CN101269355A - 离心机转子和离心机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种离心机转子，所述离心机转子包括具有多个容纳部分的环形部分，每个容纳部分都保持用于容纳待分离样品的样品容器，所述环形部分设置有端面部分，所述容纳部分的孔在所述端面部分上开通并沿着所述环形部分的圆周方向排列。在所述端面部分上，在相应的每对相邻孔之间设置有凹部分。

Description

离心机转子和离心机

技术领域

本发明涉及离心机和用于离心机中的离心机转子。

背景技术

离心机构造成将待分离的样品通过诸如管或瓶等容器插入转子中，然后使转子高速旋转从而分离并提炼该样品。转子的用途根据旋转速度的不同而不同，并且包括各种类型的转子，例如管孔固定的角转子、以及装载有管的桶随着转子的旋转而从竖直状态摆动到水平状态的摆动转子。

在用于快速分离微量样品的高速微量离心机中，通常主要使用角转子。例如，JP-A-8-103689披露了一种用于离心机的传统角转子，该角转子主要通过切割铝块或成型塑料而形成，并构造成用于保持管的多个管孔相对于旋转轴以恒定的角度间隔设置。管孔的开口端面的锥形表面与旋转轴同心地形成。

为了使由于风而产生的旋转损耗降低到最小值，一部分角转子都设置有转子盖，从而使得在将管插入转子时形成的粗糙表面不会暴露于大气中。目前制造的一些类型的转子都设置成允许在安装有转子盖的状态下使用，或者在不安装转子盖的状态下使用。在这种转子中，当容纳样品的管的数量较大时，每次在分离前用管代替已分离的管时都需要移除并安装转子盖。这样，实际上，操作者经常会在不安装转子盖的情况下使用转子。

在JP-A-8-103689所披露的角转子中，在没有插入管的管孔中可能会产生共鸣音或共鸣，即所谓的啸声。例如在JP-A-10-34019中披露，为了避免这种现象，可以设置将管孔内的空间与转子外部连通的通孔。

发明内容

然而，当在管孔处形成与转子外部连通的通孔时，会担心由于风而产生的转子损耗变大，这将造成与转子旋转相关的能量增大。此外，近几年还提出了生物安全性的问题。即，在转子设置有与转子外部连通的通孔的情况下，如果管破裂，样品将通过通孔排出并散落到转子外部，这违背了生物安全性要求。

相应地，本发明的目的是提供一种离心机转子和离心机，其可以在抑制共鸣的同时实现生物安全性。

为了解决上述问题，本发明提供一种离心机转子，所述转子包括具有多个容纳部分的环形部分，每个容纳部分都保持用于容纳待分离样品的样品容器，所述环形部分设置有端面部分，所述容纳部分的孔在所述端面部分上开通并沿着所述环形部分的圆周方向排列，其中，

在所述端面部分上，在相应的每对相邻孔之间设置有凸部分或凹部分。

根据该构造，可以增大所述端面部分和空气之间的摩擦程度。这样，可以减小当所述转子旋转时在所述端面部分产生的空气相对流动的流速。由于流速减小，可以抑制共鸣的产生。此外，在转子中，由于没有设置用于连通所述容纳部分和外周部分的孔，因此可以防止在进行分离操作时样品从所述容纳部分泄漏到外部。

在如此构造的离心机转子中，所述凹部分可以由用于连通相邻孔的凹槽部分构成。

根据该构造，可以使得与产生共鸣相关的所述容纳部分的深度变小。当所述深度较小时，由于与共鸣相关的频率较高，因此可以抑制共鸣的产生。

可选的是，为了解决上述问题，本发明提供一种离心机转子，所述转子包括具有多个容纳部分的环形部分，每个容纳部分都保持用于容纳待分离样品的样品容器，所述环形部分设置有端面部分，所述容纳部分的孔在所述端面部分上开通并沿着所述环形部分的圆周方向排列，其中，

所述环形部分形成为圆锥形并设置有凹陷部分，所述凹陷部分的侧壁由所述环形部分形成，所述环形部分还设置有通孔，所述通孔开通所述凹陷部分的内周面并连通所述凹陷部分和所述容纳部分的内部。

根据该构造，同样可以使得与产生共鸣相关的所述容纳部分的深度较小。当所述深度较小时，由于与共鸣相关的频率较高，因此可以抑制共鸣的产生。此外，在所述转子中，由于没有设置用于连通所述容纳部分和外周部分的孔，因此可以防止在进行分离操作时样品从所述容纳部分泄漏到外部。

可选的是，为了解决上述问题，本发明提供一种包括以上述方式构造的离心机转子的离心机。

根据本发明的离心机转子和离心机可以在抑制共鸣的同时实现生物安全性。

附图说明

在附图中：

图1是根据本发明第一实施例的离心机的剖视图；

图2是根据本发明第一实施例的离心机转子的剖视图；

图3是示出根据本发明第一实施例的离心机转子的容纳部分中的管长与涡流之间关系的示意图；

图4是示出根据本发明第一实施例的离心机转子的共鸣频率与涡流发生频率之间关系的曲线图；

图5是根据本发明第二实施例的离心机转子的透视图；

图6是示出根据本发明第二实施例的离心机转子的局部剖视图；

图7是示出根据本发明第二实施例的离心机转子的共鸣频率与涡流发生频率之间关系的曲线图；

图8是根据本发明第二实施例的修改例的离心机转子的透视剖视图；以及

图9是示出根据本发明第二实施例的修改例的离心机转子的局部剖视图。

具体实施方式

在下文中，将参照图1到图4说明根据本发明第一实施例的离心机转子和离心机。图1所示的离心机1主要由外壳2、电动机3、旋转室腔体(旋转室框架)4、遮盖5和转子10构成。

外壳2用作离心机的外部壳体，并且容纳有电动机3、旋转室腔体4、转子10和控制装置(未示出)等。在外壳2的上部形成用作下述旋转室4a的开口的开口部分2a。

电动机3包括作为输出轴使用的旋转轴部分3B，并经由阻尼器3A、3A设置为使电动机3在外壳2内指向上方。电动机3可以使转子10以最高15000rpm的速度旋转。

旋转室腔体4设置在电动机3的上部以及开口部分2a的下方，并在其中限定旋转室4a。旋转轴部分3B的端部穿过旋转室腔体4并突出到旋转室4a中。遮盖5设置在外壳2的上部从而能够打开和关闭旋转室4a的开口部分2a。

转子10主要由轴部分11、环形部分12和用于连接轴部分11与环形部分12的凹陷部分13构成。转子容纳在旋转室4a中，并且转子的轴部分11固定到旋转轴部分3B上以便可以同轴地旋转。环形部分12构造成截头圆锥形并包括容纳部分12a，该容纳部分12a沿着该环形部分12的圆周方向排列并且每个容纳部分12a从圆锥形的顶点侧向其底侧设置。容纳待分离样品的样品容器15可以插入到每个容纳部分12a中。

环形部分12设置有端面部分12A，在该端面部分12A上开通有分别与容纳部分12a的开口部分对应的孔12b。端面部分12A构造成与从圆锥形顶点侧到底侧的方向相交并沿着转子10的旋转方向连续。在端面部分12A中，在每对相邻孔12b之间设置有从端面部分12A突出的凸部分14。凸部分14设置为其纵向大致与旋转方向正交。

下面将解释在如此构造的离心机1中在不将样品容器15插入任何容纳部分12a的状态下旋转转子10的情况。当转子10旋转时，在端面部分12A相对地产生风。在该情况下，如图3所示，在孔12b附近产生周期性涡流。由下面的表达式给出表示这种周期性涡流的发生频率的涡流发生频率fc。

fc＝(n-0.25)/(M+1.75)·U/LD    表达式1

其中，M表示马赫数，U表示代表性流速，LD表示开口部分的长度而n表示模态(1、2、3……)。

开口部分的长度是常数。代表性流速随着转子10的旋转速度而增大和减小。马赫数取决于代表性流速并等于或大于0但最大为大约2。这样，如图4所示，涡流发生频率与转子10的旋转速度成正比地增大。

此外，由于具有开口孔12b的容纳部分12a是密封的管，因此容纳部分产生共鸣，而其共鸣频率f由下面的表达式给出：

f＝(2n-1)/4·c/L    表达式2

其中，c表示音速，L表示管长，而n表示模态(1、2、3……)。

由于音速和管长都是常量，因此如图4所示，共鸣频率是恒定的。

当转子10的旋转速度升高时，在孔12b附近相对产生的风的流速增大，因此涡流发生频率增大。当涡流发生频率达到共鸣频率时，发生共鸣并产生所谓的啸声。然而，由于在容纳部分12a附近设置有凸部分14，端面部分12A和空气之间的摩擦程度增大。因此，由于过度拉引端面部分12A附近的空气，因此在孔12b附近相对产生的风的流速降低。与完全不设置凸部分14的情况相比，在设置有凸部分14的情况下，即使当转子10的旋转速度相同时涡流发生频率也更小。这样，即使电动机3以最高速度(15000rpm)旋转，由于涡流发生频率没有达到共鸣频率，因而抑制了所谓啸声的产生。

此外，在第一实施例中，降低了啸声，并且不在容纳部分12a上直接形成孔等。因此，即使在样品容器15在容纳部分12a中破损的情况下，也可以防止样品从容纳部分12a中排出。

接下来，将参照图5到图7说明根据本发明第二实施例的离心机和离心机转子。除了图5所示的转子20的构造以外，根据第二实施例的离心机与根据第一实施例的离心机1相同，因此将省略其说明。

转子20主要由轴部分21、环形部分22和用于连接轴部分21与环形部分22的凹陷部分23构成。转子容纳在旋转室4a中，并且转子的轴部分21固定到旋转轴部分3B(参见图1)上以便可以同轴地旋转。环形部分22构造成截头圆锥形并包括容纳部分22a，该容纳部分22a沿着该环形部分22的圆周方向排列并且每个容纳部分22a从圆锥形的顶点侧向其底侧设置。容纳待分离样品的样品容器15(参见图2)可以插入到每个容纳部分22a中。

环形部分22设置有端面部分22A，在该端面部分22A上开通有分别与容纳部分22a的开口部分对应的孔22b。端面部分22A构造成与从圆锥形顶点侧到底侧的方向相交并沿着转子20的旋转方向连续。在端面部分22A中形成有凹槽部分24，以便连接每对相邻地设置的一个孔22b和另一个孔22b。

由于设置有凹槽部分24，如图6所示，与共鸣频率有关的管长L缩短到L’。因此，由表达式(2)清楚地看出，如图7所示，与容纳部分22a相关的共鸣频率可以比不设置凹槽部分24的情况高。因此，即使电动机3以最高速度(15000rpm)旋转，由于涡流发生频率没有达到共鸣频率，因此可以抑制所谓啸声的产生。

作为第二实施例的修改例，如图8所示，可以使用构造成具有通孔32c的转子30，该通孔32c开通凹陷部分33的内周面并连通凹陷部分33和容纳部分22a的内部。在这种构造中，如图9所示，也可以使与共鸣频率相关的管长L缩短到L”。这样，与第二实施例相同，在根据修改例的转子30中，由于涡流发生频率没有达到共鸣频率，因此可以抑制所谓啸声的产生。

在第二实施例及其修改例中，在容纳部分上形成凹槽或通孔。然而，由于没有在环形部分的外周部分上形成通孔等，因此即使在进行分离操作时样品容器15破损的情况下，也可以防止样品排出到转子外部。

根据本发明的离心机和离心机转子不限于上述实施例，并且可以在权利要求书所述的范围内以各种方式进行修改和改进。例如，虽然在第一实施例中设置了凸部分以增加端面部分和空气之间的摩擦程度从而减小相对速度，但是可以通过设置凹部分来增加端面部分和空气之间的摩擦程度。凹部分可以构造成像第二实施例中所示的凹槽部分24一样或者仅仅是如下通孔：每一个通孔都在端面部分处开通并在彼此相邻设置的一个容纳部分和另一个容纳部分之间形成。

本申请基于2007年3月20日提交的日本专利申请No.2007-072972并要求其优先权；该日本专利申请的全部内容通过引用并入本文。

Claims (5)

1.一种离心机转子，包括：

环形部分，所述环形部分具有多个容纳部分，每个容纳部分都保持用于容纳待分离样品的样品容器，所述环形部分设置有端面部分，所述容纳部分的孔在所述端面部分上开通并沿着所述环形部分的圆周方向排列，其中，

在所述端面部分上，在相应的每对相邻孔之间设置有凹部分。

2.根据权利要求1所述的离心机转子，其中，

所述凹部分由用于连通相邻孔的凹槽部分构成。

3.一种离心机转子，包括：

环形部分，所述环形部分具有多个容纳部分，每个容纳部分都保持用于容纳待分离样品的样品容器，所述环形部分设置有端面部分，所述容纳部分的孔在所述端面部分上开通并沿着所述环形部分的圆周方向排列，其中，

所述环形部分形成为圆锥形并设置有凹陷部分，所述凹陷部分的侧壁由所述环形部分形成，所述环形部分还设置有通孔，所述通孔开通所述凹陷部分的内周面并连通所述凹陷部分和所述容纳部分的内部。

4.一种包括根据权利要求1所述的离心机转子的离心机。

5.一种包括根据权利要求3所述的离心机转子的离心机。

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