状にした試料容器により、収容できる試料量を増加したにも関わらず、ロータにおける隣り合う保持穴の間隔があまり減少しないので、ロータの強度保持上も有利である。
【００７６】
更に、本発明の構造であれば試料容器を保持する穴をロータと同一加工により形成できる。一般に、円筒形でない保持穴を実現するために、円筒穴に樹脂等で製造されたアダプタ等を介して容器を保持するように構成するが、本実施例によるロータボディでは、アダプタの追加は不要であり、部品点数の少ない比較的安価な遠心分離機用のロータを提供することができる。
【００７７】
尚、試料容器の胴体部を略正三角形とすることは、ロータに対して挿入する向きが３ヶ所あるので、遠心分離時に空間６２に曝される頂点部、及び、ペレットが集まる辺部が特定の頂点部、辺部に偏ることがないので、繰り返し多数回使用する際にも、特定の部分だけが劣化してしまうという問題は生じにくい。
【００７８】
さらに、試料容器の頂点部の曲率半径は比較的小さい寸法となっているので、この部の剛性が非常に高く、遠心時の試料量が少なくロータの中心向き側の内部に空気層が多くある状態で遠心分離運転をしたとしても、強度上有利である。
【００７９】
以上説明した本実施例を実現するに当たって、容量増大に伴うロータにかかる遠心荷重へのロータ自身の強度対策と、モータの強化を除き、遠心分離機本体側に大きな変更を加えることが無く、ロータと試料容器を変えるだけで比較的容易に大容量化を実現することができる。
【００８０】
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、上述の実施例ではロータを一体成型で製造したが、別体製造であっても良い。また、容器が保持される保持穴を画成する部材を、ロータ本体とは別部材のアダプタで構成し、アダプタをロータ本体から着脱可能に構成しても良い。
【００８１】
さらに、本実施例では略三角形の横断面形状を有する試料容器を実現したが、三角形だけにこだわらず、５角形、７角形等の、奇数角形の形状をベースとした試料容器としても同様に実現できる。また、四角形であっても、図１９のように内周側の辺の長さが短く、外周側の辺の長さが長く、これらを結ぶ辺の間隔が外周側に広がるように構成すれば、同様の効果が得られる。
【符号の説明】
【００８２】
１ 遠心分離機 ２ 筐体 ２Ａ 仕切り板 ２Ｂ 防護壁
３ チャンバ ３Ｂ （チャンバの）孔 ４ ロータ室
５ 駆動部 ６ ハウジング ６Ａ 軸支持部 ７ モータ
７Ａ （モータの）回転軸 ８ ダンパ ９ 断熱部
１０ ドア １２ 駆動軸部 １３ 操作・表示部
３０ ロータ ３１ ロータボディ
３１Ａ 駆動軸穴 ３１Ｂ 内周側壁部 ３１Ｃ 底部
３１Ｄ 外周側壁部 ３１Ｅ 液封環状溝 ３１Ｆ 開口部
３１Ｇ えぐり部（減肉部） ３１Ｈ ネジ穴
３２ 保持穴 ３２Ａ （保持穴の）底部想像線
４０ ロータカバー ４１ ハンドル
５０ 試料容器 ５１ 胴体部 ５１Ａ 開口部 ５１Ｂ 雄ネジ部
５１Ｃ 絞り部 ５１Ｄ （試料容器の）肩部
５２ キャップ部 ５２Ｂ 雌ネジ部 ５３ 外蓋
５３Ａ （取り出し用）貫通穴 ５３Ｂ スベリ防止用の突起
５４ 内蓋 ５４Ａ 凸部 ５４Ｂ スカート部 ５１Ｃ ツバ部
５５Ａ、５５Ｂ、５５Ｃ 頂点部 ５６Ａ、５６Ｂ、５６Ｃ 辺部
５７ Ｏリング ５８ 上限位置 ５９Ａ、５９Ｂ 空間
６０ 試料 ６１ 液面 ６２ 空間
６５ 載置面 ６７ 余肉スペース ６８ 円柱状試料容器外径想像線
７０ ネックサポート部材 ７０Ａ 蓋挿入穴 ７０Ｂ 外周部
７０Ｃ 平面部 ７１Ａ 頂点部 ７１Ｂ 辺部
７４、７７ ペレット ８０ ロータ ８１ ロータボディ
８２ 保持穴 ９０ 試料容器 ９１ 胴体部 ９５ 試料容器
９６ 胴体部 １１２ 駆動部
１３０ ロータ １３１ ロータボディ １３１Ａ 駆動軸穴
１３２ 保持穴 １４０ ロータカバー １４１ ハンドル
１５０ 試料容器 １５１ 胴体部 １５２ 蓋
１５２Ａ 貫通穴
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料を収納可能な胴体部と、該胴体部に装着可能なキャップ部を備えた遠心分離機用試料用容器であって、
前記胴体部は上から見て略三角形の外形を持ち、上方に円形の開口部を有し、
前記開口部に、密閉部材を介して前記キャップ部をねじ式で着脱可能に構成し、
前記胴体部の第１の頂点部の中心から第２の頂点部の中心までの距離、及び、第１の頂点部から第３の頂点部までの距離が等距離になるように前記胴体部の外形を設定し、
前記第１の頂点部を挟む２つの辺部の接線が成す角度は４５度以上９０度未満であり、
前記第１の頂点部が、上から見た際に第１の曲率半径（Ｒ１）をもって形成され、
前記各頂点部間の辺部が、上から見た際に外側に緩やかに第２の曲率半径（Ｒ２）を有する円弧状に構成されることを特徴とする遠心分離機用試料容器。
【請求項２】
上から見た際に、前記胴体部の外形位置は、前記キャップ部の外形位置よりも外側にあることを特徴とする請求項１に記載の遠心分離機用試料容器。
【請求項３】
前記第１乃至第３の頂点部を挟む２つの辺部の接線が成す角度が６０度であり、
前記各頂点部の中心間の距離が等しいことを特徴とする請求項１又は２に記載の遠心分離機用試料容器。
【請求項４】
前記開口部は、第３の曲率半径（Ｒ３）を有し、
前記各曲率半径は、Ｒ１＜Ｒ3＜Ｒ２の関係となるように構成されることを特徴とする請求項３に記載の遠心分離機用試料容器。
【請求項５】
前記第２の曲率半径（Ｒ２）は、前記第３の曲率半径（Ｒ３）の３倍以上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試料容器。
【請求項６】
前記第２の曲率半径（Ｒ２）は１７０ｍｍ以上であることを特徴とする請求項５に記載の遠心分離機用試料容器。
【請求項７】
前記試料容器は、前記開口部から各頂点部に接続する肩部を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の遠心分離機用試料容器。
【請求項８】
前記第１の頂点部を挟む２つの辺部の接線が成す角度が６０度未満であり、
前記第２の頂点部から前記第３の頂点部までの距離が、前記第１の頂点部から前記第２及び前記第３の頂点部までの距離よりも短いことを特徴とする請求項１に記載の遠心分離機用試料容器。
【請求項９】
前記試料容器の高さは１９０ｍｍ以下であり、前記キャップ部の直径が１００ｍｍ以内であり、
前記試料容器の容量が１５００ｍｌ以上であることを特徴とする請求項２〜８のいずれか一項に記載の遠心分離機用試料容器。
【請求項１】
試料を収納可能な胴体部と、該胴体部に装着可能なキャップ部を備えた遠心分離機用試料用容器であって、
前記胴体部は上から見て略三角形の外形を持ち、上方に円形の開口部を有し、
前記開口部に、密閉部材を介して前記キャップ部をねじ式で着脱可能に構成し、
前記胴体部の第１の頂点部の中心から第２の頂点部の中心までの距離、及び、第１の頂点部から第３の頂点部までの距離が等距離になるように前記胴体部の外形を設定し、
前記第１の頂点部を挟む２つの辺部の接線が成す角度は４５度以上９０度未満であり、
前記第１の頂点部が、上から見た際に第１の曲率半径（Ｒ１）をもって形成され、
前記各頂点部間の辺部が、上から見た際に外側に緩やかに第２の曲率半径（Ｒ２）を有する円弧状に構成されることを特徴とする遠心分離機用試料容器。
【請求項２】
上から見た際に、前記胴体部の外形位置は、前記キャップ部の外形位置よりも外側にあることを特徴とする請求項１に記載の遠心分離機用試料容器。
【請求項３】
前記第１乃至第３の頂点部を挟む２つの辺部の接線が成す角度が６０度であり、
前記各頂点部の中心間の距離が等しいことを特徴とする請求項１又は２に記載の遠心分離機用試料容器。
【請求項４】
前記開口部は、第３の曲率半径（Ｒ３）を有し、
前記各曲率半径は、Ｒ１＜Ｒ3＜Ｒ２の関係となるように構成されることを特徴とする請求項３に記載の遠心分離機用試料容器。
【請求項５】
前記第２の曲率半径（Ｒ２）は、前記第３の曲率半径（Ｒ３）の３倍以上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試料容器。
【請求項６】
前記第２の曲率半径（Ｒ２）は１７０ｍｍ以上であることを特徴とする請求項５に記載の遠心分離機用試料容器。
【請求項７】
前記試料容器は、前記開口部から各頂点部に接続する肩部を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の遠心分離機用試料容器。
【請求項８】
前記第１の頂点部を挟む２つの辺部の接線が成す角度が６０度未満であり、
前記第２の頂点部から前記第３の頂点部までの距離が、前記第１の頂点部から前記第２及び前記第３の頂点部までの距離よりも短いことを特徴とする請求項１に記載の遠心分離機用試料容器。
【請求項９】
前記試料容器の高さは１９０ｍｍ以下であり、前記キャップ部の直径が１００ｍｍ以内であり、
前記試料容器の容量が１５００ｍｌ以上であることを特徴とする請求項２〜８のいずれか一項に記載の遠心分離機用試料容器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【公開番号】特開２０１１−１１１３２（Ｐ２０１１−１１１３２Ａ）
【公開日】平成２３年１月２０日（２０１１．１．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１５６２０６（Ｐ２００９−１５６２０６）
【出願日】平成２１年６月３０日（２００９．６．３０）
【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２３年１月２０日（２０１１．１．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月３０日（２００９．６．３０）
【出願人】（０００００５０９４）日立工機株式会社 (1,861)
【Ｆターム（参考）】
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