DE212018000362U1

DE212018000362U1 - Zentrifugenprobenbehälter, Zentrifugenrotor, der diesen verwendet, und Zentrifuge

Info

Publication number: DE212018000362U1
Application number: DE212018000362.9U
Authority: DE
Original assignee: Koki Holdings Co Ltd
Current assignee: Eppendorf Himac Technologies Co Ltd
Priority date: 2017-11-28
Filing date: 2018-09-28
Publication date: 2020-06-30
Anticipated expiration: 2028-09-29
Also published as: JP2021102212A; US11759794B2; US20200398286A1; JP7155319B2; JPWO2019106933A1; JP6942197B2; WO2019106933A1; US20230381793A1; CN213315622U

Abstract

Zentrifugenprobenbehälter mit einem rohrförmigen Körperteil und einem Bodenteil, der eine untere Endseite des Körperteils verschließt,
wobei das Körperteil ein röhrenförmiges Teil mit zwei parallelen ebenen Flächen ist und eine Öffnung hat, die von oben betrachtet elliptisch ist;
wobei der untere Teil durch einen halbzylindrischen Teil und viertelkugelförmige Teile gebildet wird, die mit Seiten des halbzylindrischen Teils verbunden sind, und eine Höhe H des Körperteils größer als eine Länge L2 in Richtung einer kurzen Achse der Öffnung ist; und
wobei ein Krümmungsradius R₁ einer Außenfläche eines Bogenteils der elliptischen Form, ein Krümmungsradius R₂ einer Außenfläche des halbzylindrischen Teils und ein Krümmungsradius R₃ einer Außenfläche der viertelkugelförmigen Teile gleich ausgebildet sind.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Technischer Bereich
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Zentrifuge (einen Zentrifugalseparator) und bezieht sich insbesondere auf eine Verbesserung eines Probenbehälters, der an einem mit hoher Drehzahl rotierenden Rotor befestigt ist.
Verwandter Stand der Technik
Die Zentrifuge trennt oder reinigt eine Probe, indem sie eine zu trennende Probe (z.B. eine Kulturlösung, Blut o.ä.) über ein Röhrchen oder einen Becherbehälter in einen Rotor einführt und den Rotor mit hoher Geschwindigkeit dreht. Die Drehgeschwindigkeit des Rotors wird je nach Anwendung in einem Bereich von einer niedrigen Drehzahl (ca. mehrere tausend Umdrehungen) bis zu einer hohen Drehzahl (die maximale Drehzahl beträgt 150.000 U/min) eingestellt. Es gibt verschiedene Arten von Rotoren, die verwendet werden können, wie z.B. ein Winkelrotor, bei dem ein festwinkliges Rohrloch eine hohe Rotationsgeschwindigkeit verkraften kann, ein Schwenkrotor, bei dem ein mit einem Rohr beladener Becher von einem vertikalen Zustand in einen horizontalen Zustand schwenkt, während sich der Rotor dreht, und ähnliches. Darüber hinaus gibt es einen Rotor, der sich mit einer extrem hohen Rotationsgeschwindigkeit dreht und eine hohe Zentrifugalbeschleunigung auf eine kleine Probenmenge ausübt, einen Rotor, der eine niedrige Rotationsgeschwindigkeit hat, aber eine große Probenmenge bewältigen kann, und ähnliches. Da diese Rotoren entsprechend der zu separierenden Probenmenge oder der Rotationsgeschwindigkeit ausgewählt werden, ist der Rotor so konfiguriert, dass er abnehmbar an einer Drehachse des Antriebsmittels befestigt werden kann, und der Rotor kann ausgetauscht werden. In den letzten Jahren wurde die Messgenauigkeit eines Messgeräts, das eine Probe nach dem Zentrifugieren misst, erheblich verbessert, und selbst eine extrem kleine Probenmenge kann gemessen werden. Mit der Verbesserung der Messgenauigkeit besteht die Nachfrage nach einer Zentrifuge, die eine Zentrifugaltrennung einer Lösung, die eine sehr kleine Probenmenge enthält, effizient durchführt und die abgetrennte Probe effizient auffängt.
Wenn sich der Rotor mit hoher Geschwindigkeit in der Luft dreht, steigt die Temperatur des Rotors aufgrund von Reibungswärme (Windverlust) mit der Luft an. Da einige zu trennende Proben auf einer niedrigen Temperatur gehalten werden müssen, ist eine Zentrifuge mit einer Kühleinrichtung, die den Rotor während des Betriebs kühlt, weit verbreitet. In der Patentliteratur 1 wird eine Zentrifuge mit einem Winkelrotor offenbart, und in Umfangsrichtung des Rotors sind mehrere Halteöffnungen für Probengefäße ausgebildet, in die Probenbehälter eingesetzt werden können. Der hier verwendete Probenbehälter hat ein kleines Fassungsvermögen von etwa zwei Millilitern und wird häufig zur Abtrennung einer sehr kleinen Probenmenge verwendet. Darüber hinaus wird der Probenbehälter häufig als Einwegbehälter verwendet.
[Literatur des verwandten Standes der Technik]
[Patentliteratur]
Patentliteratur 1: Offengelegtes japanisches Patent Nr. 2012-035261
ZUSAMMENFASSUNG
[Zu lösende Probleme]
Bei der Zentrifuge der Patentliteratur 1 ist eine Öffnung des Probenbehälters rund, die etwa obere Hälfte zylindrisch, die etwa untere Hälfte sich verjüngend und ein vorderes Bodenteil ist ein halbkugelförmiger Aggregationsteil mit kleinem Durchmesser. Wenn diese Struktur in einem Probenbehälter mit einem kleinen Fassungsvermögen von etwa 2 Millilitern verwendet wird, wird der vordere Teil erheblich dünner, wodurch die Wiedergewinnungsrate der Probe verbessert wird. Die Gesamtzahl der Probenbehälter, die nebeneinander auf einem Umfang des Rotors angeordnet werden können, wird durch einen Durchmesser des Probenbehälters bestimmt. Da eine obere Grenze eines Außendurchmessers des Rotors durch die Größe der Rotorkammer der Zentrifuge begrenzt ist, ist bei der Bestimmung des Rotordurchmessers die Anzahl der aneinanderreihbaren Probengefäße nahezu festgelegt. Daher werden in der Technik der Patentliteratur 1 die Probengefäße an der inneren und äußeren Umfangsseite angeordnet, um die Anzahl der Probengefäße zu erhöhen, die gleichzeitig zentrifugiert werden können, aber es besteht der Nachteil, dass die Zentrifugalbelastungen auf die Probengefäße an der inneren Umfangsseite und die Probengefäße an der äußeren Umfangsseite unterschiedlich sind. Darüber hinaus ist es bei der Anordnung eines Deckelteils über ein Scharnierteil an einem Körperteil des Probenbehälters notwendig, die Position des Scharnierteils auf eine bestimmte Position auszurichten, wenn die Probenbehälter in den Halteöffnungen des Rotors angeordnet sind, und die Ausrichtarbeiten können ebenfalls mühsam sein.
Vor diesem Hintergrund ist die vorliegende Erfindung vervollständigt. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Zentrifugen-Probenbehälters und einer Zentrifuge unter Verwendung desselben, die im Vergleich zu früher die Gesamtzahl der an einem Rotor befestigbaren Probenbehälter erhöht, indem ein Probenbehälter erreicht wird, dessen Querschnittsform orthogonal zu einer Mittelachse in axialer Längsrichtung nicht vollkommen kreisförmig, sondern flach ist. Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Zentrifugen-Probenbehälters und einer Zentrifuge unter Verwendung desselben, wodurch die Rückgewinnungsrate von Pellets (Sedimenten) einer kleinen Probenmenge verbessert und die Effizienz der Sammelarbeit der zurückgewonnenen Pellets durch die Gestaltung der Form eines Bodenteils eines Probenbehälters verbessert werden kann. Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Zentrifugen-Probenbehälters und einer Zentrifuge unter Verwendung desselben, wobei die Befestigung an einem Rotor leicht möglich ist und das Lösen nach dem zentrifugalen Trennvorgang ebenfalls vereinfacht werden kann, durch ein Flachhalten der Abmessung eines Probenbehälters oder die Form eines Deckelteils. Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Schwenkzentrifuge, bei der eine Becherform erreicht wird, bei der die Querschnittsform orthogonal zu einer Mittelachse in axialer Längsrichtung nicht vollkommen kreisförmig, sondern flach ist und dadurch die Gesamtzahl der anbringbaren Becher im Vergleich zu vorher erhöht wird.
[Mittel zur Lösung von Problemen]
Die in der Anmeldung offengelegten repräsentativen Merkmale der Erfindung werden wie folgt beschrieben. Nach einem Merkmal der vorliegenden Erfindung ist ein Zentrifugenprobenbehälter vorgesehen, der einen rohrförmigen Körperteil und einen Bodenteil aufweist, der eine untere Endseite des Körperteils verschließt. Das Körperteil ist ein rohrförmiges Teil mit zwei parallelen ebenen Flächen und einer Öffnung, die von oben gesehen elliptisch ist, wobei das Bodenteil einen halbzylindrischen Teil und viertelkugelförmige Teile umfasst, die mit den Seiten des halbzylindrischen Teils verbunden sind. Eine Höhe H des Körperteils eines Probenbehälters ist größer als eine Länge L2 in Richtung einer kurzen Achse der Öffnung, ein Krümmungsradius R₁ einer Außenfläche eines Bogenteils mit elliptischer Form, ein Krümmungsradius R₂ einer Außenfläche des halbzylindrischen Teils des Bodenteils und ein Krümmungsradius R₃ einer Außenfläche der viertelkugelförmigen Teile des Bodenteils sind gleich ausgebildet. Zusätzlich ist an einer oberen Endseite der Öffnung des Körperteils ein Umfangskantenangrenzteil ausgebildet, das mit einer Halteöffnung eines Rotors der Zentrifuge in Eingriff steht, indem es sich radial nach außen flanschförmig ausdehnt.
Nach einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung ist in dem Zentrifugenprobenbehälter ein Scharnierteil ausgebildet, das biegbar und so angeordnet ist, dass es sich von einem Mittelpunkt des Krümmungsradius R₁ des Umfangskantenangrenzteils erstreckt, wobei an einem vorderen Ende des Scharnierteils ein Deckelteil befestigt ist, das die Öffnung des Körperteils abdichtet. Das Körperteil, das Bodenteil, das Scharnierteil und das Deckelteil des Zentrifugenprobenbehälters werden durch integrale Ausformung eines Kunstharzes hergestellt. Darüber hinaus beträgt das Nennvolumen des Zentrifugenprobenbehälters weniger als 20 Milliliter, und die Länge L₁ in Richtung der langen Achse der Öffnung übersteigt die Länge L₂ in Richtung der kurzen Achse. Darüber hinaus sind die Wandstärken des Körperteils und des Bodenteils einheitlich. Von den zwei viertelkugelförmigen Teilen ist der viertelkugelförmige Teil, der sich auf einer Seite des Bodenteils befindet, ein Aggregatteil einer Probe, die im Zentrifugenprobenbehälter untergebracht ist.
Nach einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung ist ein Zentrifugenrotor vorgesehen, der ein Winkelrotor ist und eine Vielzahl von Halteöffnungen zur Aufnahme des oben genannten Zentrifugenprobenbehälters aufweist. Die Halteöffnungen haben eine Form, die einer äußeren Oberflächenform des Probenbehälters ähnlich ist, wobei eine Querschnittsform orthogonal zu einer Mittelachse der Halteöffnung des Rotors eine Ellipsenform mit zwei parallelen geraden Teilen ist, eine Richtung der langen Achse so angeordnet ist, dass sie mit einer radialen Richtung des Rotors übereinstimmt, und eine Richtung der kurzen Achse so angeordnet ist, dass sie eine Umfangsrichtung des Rotors ist. Die Halteöffnungen des Zentrifugenrotors sind in Umfangsrichtung des Rotors in gleichen Abständen angeordnet, und ein kleinster Abstand d zwischen zwei benachbarten Halteöffnungen (ein Abstand zu einem nächstgelegenen Abschnitt auf der inneren Umfangsseite) ist kleiner als die Länge L₂ in der Kurzachsenrichtung der Halteöffnungen (≈ eine Länge in der Kurzachsenrichtung des Probenbehälters). Außerdem beträgt der Neigungswinkel des Zentrifugenrotors 45 Grad, und das unterste Ende einer Bodenfläche des angebrachten Probenbehälters wird so gehalten, dass es sich in einem Winkel von 90 Grad in Bezug auf den Neigungswinkel schneidet. Durch Anbringen dieses Zentrifugenrotors und Verwendung eines Antriebsteils, das den Rotor dreht, und einer Rotorkammer, die den Rotor aufnimmt, kann eine Zentrifuge erreicht werden, die gleichzeitig eine Zentrifugaltrennung an mehreren Probenbehältern durchführen kann.
Nach einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung umfasst eine Schwenkzentrifuge: einen Becher mit einer Drehachse zum Schwenken und einen Schwenkrotor. Der Schwenkrotor enthält ein Durchgangsloch, das in axialer Richtung von einer Oberseite zu einer Unterseite durchdringt, ein Stützteil, das die Drehachse drehbar hält, und ein Kerbenteil, das in einer Richtung senkrecht zu einer Mittelachse des Durchgangslochs ausgebildet ist und an einer radialen Außenseite ausgebildet ist. Die Schwenkzentrifuge führt den Zentrifugaltrennvorgang in einem Zustand durch, in dem der Becher durch eine Drehung des Schwenkrotors um die Rotationsachse geschwenkt wird und an dem Kerbenteil anliegt. Der Becher enthält einen Behälterteil, der eine Probe aufnimmt und eine Öffnung aufweist, in der eine Schraubeneinrichtung ausgebildet ist, sowie ein Deckelteil, das das Behälterteil durch Verschraubung abdichtet und die Rotationsachse hält. Ein Flanschteil mit einer Sitzfläche, die während des Schwenkens in dem Kerbenteil sitzt, ist in der Nähe der Öffnung des Behälterteils ausgebildet, wobei ein Abschrägen parallel an gegenüberliegenden Außenflächen des Behälterteils mit einer zylindrischen Außenform an einer Unterseite des Behälterteils in Bezug auf die Sitzfläche durchgeführt wird, eine Querschnittsform der Halteöffnung im Inneren des Behälterteils elliptisch ausgebildet ist, und eine kurze Achsenrichtung der Querschnittsform der Halteöffnung parallel zu einer Schwenkdrehachsenrichtung angeordnet ist.
Nach noch einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung ist die Drehachse, die sich in einer Richtung senkrecht zu einer Mittellinie in Längsrichtung des Behälterteils erstreckt, im Deckelteil des Bechers angeordnet, und das Deckelteil hat ein Scheibenteil, das die Öffnung des Behälterteils abdeckt, und einen Drehachsenhalteteil, das die Drehachse in axialer Richtung oberhalb des Scheibenteils verschiebbar hält. Der Flanschteil des Behälterteils ist in Längsrichtung gesehen im Wesentlichen rechteckig. Es sind zwei kurze Seitenteile, deren Breiten sich verjüngen, und zwei gegenüberliegende lange Seitenteile, deren Breiten sich verbreitern, ausgebildet, und die Sitzfläche ist so geformt, dass sie sich von der Mittelachse zu einer Seite der kurzen Seitenteile erstreckt. Die kurzen Seitenteile sind in Richtung einer Achse der Schwenkdrehachse von der Mittelachse aus angeordnet. Zu diesem Zeitpunkt werden die kurzen Seitenteile in einer Richtung orthogonal zur Achse der Schwenkdrehachse angeordnet. Außerdem ist hinsichtlich der Form der Halteöffnung des Behälterteils der Querschnitt orthogonal zur Mittelachse in Längsrichtung elliptisch, wobei ein Bodenteil, das ein Vorderende ist, in eine verengte Form gebracht wird, und das Vorderende, das sich verengt hat, halbkugelförmig gestaltet wird. In Bezug auf eine Außenflächenform des Behälterteils kann es ein oder mehrere Paare von zwei parallelen ebenen Flächen in einer Richtung oder in einer zu dieser Richtung senkrechten Richtung geben. Die beiden ebenen Flächen können durch Anfasen und Schneiden einer zylindrischen Außenumfangsfläche gebildet werden. Außerdem kann ein Rohr, das einstückig aus einem Kunstharz geformt ist und eine im Wesentlichen ähnliche äußere Form hat, die der Form der Halteöffnungen entspricht, in die Halteöffnungen eingesetzt werden. Das Rohr hat einen elliptischen Querschnitt rechtwinklig zur Richtung der Mittelachse und weist halbkreisförmige Abschnitte und zwei parallele Flächen auf, die die halbkreisförmigen Abschnitte gerade miteinander verbinden.
[Effekt]
Wenn der Öffnungsteil des Probenbehälters von der Oberseite in Richtung der Mittelachse betrachtet wird, ist der Öffnungsteil nach der vorliegenden Erfindung nicht rund, sondern elliptisch und hat eine flache Rohrform, bei der sich das Seitenverhältnis zwischen der Richtung der langen Achse und der Richtung der kurzen Achse der Öffnung ändert. Daher kann die Breite des Öffnungsteils in Umfangsrichtung verringert werden, und mehrere Probenbehälter können auf demselben Kreis des Rotors angeordnet werden. Da außerdem der Öffnungsteil des Probenbehälters elliptisch ist und die Richtung der langen Achse des Öffnungsteils der radialen Richtung des Rotors entspricht, kann das gleiche Fassungsvermögen wie bei einem herkömmlichen zylindrischen Probenbehälter beibehalten werden. Da die Form der Bodenfläche des flachen Probenbehälters erfunden ist, können die Pellets (die Sedimente), obwohl die Breite des Öffnungsteils in Richtung der kurzen Achse schmaler ist als zuvor, leichter als zuvor entnommen werden, und die Wiederfindungsrate der Pellets kann verbessert werden.
Figurenliste

1 ist ein Längsschnitt, der eine Gesamtkonfiguration einer Zentrifuge 1 nach einem Beispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist eine perspektivische Querschnittsansicht, die einen Zustand zeigt, in dem eine zentrifugale Belastung während des zentrifugalen Trennbetriebs eines Rotors 2 in 1 auftritt (die Darstellung eines Rotordeckels 3 entfällt).
3 zeigt Diagramme, die die Form eines Probenbehälters 40 in 2 zeigen, wobei 3(1) eine perspektivische Ansicht eines Hauptkörperteils ist, 3(2) eine Draufsicht des Hauptkörperteils (ein Diagramm, das die Form einer Öffnung zeigt), 3(3) eine perspektivische Querschnittsansicht eines ebenen Wandteils des Hauptkörperteils ist.
4 zeigt Diagramme, die eine Gesamtform des Probenbehälters 40 in 2 zeigen, wobei 4(1) eine Draufsicht, 4(2) eine Seitenansicht entlang einer langen Seite (ein Teil der Querschnittsansicht) und 4(3) eine Seitenansicht entlang einer kurzen Seite (ein Teil der Querschnittsansicht) ist.
5 zeigt perspektivische Querschnittsansichten zur Veranschaulichung einer Ablagerungssituation von Pellets (Sedimenten) im Probenbehälter 40 in 2, wobei 5(1) eine Situation zeigt, bevor eine Probe in den Probenbehälter 40 gegeben wird, 5(2) eine Situation während des Zentrifugationsbetriebs mit der eingegebenen Probe und 5(3) einen Zustand, in dem Pellets (Sedimente) kurz vor dem Ende der zentrifugalen Trennung abgelagert werden.
In 6, wobei 6(1) ein Diagramm ist, das einen herkömmlichen zylindrischen Probenbehälter zeigt, und 6(2) ein Diagramm ist, das einen Sedimentationszustand von Sedimenten in einem flachen Probenbehälter der vorliegenden Erfindung zeigt.
7 ist eine perspektivische Querschnittsansicht, die einen Zustand zeigt, in dem ein Schwenkrotor 202 gemäß einem zweiten Beispiel der vorliegenden Erfindung stationär ist.
8 ist eine perspektivische Ansicht, die die Form eines Bechers 230 in 7 und ein Rohr 260 zeigt, das im Becher 230 untergebracht ist.
9 zeigt Diagramme, die die Form des Rohres 260 in 7 zeigen, wobei 9(1) eine Draufsicht, 9(2) eine Seitenansicht auf einer langen Seite und 9(3) eine Seitenansicht auf einer kurzen Seite ist.
In 10, wobei 10(1) eine Draufsicht auf einen Behälterteil 251 in 8 ist, und 10(2) eine Seitenansicht einer Halteöffnung 258 von einer Längsachsenseite aus gesehen (eine Richtung C im Diagramm).
11 zeigt Diagramme zur Veranschaulichung einer Situation des Sitzes des Probenbehälters in 7 auf dem Rotor, wobei 11(1) eine Sitzposition im herkömmlichen zylindrischen Probenbehälter und 11 (2) eine Sitzposition im Becher 230 gemäß dem zweiten Beispiel zeigt.
12 ist eine perspektivische Querschnittsansicht eines Zustands eines konventionellen Rotors 102 während des zentrifugalen Trennbetriebs (es wird eine Zentrifugalkraft aufgebracht) (die Darstellung eines Rotordeckels entfällt).
13 zeigt perspektivische Querschnittsansichten, die die Form eines herkömmlichen Probenbehälters 140 zeigen, wobei 13(1) eine Draufsicht, 13(2) eine Seitenansicht (ein Teil der Querschnittsansicht) und 13(3) eine perspektivische Querschnittsansicht ist, die einen Zustand zeigt, in dem die Pellets (Sedimente) kurz vor dem Ende der zentrifugalen Trennung abgelagert werden.
14 zeigt Diagramme, die die Form eines Behälterteils 351 des herkömmlichen Probenbehälters zeigen, wobei 14(1) eine Draufsicht und 14(2) eine Seitenansicht ist.

BESCHREIBUNG DER BEISPIELE
Beispiel 1
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnungen konkret beschrieben. Darüber hinaus werden in den folgenden Diagrammen die gleichen Teile mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und eine wiederholte Beschreibung wird unterlassen. Außerdem wird bei der Beschreibung der Spezifikation davon ausgegangen, dass die Vorder-, Rück-, Auf- und Abwärtsrichtung die in den Diagrammen gezeigten Richtungen sind.
1 ist eine Querschnittsansicht, die die Konfiguration einer Zentrifuge (Zentrifugalseparator) 1 nach einem Beispiel der vorliegenden Erfindung zeigt. An einem oberen Teil eines Gehäuses 6 der Zentrifuge 1 ist ein Betriebsanzeigeteil 10 angeordnet, das für einen Benutzer zur Eingabe von Informationen und zur Anzeige notwendiger Informationen konfiguriert ist. Vorzugsweise wird z.B. eine Flüssigkristallanzeige (LCD) mit Berührungsschirm als Betriebsanzeigeteil 10 verwendet; es kann jedoch jedes beliebige Anzeigegerät oder Eingabegerät verwendet werden. Im Inneren des Gehäuses 6 ist eine Rotorkammer 4 zur Aufnahme eines Rotors 2 angeordnet. Die Rotorkammer 4 wird durch eine Schale 5 aus einem rostfreien Material wie Edelstahl oder ähnlichem definiert. Im Beispiel ist eine Kühleinrichtung angeordnet, die verhindert, dass die Temperatur der Rotorkammer 4 durch die Rotation des Rotors 2 ansteigt. Die Kühleinrichtung umfasst einen Kondensator 7a, einen Kompressor 7b, ein um die Schale 5 gewickeltes Kühlrohr 7c und ein Kapillarrohr 7d, und in einem Teil des Gehäuses ist ein Kühlgebläse 8 angeordnet, das dem Kondensator 7a Kühlluft zuführt. Darüber hinaus ist die Art der Kühleinrichtung nicht auf den Kompressortyp beschränkt, und es kann eine Kühleinrichtung anderer Typen, wie z.B. ein Peltier-Typ, verwendet werden. Außerdem kann, wenn die Kühlung in der Rotorkammer 4 nicht erforderlich ist, eine Zentrifuge ohne Kühlvorrichtung verwendet werden.
Die Rotorkammer 4 ist so konfiguriert, dass ein Öffnungsteil in einer oberen Fläche der Rotorkammer 4 durch eine Tür 9 geöffnet und geschlossen werden kann, und durch Öffnen der Tür 9 kann der Rotor 2 zur Lagerung einer zentrifugal zu trennenden Probe an das Innere der Rotorkammer 4 angebracht oder von diesem abgenommen werden. Ein Steuerteil 11 steuert einen Motor 12, der den Rotor 2 in Übereinstimmung mit einem Wert dreht, der vom Betriebsanzeigeteil 10 eingestellt wird, und steuert auch die Drehzahl des Kompressors 7b und die Rotation des Kühlventilators 8, um eine angemessene Kühlung durch Durchleiten von Kältemittel durch das Kühlrohr 7c, das um die Schale 5 gewickelt ist, durchzuführen. Der Rotor 2 ist so konfiguriert, dass er von einer als Antriebsteil dienenden Drehachse 12a des Motors 12 abnehmbar ist, und ein oberer Öffnungsabschnitt des Rotors 2 ist durch einen abnehmbaren Rotordeckel 3 verschlossen, um die durch die Drehung des Rotors 2 verursachten Luftverluste zu verringern. Darüber hinaus kann zur weiteren Reduzierung des Schwallverlustes der zentrifugale Trennvorgang in einem Zustand durchgeführt werden, in dem der Druck in der Rotorkammer 4 mit Hilfe einer Vakuumpumpeneinrichtung wie einer Öldrehvakuumpumpe, einer Öldiffusionsvakuumpumpe oder ähnlichem reduziert wird.
Das Steuerteil 11 enthält einen Mikrocomputer, der nicht angezeigt wird, sowie flüchtige und nichtflüchtige Speicher, und das Steuerteil 11 empfängt Betriebsbedingungen (Drehzahl, Betriebszeit, eingestellte Temperatur, Betriebsrotor und dergleichen), die von einem Touchpanel des Betriebsanzeigeteils 10 eingestellt werden, und verwendet Informationen wie Betriebsbedingungen und Informationen des angebrachten Rotors, die im Voraus in einer Speichervorrichtung im Steuerteil 11 gespeichert wurden, um die Drehsteuerung des Motors 12, die vom Verdichter 7b durchgeführte Temperatursteuerung der Rotorkammer 4, die Eingabe der Informationen vom Betriebsanzeigeteil 10 und die Anzeige verschiedener Informationen im Betriebsanzeigeteil 10 durchzuführen. Diese Steuerungen des Steuerteils 11 können mittels Software durch den Mikrocomputer gesteuert werden, der in Speichermitteln gespeicherte Programme ausführt.
2 ist eine perspektivische Querschnittsansicht des Rotors 2 in 1 und zeigt einen Zustand, in dem eine Vielzahl von Probenbehältern 40 befestigt ist. Im Rotor 2 ist in einem Mittelteil ein zylindrisches Teil 21 ausgebildet, das ein Befestigungsloch 21a zur Befestigung an der Rotationsachse 12a (siehe 1) des Motors 12 aufweist. Auf einer Oberseite des zylindrischen Teils ist ein sich radial nach außen ausdehnendes Scheibenteil 22 ausgebildet. Eine innere Bodenfläche des Rotors 2, die eine obere Fläche des Scheibenteils 22 ist, ist in eine ebene Form gebracht. Auf einer äußeren Umfangsseite des Scheibenteils 22 ist eine mörserförmige innere Umfangsfläche angeordnet, d.h. eine Formationsfläche 24 einer Halteöffnung 30, die schräg geformt ist, um sich von oben nach unten einer Mittelachse anzunähern. Die Formationsfläche 24 hat im Wesentlichen eine Mörserform (eine umgekehrte Kegelform) in einer Weise, dass der Durchmesser eines unteren Abschnitts klein und der Durchmesser eines oberen Abschnitts groß ist. Ein massives Metallteil zur Bildung der Halteöffnung 30 des Probenbehälters 40, d.h. ein Rotorkörper 23, wird außerhalb und diagonal unterhalb der Formationsfläche 24 gebildet, und es werden mehrere Halteöffnungen 30 mit einem vorbestimmten Neigungswinkel gebildet, die in Umfangsrichtung angeordnet werden. Öffnungen 30a der Halteöffnungen 30 sind in gleichen Abständen in Umfangsrichtung auf der Formationsfläche 24 angeordnet, und der Abstand zwischen benachbarten Öffnungen 30a an den nächstgelegenen Positionen auf der inneren Umfangsseite beträgt d.
Die Halteöffnung 30 hat eine Innenwandform mit einem Außendurchmesser, der im Wesentlichen dem Außendurchmesser des Probenbehälters 40 entspricht, und ist so groß, dass die Halteöffnung 30 einen Mindestabstand hat, der ausreicht, um den Probenbehälter 40 leicht in die Halteöffnung 30 einzusetzen oder aus dieser zu lösen. Eine vertikale Anordnung der Halteöffnung 30 ist so ausgebildet, dass ein Rotationsradius von einer Öffnung 30a in einem oberen Teil zu einem unteren Teil 30c der Halteöffnung zunimmt, und eine Mittelachse B1 ist so ausgebildet, dass sie einen gegebenen Winkel in Bezug auf eine Rotationsachse (eine Mittelachse) A1 des Rotors 2 aufweist. In dem Beispiel ist die Halteöffnung 30 so angeordnet, dass der Neigungswinkel 45 Grad beträgt und eine Rotationsbahn eines Scheitels eines viertelkugelförmigen Teils außerhalb des unteren Teils 30c am weitesten von der Rotationsachse A1 des Rotors 2 entfernt ist. Ein Abstand (R_OUT) zwischen einem Scheitelpunkt einer äußeren Ecke des Bodenflächenteils des angebrachten Probenbehälters 40 (ein viertel kugelförmiges Teil 42b, das später in 3 beschrieben wird) und der Drehachse des Rotors ist größer als ein Abstand (R_IN) zwischen einem Scheitelpunkt einer inneren Ecke des Bodenflächenteils und der Drehachse des Rotors. Daher werden bei der zentrifugalen Trennung Pellets in der Nähe der Ecken auf der äußeren Umfangsseite abgelagert. Darüber hinaus ist der Neigungswinkel beliebig, aber im Fall des Beispiels betragen der Winkel, der von einem Bodenteil 42 des Probenbehälters 40 mit der Drehachse A1 gebildet wird, und der Winkel, der von einer Außenseite 40b des Probenbehälters 40 mit der Drehachse A1 gebildet wird, beide 45 Grad, so dass eine Verbesserung der Sammeleffizienz der Pellets bei der zentrifugalen Trennung zu erwarten ist.
In einem Verbindungsabschnitt zwischen einer Außenkante des Scheibenteils 22 und der Innenseite der Formationsfläche 24 ist eine Aussparung 22a gebildet, die in eine konkave Form gebracht ist und in Umfangsrichtung durchgehend ist. Ein in eine konkave Form vertiefter Abschnitt wird ebenfalls zwischen der Außenseite der Formationsfläche 24 und einer Innenwand eines zylindrischen Teils 25 gebildet. Die Innenseite und die Außenseite der Formationsfläche 24 sind in einer Schwenkwinkelrichtung von der Formationsfläche 24 auf diese Weise vertieft, so dass ein Bediener die Innenseite und die Außenseite des Probenbehälters 40 leicht mit den Fingern halten kann. Dadurch kann der Probenbehälter 40 leicht am Rotor 2 angebracht und vom Rotor 2 abgenommen werden. Der zylindrische Teil 25 ist so geformt, dass er sich außerhalb einer äußeren Umfangskante der Formationsfläche 24 nach oben erstreckt, wobei ein oberes Ende des zylindrischen Teils 25 als ein nach innen gebogener Flanschteil 26 ausgebildet ist, und wobei eine Innenkante des Flanschteils 26 als Öffnung 27 des Rotors 2 dient. Da ein unterer Teil der Öffnung 27 eine Behälterform hat, die abgedichtet und verschlossen ist, kann hier, wenn die Öffnung 27 durch den Rotordeckel 3 abgedichtet wird (siehe 1), der Probenbehälter 40 vom Rotationswind isoliert werden, der in der Rotorkammer 4 während des zentrifugalen Trennbetriebs erzeugt wird. Der Rotordeckel 3 wird durch Verschraubung an einem koaxial zur Rotationsachse A1 nach oben ragenden Schraubennabenteil 28 befestigt, wobei eine Methode zur Befestigung des Rotordeckels 3 am Rotor 2 optional ist, solange ein bekannter Rotordeckel 3 verwendet und befestigt wird.
Hier wird die Form eines konventionellen Rotors 102 anhand von 12 zum Vergleich mit dem Rotor 2 des Beispiels beschrieben. Die Grundform des Rotors 2 des in 2 gezeigten Beispiels entspricht der Grundform des konventionellen Rotors 102, und die gleichen Teile werden mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Auf einer mörserförmigen Formationsfläche 124 ist eine Vielzahl von rundlichen Öffnungen 130a in vorgegebenen Abständen angeordnet. An jeder Öffnung 130a ist ein zylindrischer Probenbehälter 140 befestigt. Die Form des Probenbehälters 140 wird hier mit 13 beschrieben. 13(1) ist eine Draufsicht auf den herkömmlichen Probenbehälter 140, 13(2) ist eine Seitenansicht (eine partielle Querschnittsansicht) und 13(3) ist eine perspektivische Querschnittsansicht, die einen Zustand zeigt, in dem der zentrifugale Trennvorgang durch einen Rotor 102 in 12 durchgeführt wird, und einen Zustand, in dem Pellets (Sedimente) kurz vor dem Ende abgelagert werden.
Obwohl an einer oberen Endöffnung des Probenbehälters 140 in 13 kein Deckelteil ausgebildet ist, kann ein Probenbehälter mit einem Deckelteil verwendet werden. Die Öffnung des Probenbehälters 140 hat eine runde Form mit einem Außendurchmesser von 11 mm, wie in 13(1) dargestellt. Der Probenbehälter 140 hat in Längsrichtung eine Länge von 40 mm, und eine Außenfläche eines Bodenteils 142 des Probenbehälters 140 hat eine halbkugelförmige Form mit einem Krümmungsradius von 5,5 mm. Der Probenbehälter 140 ist aus einem durchsichtigen oder durchscheinenden Kunstharz wie Polypropylen und dergleichen hergestellt und hat eine Plattendicke von 0,7 bis 1,2 mm. Bei einer Plattendicke von 1,0 mm beträgt der Krümmungsradius eines Teils der Innenfläche des Bodenteils 142 4,5 mm. Ein Neigungswinkel des Rotors 102 beträgt ungefähr 25° bis 45°, und da der Neigungswinkel des Rotors 102, wie in 12 gezeigt, 45° beträgt, ist ein Flüssigkeitsstand 160a einer Probe 160 während des zentrifugalen Trennvorgangs wie in 13(3) gezeigt, wenn die Richtung der zentrifugalen Belastung die durch einen schwarzen Pfeil angezeigte Richtung ist. Darüber hinaus werden die Pellets 161 nach dem zentrifugalen Trennvorgang so abgelagert, dass sie sich ungleichmäßig auf einer Seite (einer Seite mit halber Oberfläche) des Bodenteils 142 befinden. Zu diesem Zeitpunkt hat die Beziehung zwischen einer Ablageposition des Pellets 161s und einer Öffnungsposition des Probenbehälters 140 kein Referenzteil. Daher muss der Bediener während der Arbeiten nach der Entnahme des Probenbehälters 140 die Position der Pellets 161 von außerhalb des transparenten Probenbehälters 140 visuell bestätigen.
Verweisend auf 12 sind wiederum radial schräg nach außen zu den Öffnungen 130a Halteöffnungen 130 ausgebildet und in den Halteöffnungen 130 jeweils Probenbehälter 140 montiert. Da bei einer konventionellen Rotorstruktur eine Querschnittsform orthogonal zur Längsmittelachse B1 der Halteöffnungen 130 rund ist, können bei gleichmäßiger Anordnung der Halteöffnungen in Umfangsrichtung nur insgesamt 28 Halteöffnungen 130 in Umfangsrichtung angeordnet werden. Der Grund dafür ist, dass eine Öffnung 144 des Probenbehälters 140 über die Öffnung 130a der Halteöffnung 130 hinaus und zur inneren Umfangsseite hin vorsteht, so dass sich bei zu kleinem Abstand die Öffnungen 144 gegenseitig stören. Außerdem besteht beim konventionellen Rotor 102 oder dem Probenbehälter 140 das Problem, dass sich der Probenbehälter 140 in der Halteöffnung 130 von selbst dreht (Autorotation), da es keine Möglichkeit gibt, die Autorotation des Probenbehälters 140 zu verhindern. Nach dem Rotor 2 des Beispiels, wie in 2 dargestellt, ist jedoch eine äußere Form des Probenbehälters 40 eine nicht kreisförmige Querschnittsform, d.h. eine flache Form, und die Höhe des Probenbehälters 40 (die Länge in Richtung der Mittelachse B1) ist etwas geringer, so dass der Abstand zwischen benachbarten Halteöffnungen 30 schmaler als bisher sein kann. Da zudem die Breite des Probenbehälters 40 in Umfangsrichtung geringer ist als die des herkömmlichen Probenbehälters 140 (Details werden später in 4 beschrieben), können 32 Halteöffnungen 30 in Umfangsrichtung angeordnet werden.
Da im Beispiel der Probenbehälter 40 flach ist, ist der Querschnitt der Halteöffnung 30 orthogonal zur Mittelachse B1 nicht kreisförmig, und es besteht keine Möglichkeit, dass sich der Probenbehälter 40 innerhalb der Halteöffnung 30 automatisch dreht. Folglich können Pellets immer an den Außenecken des Probenbehälters 40 abgelagert werden. Wenn außerdem, wie in 2 gezeigt, ein Scharnierteil 46 zur Verbindung mit einem Deckelteil 45 an der äußeren Umfangsseite angebracht ist, wenn der Probenbehälter 40 montiert ist, und die Kragenteile 47, die beim Abnehmen des Deckelteils 45 als Handgriffe dienen, sauber nebeneinander an der inneren Umfangsseite angeordnet sind, ist die Ecke, in der die Sedimente abgelagert werden, immer die untere Ecke auf einer Seite, auf der das Scharnier 46 positioniert ist, und somit wird die Sedimentationsposition der Sedimente bei der Entnahme der Sedimente durch den Bediener nicht verwechselt und die Arbeitseffizienz verbessert. Außerdem kann der Probenbehälter 40 so montiert werden, dass das Kragenteil 47 an der äußeren Umfangsfläche und das Scharnierteil 46 im Inneren angeordnet ist. Selbst in dieser Montagerichtung kann der Bediener leicht erfassen, auf welcher Seite der unteren Ecke sich die Pellets befinden.
Als nächstes wird die Form des Probenbehälters 40, der in der Halteöffnung 30 des Rotors 2 montiert ist, mit 3 beschrieben. Hier wird der Einfachheit halber auf die Beschreibung des Deckelteils 45, des Scharnierteils 46 und des Kragenteils 47 verzichtet. Der Probenbehälter 40 wird durch integrale Ausbildung eines transparenten oder transluzenten Kunstharzes wie Polypropylen hergestellt. Die Form (die Form der Innenwand) einer Öffnung 44 ist eine Ellipse in der Weise, dass zwei halbkreisförmige Teile 44b mit einem rechteckigen Teil 44a verbunden sind, wie in 3(2) dargestellt. Es ist entscheidend, dass ein bogenförmiger Teil einer Außenfläche der Ellipse ein Halbkreis mit einem Radius R₁ ist und eine Wandfläche des rechteckigen Teils 44a nicht durch Kurven, sondern durch Geraden gebildet wird. Diese Formen sind von der Nähe eines oberen Endes eines Körperteils 41 mit Ausnahme eines Flanschteils 43 bis zum Verbindungsbereich mit dem unteren Teil 42 gleich. Darüber hinaus ist der Probenbehälter 40, streng genommen, weil der Probenbehälter 40 durch Spritzgießen einteilig geformt ist, leicht verjüngt, so dass die äußere Form an einer Oberseite etwas größer ist als die äußere Form in der Nähe des Bodenteils 42. Darüber hinaus ist ein Spalt zwischen der Außenkantenform des ovalen Körperteils 41 und der Öffnung 30a der Halteöffnung 30 vorzugsweise im Wesentlichen Null, jedoch ist ein erforderlicher Mindestabstand vorgesehen, um den Probenbehälter 40 reibungslos an der Halteöffnung 30 befestigen und den Probenbehälter 40 von der Halteöffnung 30 lösen zu können. Der rechteckige Teil 44a, der ein Zwischenteil des Langlochs ist, kann auch nicht durch gerade Linien, sondern in Form eines Bogens gebildet werden, der sich im Querschnitt leicht nach außen wölbt, was aber den Nachteil hat, dass der Abstand zwischen benachbarten Halteöffnungen 30 durch den Bogen verengt wird. Außerdem ist es notwendig, die Halteöffnung 30 des Rotors 2 entsprechend der Form des Probenbehälters 40 zu formen, und da die Halteöffnung 30 durch Schneiden mit einem Schneidwerkzeug wie z.B. einem Bohrer o.ä. bearbeitet wird, ist es bei der Bearbeitung des Rotors 2 vorteilhafter, die Wandfläche des rechteckigen Teils 44a gerade zu machen.
Das Körperteil 41 des Probenbehälters 40 ist entsprechend der Form des Langlochs der Öffnung 44 geformt, und die Form des Bodenteils 42 ist ebenfalls entsprechend geformt. Wie in 3(3) dargestellt, wird im Bodenteil 42a ein halbzylindrisches Teil 42a mit einer halbzylindrischen Wandfläche in Längsachsenrichtung gesehen nahe der Mitte gebildet, und an jedem der beiden Enden wird ein viertelkugelförmiges Teil 42b, das ein Viertel einer Kugelfläche ist, angeschlossen. Der viertelkugelförmige Teil 42b, der die Ecke bildet, hat die Form eines Viertels der Wandfläche der Kugel, deren Außenfläche einen Radius R₃ hat, wie durch eine diagonale Strichlinie in einem engen Intervall in 3(3) gezeigt, und ist mit dem halbzylindrischen Teil 42a und einem halbzylindrischen Teil 41b verbunden. Wie hier verstanden werden kann, hat der Körperteil 41 eine Form, bei der rechteckige flache Wände 41a (Abschnitte, die durch diagonale Strichlinien mit großen Abständen festgelegt sind) auf der linken und rechten Seite durch parallele Ebenen gebildet werden, wobei beide Seiten in Richtung der Längsachse durch die halbzylindrischen Teile 41b verbunden sind, die zu einer halbzylindrischen Form geformt sind. Ein Krümmungsradius des halbzylindrischen Teils 41b ist R₁, und ein Krümmungsradius einer Außenfläche des halbzylindrischen Teils 42a ist R₂. Hier sind der Krümmungsradius R₁ der Außenfläche des halbzylindrischen Teils 41b, der Krümmungsradius R₂ der Außenfläche des halbzylindrischen Teils 42a und der Krümmungsradius R₃ einer Außenfläche des viertelkugelförmigen Teils 42b alle auf den gleichen Krümmungsradius (4 mm) vereinigt. Durch die Vereinheitlichung der Krümmungsradien R₁, R₂ und R₃ auf diese Weise wird der Schneidevorgang der Halteöffnung 30 des Rotors 2 einfach, und die ungleichmäßige Verteilung der Zentrifugalkraft, die auf einen Teil des Probenbehälters 40 konzentriert ist, kann wirksam dispergiert werden. Selbst wenn alle Krümmungsradien der gekrümmten Oberflächenteile des Probenbehälters 40 vollständig aufeinander abgestimmt sind, ist nicht beabsichtigt, die für das Spritzgießen erforderlichen Toleranzen auszuschließen. Wie oben beschrieben, wird der Probenbehälter 40 in eine flache Form gebracht, ein Längenverhältnis der langen Achsenrichtung und der kurzen Achsenrichtung der Öffnung 44 geändert und die lange Achsenrichtung des Probenbehälters so angeordnet, dass sie der radialen Richtung des Rotors 2 entspricht, wie in 2 gezeigt, und dadurch mehr Probenbehälter im Vergleich zum herkömmlichen zylindrischen Probenbehälter eingestellt werden können.
4 zeigt Diagramme, die die Gesamtform des Probenbehälters 40 in 2 zeigen, 4(1) ist eine Draufsicht, 4(2) eine Seitenansicht auf eine lange Seite und 4(3) eine Seitenansicht auf eine kurze Seite. Hier ist im Gegensatz zu 3 der gesamte Probenbehälter 40 einschließlich des Deckelteils 45 dargestellt. Der Deckelteil 45 wird durch integrale Bildung eines Kunstharzes zusammen mit dem Körperteil 41 hergestellt, und wie in 4(1) gezeigt, hat der Probenbehälter 40 ein Seitenwandteil 45b, das in eine im wesentlichen zylindrische Form geformt ist und an einem inneren Abschnitt eines peripheren Kantenwiderlagerteils 45c von oben gesehen in eine konkave Form geformt ist, und ein Bodenflächenteil 45a mit einem ebenen inneren Abschnitt, das von dem Seitenwandteil 45b umgeben ist. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich der Seitenwandteil 45b in engem Kontakt mit einer Innenwandfläche des Körperteils 41 in radialer Richtung, und das Umfangsrandangrenzteil 45c befindet sich in engem Kontakt mit einem oberen Randteil der Öffnung 44 (siehe 3), und somit ist der Behälter vollständig abgedichtet. Darüber hinaus wird ein Verlängerungsteil 45d gebildet, das sich entlang der Innenwandfläche des Körperteils 41 weiter nach unten erstreckt als die Bodenflächenteil 45a (s. 5 für Details), und somit wird die Dichtleistung der Öffnung 44 des Körperteils 41, die durch das Deckelteil 45 bestimmt wird, verbessert. Das biegsame Scharnierteil 46, das mit dem Körperteil 41 verbunden ist, ist auf der einen Seite in langer Achsenrichtung des Umfangsrandangrenzteils 45c und das Kragenteil 47 auf der anderen Seite in langer Achsenrichtung ausgebildet, damit der Bediener das Deckelteil 45 leicht von Hand öffnen kann.
Wie aus 4(1) ersichtlich ist, haben das Scharnierteil 46 und das mit dem Deckelteil 45 verbundene Kragenteil 47 charakteristische Erscheinungsformen, und es ist auf einen Blick erkennbar, in welche der Längsachsenrichtungen das Kragenteil 47 von oben betrachtet ist. Wenn die Bedienungsperson den Probenbehälter 40 mit einer Hand ergreift, ist die Positionierung in langen Achsenrichtung daher einfach, und der Kragenteil 47 kann mit der anderen Hand nach oben bewegt werden, um das Deckelteil 45 zu öffnen. Darüber hinaus ist es aufgrund der charakteristischen Form der Oberseite leicht, nachdem die Probe in den Probenbehälter 40 injiziert und das Deckelteil 45 geschlossen ist, den Probenbehälter 40 in Bezug auf den Rotor 2 in eine vorbestimmte Ausrichtung zu bringen (eine Ausrichtung, bei der das Scharnier 46 an der äußeren Umfangsseite des Rotors 2 positioniert ist). Da außerdem die Längenverhältnisse der Länge in Richtung der langen Achse und der Länge in Richtung der kurzen Achse des Probenbehälters 40 unterschiedlich sind, kann die Selbstrotation des Probenbehälters 40 innerhalb der Halteöffnung 30 während des zentrifugalen Trennvorgangs zuverlässig verhindert und die Veränderung der Lage der Sedimente zuverlässig vermieden werden.
4(2) und 4(3) sind Seitenansichten des Probenbehälters 40. Wie in 4(2) gezeigt, ist im Probenbehälter 40, da der flache Probenbehälter 40 von der Öffnung 44, die als Injektionsöffnung dient, bis zum unteren Teil 42 im Wesentlichen die gleiche elliptische Querschnittsform aufweist, die Form einer Seitenfläche in einer Längsachse eine im Wesentlichen breite rechteckige Form. Beim Greifen des Probenbehälters 40 greift der Bediener eine kurze Seitenfläche mit zwei Fingern in einer durch einen weißen Pfeil angezeigten Richtung. Da die Steifigkeit des Probenbehälters 40 gegenüber dem Druck in der durch den weißen Pfeil angezeigten Richtung hoch ist, kann auch das Phänomen vermieden werden, dass die Probe im Inneren aufgrund der Verformung des Probenbehälters 40 nach außen gedrückt wird. Die Ecke der Bodenfläche des Probenbehälters 40, d.h. die Querschnittsform an beiden Enden des Bodenteils 42, hat einen Krümmungsradius R₃ der Außenfläche von 4 mm. Da die Querschnittsform an beiden Enden des Bodenteils 42 bis auf die Toleranz und den zulässigen Spalt für eine glatte Montage mit der Form einer unteren Innenfläche der Halteöffnung 30 übereinstimmt, wird die Zentrifugalkraft an jedem Teil des Probenbehälters 40 effektiv von der Halteöffnung 30 aufgenommen, kann eine übermäßige Konzentration der Zentrifugalkraft auf eine bestimmte Stelle des Probenbehälters 40 verhindert und das Risiko einer Beschädigung des Probenbehälters 40 stark reduziert werden. Ein Krümmungsradius R₃₀ der Innenfläche der Querschnittsform an beiden Enden des Bodenteils 42 beträgt 3,2 mm. Hier ist die Wanddicke des Probenbehälters 40 auf 0,8 mm eingestellt; die Wanddicke kann jedoch unter Berücksichtigung der erforderlichen Festigkeit des Probenbehälters 40, eines Werkstoffes des Probenbehälters 40 u.ä. optimal eingestellt werden.
Das sich radial nach außen erstreckende Flanschteil 43 ist an einer Außenkante des oberen Endes des Körperteils 41 angeformt, um in eine Öffnungskante der Halteöffnung 30 des Rotors 2 einzugreifen und/oder die Steifigkeit zu verbessern. Der Flanschteil 43 ist so geformt, dass er radial nach außen vorsteht, um den Unterschied zwischen dem Außen- und dem Innendurchmesser zu vergrößern, und hat eine Wandstärke von z.B. etwa 1,0 bis 1,5 mm. Oberhalb des Flanschteils 43 ist das Deckelteil 45 zur Verhinderung von Leckagen der Probe angeordnet. Das Deckelteil 45 ist mit dem Flanschteil 43 durch das flexible Scharnierteil 46 verbunden, das U-förmig gebogen oder zu einer ebenen Fläche aufgeweitet werden kann. Das Kragenteil 47, das auf der dem Scharnierteil 46 in Richtung der Längsachse gegenüberliegenden Seite ausgebildet ist, hat eine Form, die sich vom Flanschteil 43 radial nach außen erstreckt. Im Deckelteil 45 stößt ein innerer Abschnitt des Umfangskantenangrenzteils 45c an einen inneren Wandabschnitt des Körperteils 41 an. Im Diagramm sind die tatsächlichen Abmessungen dargestellt, wenn der Probenbehälter 40 ein Fassungsvermögen von zwei Millilitern hat. Für den mit hoher Geschwindigkeit rotierenden Probenbehälter 40 ist es entscheidend, dass die äußere Oberflächenform des Probenbehälters 40 mit der inneren Wandform der Halteöffnung 30 des Rotors 2 übereinstimmt. Da die Zentrifugalkraft durch diese Anpassung der Formen in einem weiten Bereich der Innenfläche der Halteöffnung 30 aufgenommen werden kann, kann eine Erhöhung der Blechdicke des Probenbehälters 40 vermieden werden. Hier beträgt eine Höhe H des Probenbehälters 40 38 mm, eine Gesamtbreite in Richtung der langen Achse des Körperteils 41 18 mm und eine Gesamtbreite in Richtung der kurzen Achse 8 mm. Der Krümmungsradius R₁ der äußeren Umfangsfläche des Körperteils 41 (siehe ) beträgt 4 mm, und der Krümmungsradius R₃ der Außenfläche des viertelkugelförmigen Teils beträgt ebenfalls 4 mm. Wie in 4(3) gezeigt, beträgt der Krümmungsradius R₂ der Außenfläche des halbzylindrischen Teils in der Nähe des Zentrums im Wesentlichen in Richtung der Längsachse des unteren Teils 42 ebenfalls 4 mm.
Wie oben beschrieben, kann im Beispiel durch Änderung der Seitenverhältnisse des flachen Probenbehälters 40 bei Herstellung des Probenbehälters mit dem gleichen Fassungsvermögen und der gleichen Höhe wie der herkömmliche Probenbehälter 140 (siehe 13) die Breite des Probenbehälters 40 in Umfangsrichtung des Rotors 2 verringert werden. Insbesondere ist der kleinste Abstand d zur benachbarten Halteöffnung 30 im Rotor 2 kleiner ausgeführt als die Länge (hier 8 mm) der Halteöffnung 30 in Richtung der kurzen Achse. Durch die Verringerung der Gesamtbreite in der kurzen Achsenrichtung kann daher die Gesamtzahl der auf dem Rotor montierbaren Probenbehälter im Vergleich zu früher erhöht werden.
5 zeigt perspektivische Querschnittsansichten zur Veranschaulichung der Ablagerungssituation der Pellets (der Sedimente) im Probenbehälter 40. 5(1) zeigt eine Situation, bevor eine Probe in den Probenbehälter gegeben wird. Darüber hinaus ist in diesem Diagramm die Mittelachse in Längsrichtung des Probenbehälters 40 schräg entsprechend dem Winkel (der Neigungswinkel = 45 Grad) der Halteöffnung 30 des Winkeltyps Rotor 2 dargestellt. Bei der Zentrifugaltrennung wird die Probe 60 nach innen injiziert. 5(2) zeigt den Grad der Abweichung der Probe 60, wenn der Rotor 2 mit hoher Geschwindigkeit gedreht wird, wobei die Probe 60 durch die Rotation des Rotors 2 zur äußeren Umfangsseite bewegt wird und eine Flüssigkeitsoberfläche 60a parallel zur Rotationsachse A1 (siehe 2) des Rotors 2 liegt. Die Zugabemenge der Probe 60 ist willkürlich, und hier wird ein Zustand gezeigt, in dem die Probe 60 bis zur Nennkapazität des Probenbehälters 40, also zwei Milliliter, injiziert wird. 5(3) zeigt einen Zustand, in dem der zentrifugale Trennvorgang abläuft und die Pellets 61 auf einer Seite des Bodenteils 42 abgelagert werden. In den zwei viertelkugelförmigen Teilen 42b ist dasjenige auf der Seite, die sich auf einer Seite des Bodenteils 42 befindet, d.h. die Seite, auf der das flexible Scharnierteil 46 vorgesehen ist, ein Aggregatteil der im Probenbehälter 40 untergebrachten Probe. Da der viertelkugelförmige Teil 42b, der sich auf der äußeren Umfangsseite befindet, eine Position bildet, an der der Drehradius am größten ist und einen Aggregationsteil bildet, werden die Pellets 61 immer an dieser Position abgelegt. Außerdem ist der Krümmungsradius R₃₀ (siehe 4(2)) des an der Außenumfangsseite angeordneten viertelkugelförmigen Teils 42b kleiner als der des herkömmlichen zylindrischen Probenbehälters 140 mit gleichem Fassungsvermögen. Daher ist selbst bei gleicher Menge der Pellets ein anderer Akkumulationszustand gegeben, und die Ablagerungshöhe der Pellets ist hoch. Dieser Zustand wird mit 6 beschrieben.
6(1) ist ein Diagramm, das einen Zustand zeigt, in dem die Sedimente unter Verwendung des herkömmlichen zylindrischen Probenbehälters gesammelt werden, und 6(2) ist ein Diagramm, das einen Sedimentationszustand der Sedimente in dem flachen Probenbehälter 40 der vorliegenden Erfindung zeigt. Die gleiche Menge der gleichen Probe wird in den konventionellen zylindrischen Probenbehälter 140 und den flachen Probenbehälter 40 des Beispiels gegeben und die Zentrifugaltrennung durchgeführt. Hier lagern sich, wie auf der linken Seite in 6(1) dargestellt, in dem herkömmlichen zylindrischen Probenbehälter 140 die Sedimente 161 auf einem Teil der halbkugelförmigen Bodenfläche ab, wie im Diagramm dargestellt. Eine Form 161a der Sedimente 161, radial von der radialen Mitte aus gesehen, ist im Diagramm oben rechts dargestellt, und die Form, von der Umfangsrichtung aus gesehen, ist im Diagramm unten rechts dargestellt. Ein halbkugelförmiger Boden des Probenbehälters 140 hat einen inneren Krümmungsradius von 4,5 mm, und die Sedimente 161 haben eine Tiefe von z.B. 1,2 mm in radialer Richtung. Eine Grenzfläche zwischen dem Überstand und den Sedimenten hat zu diesem Zeitpunkt einen Durchmesser von 6,3 mm.
Wie in 6(2) gezeigt, ist bei der Zentrifugaltrennung im Probenbehälter 40 des Beispiels, da der innere Krümmungsradius des viertelkugelförmigen Teils 42b nur 3,2 mm beträgt (siehe 4), selbst wenn die Menge der Sedimente 61 genau der Menge der Sedimente 161 entspricht, eine Tiefe in radialer Richtung bis zu 1,5 mm und der Durchmesser der Grenzfläche zum Überstand 5,5 mm, was kleiner ist als 6,3 mm im konventionellen Beispiel. Da sich die Sedimente in einem tief abgelagerten Zustand in dem als Aggregationsteil dienenden kugelförmigen Teil 42b des äußeren Viertels anreichern, nimmt bei gleicher Menge Sediment 61 die Ablagerungshöhe der Sedimente 61 zu, so dass eine Verbesserung der Sichtbarkeit zu erwarten ist und die Arbeit zum Zeitpunkt der Pelletsgewinnung erleichtert wurde.
Wie oben beschrieben, können bei Verwendung des Rotors 2 und des Probenbehälters 40 des Beispiels die Sedimente an einer stirnseitigen Ecke (dem Aggregationsteil) am Boden des Probenbehälters intensiv angesammelt sein. Da außerdem das Scharnierteil 46 des Deckelteils 45 auf einer Seite der Längsachse der oberen Öffnung des Probenbehälters 40 ausgebildet ist, kann, wenn das Scharnierteil 46 unabhängig von der Ausrichtung des Probenbehälters 40 nach der Entnahme auf den Rotor 2 an der äußeren Umfangsseite gesetzt wird, anhand der Position des Scharnierteils 46 leicht identifiziert werden, auf welcher Seite sich die Sedimente 61 ansammeln, und somit die Effizienz der Sammelarbeit der Sedimente 61 erheblich verbessert werden. Außerdem kann, wenn das Scharnierteil 46 auf die äußere Umfangsseite des Rotors gesetzt wird, ein Instrument, wie z.B. ein Tropfer und dergleichen, von einer Seite aus eingeführt werden, die beim Öffnen des Deckelteils 45 stark geöffnet wird (die Seite des Kragenteils 47), und somit ist auch das Einführen der Instrumente, wie z.B. eines Tropfers und dergleichen, einfach. Da außerdem die Länge der Öffnung 44 in langer Achsrichtung des Probenbehälters 40 größer ist als die des herkömmlichen Probenbehälters 140, kann das Instrument, wie z.B. ein Tropfer und dergleichen, im Inneren des Probenbehälters 40 stark geneigt werden, wodurch sich ein Bewegungsbereich des Probenbehälters vergrößert und somit die Sammelarbeit der Sedimente 61 erleichtert wird. Obwohl der Probenbehälter 40 des Beispiels mit einem Fassungsvermögen von etwa zwei Millilitern eine geringe Größe hat, ist das Fassungsvermögen des Probenbehälters nicht hierauf beschränkt, und es kann ein Probenbehälter von etwa einigen zehn Millilitern verwendet werden. Wenn die vorliegende Erfindung jedoch auf einen kleinen Probenbehälter mit einem Nennvolumen von weniger als 20 Millilitern angewendet wird, kann der Effekt besonders ausgeprägt sein.
Beispiel 2
Als nächstes wird ein zweites Beispiel, in dem ein nicht zylindrischer Probenbehälter für eine Zentrifuge vom Schwingrotortyp verwendet wird, unter Bezugnahme auf 7 bis 11 beschrieben. 7 ist eine perspektivische Querschnittsansicht, die einen Zustand zeigt, in dem ein Schwenkrotor 202 gemäß dem zweiten Beispiel der vorliegenden Erfindung stationär ist. In 7 ist ein Zustand dargestellt, in dem der Schwenkrotor 202 stillsteht und die Längsrichtung eines Bechers 230 eine vertikale Richtung ist. Der Becher 230 ist durch ein Deckelteil verschlossen, an dem eine Drehachse 240 ausgebildet ist und in dem ein Kunstharzrohr (Probenbehälter) 260 montiert werden kann. Der Schwenkrotor 202 kann anstelle des Rotors 2 in der in 1 gezeigten Zentrifuge 1 montiert werden. Im Falle des Schwenkrotors 202 wird die Rotorkammer 4 jedoch vorzugsweise in einer Umgebung eingesetzt, in der der Druck mit Hilfe einer Vakuumpumpe, die nicht dargestellt ist, reduziert wird, da Wärme aufgrund des Widerstands (Windverlust) des Windes bei der Rotation mit zunehmender Drehzahl leicht erzeugt wird.
Von einer Oberseite des Schwenkrotors 202 nach unten wird ein Durchgangsloch 221 zur Befestigung des Bechers 230 gebildet. Auf beiden Seiten in Umfangsrichtung der Vielzahl von Durchgangslöchern 221, die in gleichen Abständen in Umfangsrichtung angeordnet sind, sind jeweils Drehachseneingriffsnuten 222 mit einem unteren Ende (Boden) von der Oberseite zur Unterseite ausgebildet. Der Becher 230 wird so gehalten, dass beide Enden einer sich in Links-Rechts-Richtung erstreckenden Drehachse 240 (Details werden später unter Verwendung von 8 beschrieben) gegen ein unteres Ende (nicht dargestellt) einer Drehachsen-Eingriffsnut 222 stoßen und an einer dargestellten Position gehalten werden, ohne durch das Durchgangsloch 221 des Schwenkrotors 202 auf eine Unterseite zu fallen. Zu diesem Zeitpunkt hat der Becher 230 außer an beiden Enden der Drehachse 240 keinen Kontakt mit dem Schwenkrotor 202. Wenn der Motor 12 (siehe 1) aus diesem Zustand aktiviert wird, um den Schwenkrotor 202 zu drehen, schwingt der Becher 230 aufgrund einer Zentrifugalkraft, die die Drehachse 240 als Drehachse nimmt, radial nach außen. Die Schwingung des Bechers 230 setzt sich fort, bis eine Längsrichtung D₁ des Bechers 230 von einer vertikalen Richtung in eine im wesentlichen horizontale Richtung (Querrichtung) wechselt, wobei in einem äußeren Teil des Bechers 230 des Schwenkrotors 202 ein Kerbenteil 224 gebildet ist, damit der Schwenkbetrieb des Bechers 230 zu diesem Zeitpunkt nicht behindert wird. Das Kerbenteil 224 ist ein Abschnitt, der durch Schneiden eines unteren Endes des Schwenkrotors 202 in einer Seitenansicht in eine umgekehrte U-Form erhalten wird, und wenn der Becher 230 schwenkt, kommt nur eine bestimmte Stelle des Bechers 230 (eine Sitzfläche, die später beschrieben wird) mit einer Sitzfläche 225 des Schwenkrotors 202 in Kontakt, und der Becher 230 und der Schwenkrotor 202 berühren einander nicht in anderen Abschnitten.
8 ist eine perspektivische Explosionszeichnung, die eine äußere Form des Bechers 230 nach dem Beispiel der vorliegenden Erfindung zeigt. Der Becher 230 ist durch einen Deckelteil 231 und einen Behälterteil 251 konfiguriert. Im Inneren des Bechers 230 ist ein Rohr 260 zur Aufnahme einer zu separierenden Probe untergebracht. Da ein rohrförmiges Teil 252 des Behälterteils 251 einstückig durch Schneiden eines Metalls mit hoher spezifischer Festigkeit (z.B. einer Titanlegierung) hergestellt ist, ist im Beispiel eine Außenform mit einem Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung nicht vollkommen kreisförmig, sondern eine flache Außenform, die durch Abschneiden zweier gegenüberliegender Flächen der Zylinderform und Verdünnung der Zylinderform erhalten wird. Der zylindrische Teil 253 wird über dem Behälterteil 251 gebildet. Eine Öffnung 253a des zylindrischen Teils 253 ist vollkommen kreisförmig und hat in einer inneren Umfangsfläche eine Innensechskantschraube 253b geformt. Ein Flanschteil 254, das sich in radialer Richtung ausdehnt, wird unterhalb des zylindrischen Teils 253 geformt. Der Flanschteil 254 hat Schulterteile 255, die sich vom zylindrischen Teil 253 radial nach außen ausdehnen, und ist mit den Seiten 254a und 254b (siehe 10, später beschrieben) des Flanschteils 254 verbunden. Eine untere Flächenseite des Flanschteils 254 ist eine Sitzfläche 256 (später in 10 beschrieben) für den Kontakt mit der Sitzfläche 225 (siehe 7), die angrenzend an eine innere Umfangsseite des Kerbenteils 224 des Schwenkrotors 202 ausgebildet ist. Ein unterer Teil des Flanschteils 254 ist mit einem oberen Ende des rohrförmigen Teils 252 verbunden, und ein unterer Teil 257 ist an einem unteren Ende des rohrförmigen Teils 252 ausgebildet. Vorzugsweise wird eine nicht gezeigte Verpackung, die das Innere des Bechers 230 luftdicht hält, zwischen dem Deckelteil 231 und dem Behälterteil 251 angeordnet. Die Verpackung kann entweder auf dem Deckelteil 231 oder auf dem Behälterteil 251 angeordnet werden. Hier wird die Form eines Behälterteils 351 eines konventionellen Bechers, der im konventionellen Schwenkrotor verwendet wird, zum Vergleich mit 14 beschrieben.
14(1) ist eine Draufsicht auf den Behälterteil 351 des konventionellen Bechers, und 14(2) ist eine Seitenansicht. Der Behälterteil 351 hat eine äußere Form und eine innere Form mit einem vollkommen kreisförmigen Querschnitt, und über dem Behälterteil 351 ist eine vollkommen kreisförmige Öffnung 353a ausgebildet. Das in 8 gezeigte Deckelteil 231 ist bis auf die axiale Länge der Drehachse 240 dasselbe wie das für den konventionellen Becher verwendete. Dementsprechend haben der zylindrische Teil 353, seine Öffnung 353a und die an einer inneren Umfangsseite des zylindrischen Teils 353 geformte Innenschraube die gleichen Abmessungen und die gleiche Form wie der zylindrische Teil 253 des in 8 gezeigten Behälterteils 251, und der Außendurchmesser des zylindrischen Teils 353 beträgt 27 mm. Beim herkömmlichen Behälterteil 351 ist unterhalb des zylindrischen Teils 353 ein Flanschteil 354 ausgebildet; was die Form des Flanschteils 354 betrifft, so ist die Draufsicht auf eine Außenkantenform vollkommen kreisförmig, wie aus 14(1) ersichtlich ist. Eine Oberseite des Flanschteils 354 ist ein ebenes ringförmiges Teil 355, und eine Unterseite ist mit einer Sitzfläche 356 ausgebildet, die einen Außendurchmesser hat, der von einer Außenkante des Flanschteils 354 aus allmählich abnimmt. In einem Innenraum des Behälterteils 351 ist ein Halteöffnung mit vollkommen kreisförmigem Querschnitt ausgebildet, um ein zylindrisches Rohr (einen Probenbehälter) 360 mit einem Innendurchmesser von 19 mm aufzunehmen. Ein Bodenteil 357, das als unteres Ende des zylindrischen Teils 352 dient, ist durch eine halbkugelförmige Wandfläche verschlossen.
Unter Bezugnahme auf 8 wiederum hat im Beispiel, ähnlich wie der im ersten Beispiel gezeigte Probenbehälter 40, das im Inneren des Eimers 230 untergebrachte Rohr 260 eine flache Form, bei der die Querschnittsform des Teils ohne Boden elliptisch ist. Eine Öffnung 261a des Rohres 260 ist ebenfalls elliptisch. Eine Außenkantenform des Flanschteils 254 des Behälterteils 251 ist nicht wie zuvor eine runde Form, sondern eine im Wesentlichen rechteckige Form mit langen Seiten und kurzen Seiten, die von oben betrachtet unterschiedlich lang sind, und eine Breite Wb an der kurzen Seite ist schmaler als eine Breite W_a an der langen Seite.
Der Deckelteil 231 dient als Dichtmittel zum Abdichten eines Innenraums des rohrförmigen Teils 252 und ist durch eine Schraubverbindung mit der Innenschraube 253b des zylindrischen Teils 253 verbunden. Wenn die Befestigung abgeschlossen ist, kann die Achsrichtung der Drehachse 240 an einer Stelle angegeben werden, zu der die lange Achsenrichtung einer elliptischen Öffnung 258a des Behälterteils 251 orthogonal ist. Ein scheibenförmiges Scheibenteil 232, das als Deckelkörper des Behälterteils 251 dient, ist nahe der Mitte in vertikaler Richtung des Deckelteils 231 ausgebildet. Ein zylindrischer Abschnitt (ein hohles Teil 233) ist oberhalb des Scheibenteils 232 ausgebildet, und ein elliptisches Durchgangsloch 235 für den Durchgang der Drehachse 240 ist auf einer Seite des hohlen Teils 233 angeordnet, und die Drehachse 240 ist so angeordnet, dass sie in einer radialen Richtung entgegengesetzt zum hohlen Teil 233 durch das Durchgangsloch 235 vorsteht. Die Durchgangsbohrung 235 hat eine langgestreckte Form, die sich in einer Richtung erstreckt, in der eine Zentrifugalkraft aufgebracht wird, und die Drehachse 240 ist so konfiguriert, dass sie sich innerhalb der Langöffnung parallel in Richtung einer Mittelachse des Bechers 230 bewegen kann.
Das Deckelteil 231 wird z.B. durch Schneiden von Metall wie einer Aluminiumlegierung oder ähnlichem hergestellt, und eine später beschriebene Außenschraube 234 ist unter dem Scheibenteil 232 geformt. Die Drehachse 240 ist mit der im Schwenkrotor 202 ausgebildeten Drehachsen-Eingriffsnut 222 im Eingriff und dient dazu, die Last des Bechers 230 zu tragen, bevor der Becher 230 schwenkt, um einen horizontalen Zustand zu erreichen und sich zu setzen. Eine Vielzahl von Tellerfedern (nicht abgebildet) ist oberhalb der Drehachse 240 und innerhalb des hohlen Teils 233 angeordnet, und die Drehachse 240 wird so erregt, dass sie nahe einem unteren Ende des elliptischen Durchgangslochs 235 positioniert ist. Wenn sich der Schwenkrotor 202 dreht und der Becher 230 in die horizontale Position schwenkt und die Drehgeschwindigkeit weiter ansteigt, bewegt sich der Becher 230 in Richtung der radialen Außenseite des Schwenkrotors 202 in einer Weise, dass die Tellerfedern aufgrund der Zentrifugallast schrumpfen und die Drehachse 240 sich innerhalb des elliptischen Durchgangslochs 235 relativ horizontal nach oben bewegt. Wie oben beschrieben, befindet sich, wenn der Becher 230 in horizontaler Richtung schwingt und sich dann relativ leicht zur radialen Außenseite hin bewegt, die Sitzfläche 256 (später mit Bezug auf 10 beschrieben), die auf einer unteren Fläche des Flanschteils 254 ausgebildet ist, in gutem Oberflächenkontakt mit der Sitzfläche 225 des Kerbenteils 224. Der Kontaktzustand wird als „Sitz“ bezeichnet, und selbst wenn die Drehzahl des Schwenkrotors 202 gegenüber dem Sitzzustand weiter ansteigt, wird die Zentrifugallast des Bechers 230 stabil von der Sitzfläche 225 getragen.
Im Inneren des Behälterteils 251 ist ein Halteöffnung 258 zum Einführen des Rohres 260 ausgebildet. Da im herkömmlichen Probenbehälter für Schwenkrotor ein zylindrisches Rohr montiert ist, ist auch die Form der oberen Öffnung rund. Da im Beispiel die Querschnittsform senkrecht zur Längsrichtung eine nicht kreisförmige Form ist, die kein perfekter Kreis ist, d.h. eine elliptische Form, ist die Form der Öffnung 253a ebenfalls elliptisch.
9 sind Diagramme, die die Form des Rohres 260 zeigen, 9(1) ist eine Draufsicht, 9(2) ist eine Seitenansicht auf eine Seite eines langen Seitenteils und 9(3) ist eine Seitenansicht auf eine Seite eines kurzen Seitenteils. Die Form einer Öffnung 264 in der Draufsicht in 9(1) ist nicht vollkommen kreisförmig, sondern elliptisch, genau wie der Probenbehälter 40 des ersten Beispiels. Die Form der Öffnung 264 ist eine Ellipse, in der zwei halbkreisförmige Teile 264b mit parallelen Teilen 264a verbunden sind. Es ist entscheidend, dass ein bogenförmiger Teil der Ellipse ein Halbkreis mit einem Radius R₄ ist und dass der parallele Teil 264a nicht als Kurve, sondern als gerade Linie ausgebildet ist. Diese Formen sind von einem oberen Ende eines Körperteils 261 bis zu einem Verbindungsbereich zu einem unteren Teil 263 im Wesentlichen gleich. Da das Rohr 260 durch integrale Bildung eines Kunstharzes wie Polypropylen oder dergleichen hergestellt wird, um nach dem Spritzgießen aus einer Form herausgenommen werden zu können, hat das Körperteil 261 an der oberen Endseite eine etwas größere Außenform und die Außenform wird zu einem unteren Ende hin kleiner. Die Form auf der Seite des unteren Teils 263 ist eine halbkreisförmige Form, wenn sie von der in 9(2) gezeigten kurzen Seite aus betrachtet wird, und ist eine dreieckige Form mit einem sich verengenden Teil 262, wenn sie von der in 9(3) gezeigten langen Seite aus betrachtet wird, wobei nur der vordere Endabschnitt des sich verengenden Teils 262 zu einer halbkreisförmigen Form geformt ist. Dementsprechend wird eine innere Bodenfläche des Rohrs 260, als Ganzes betrachtet, halbkugelförmig. In 9 ist ein Beispiel für die Abmessungen dargestellt, und wenn die Breite an der Seite des kurzen Seitenteils 12 mm, die Breite an der Seite des langen Seitenteils 20 mm, die Höhe des Rohrs 260 100 mm und die Wanddicke 0,8 mm beträgt, beträgt das Fassungsvermögen 18 Milliliter. Der Krümmungsradius R₅ einer Außenfläche des halbkugelförmigen Teils (des unteren Teils 263) am vorderen Ende beträgt 6 mm. Der Krümmungsradius R₅ ist gleich dem Krümmungsradius R₄ der Außenfläche der Öffnung 264, wie in 9(1) dargestellt. Da der Krümmungsradius R₄ der Öffnung des Rohres 260 und der Krümmungsradius R₅ am vorderen Ende beide 6 mm betragen, kann bei maschineller Bearbeitung der Halteöffnung 258 des Bechers 230 ein Bohrer oder ein Schneidwerkzeug mit dem gleichen Durchmesser verwendet werden, wodurch die Produktivität verbessert wird.
Als nächstes wird mit 10 eine äußere Form des Behälterteils 251 des Bechers 230 beschrieben. 10(1) ist eine Draufsicht auf den Behälterteil 251, und 10(2) ist eine Seitenansicht der Halteöffnung 258 von einer Längsachsenseite aus gesehen (eine Richtung C im Diagramm). In 10(1) ist der Flanschteil 254 des Behälterteils 251 mit zwei langen Seitenteilen 254a parallel zu einer Schwenkachse, die mit der Achsrichtung der Drehachse 240 übereinstimmt, und zwei kurzen Seitenteilen 254b orthogonal zur Schwenkachse ausgebildet. Die Ecken der langen Seitenteile 254a und der kurzen Seitenteile 254b sind bogenförmig abgerundet, so dass der Bediener das Flanschteil 254 leicht greifen kann. Eine Außenflächenform und -abmessung des Flanschteils 254 kann auch erreicht werden, indem das in 14 gezeigte runde Behälterteil 351 durch einen Schneidvorgang abgeschnitten wird. Wenn ein äußerer Umfangsteil des Flanschteils 354 des herkömmlichen Behälterteils 351 angefast wird, kann von oben gesehen ein im Wesentlichen rechteckiges Flanschteil 254 geformt werden, das zu einer Bogenform abgerundet ist. Das Halteöffnung 258 mit elliptischer Querschnittsform wird auf der inneren Umfangsseite des Behälterteils 251 durch einen Schneidvorgang geformt. Die Halteöffnung 258 ist so geformt, dass sie in engem Kontakt mit der Form des Außendurchmessers des Rohres 260 steht. Zu diesem Zeitpunkt wird eine Fixierposition des Behälterteils 251 in Bezug auf das Deckelteil 231 so festgelegt, dass die Längsachsenrichtung der Ellipse der Halteöffnung orthogonal zur Schwenkachsenrichtung und die Kurzachsenrichtung parallel zur Schwenkachse verläuft.
In 10(2) haben die Schulterteile 255 oberhalb des Flanschteils 254 eine im Wesentlichen flache Form. Andererseits ist die Sitzfläche 256 auf der Unterseite des Flanschteils 254 anders als die Sitzfläche 356, die, wie in 14(2) gezeigt, bogenförmig geformt ist, in eine ebene Form senkrecht zu einer Mittelachse E1 geformt. Die Breite des langen Seitenteils 254a des Flanschteils 254 beträgt 34 mm, und die Breite ist kleiner als die in 14(2) gezeigte Breite von 42 mm des Flanschteils 354. Zusätzlich wird das rohrförmige Teil 252 ebenfalls angefast, indem zwei in Schwenkachsenrichtung gegenüberliegende Stellen abgeschnitten werden, wodurch gegenüberliegende parallele Planflächenteile 252a gebildet werden. Außerdem werden gegenüberliegende parallele ebene Flächenteile 252b auf der Seite senkrecht zur Schwenkachsenrichtung des rohrförmigen Teils 252 gebildet. Teile, die von den vier Planflächenteilen 252a und 252b insgesamt ungeschnitten bleiben, werden zu Bogenflächen 252c, und eine Außenkantenposition der Bogenfläche 252c wird mit der äußeren Umfangsfläche des in 14 gezeigten zylindrischen Teils 352 integriert. Darüber hinaus ist im Beispiel die Außenfläche des rohrförmigen Teils 252 so konfiguriert, dass sie zwei ebene Flächen parallel zueinander in Richtung der Schwenkachse (eine erste Richtung) und in der Richtung orthogonal zur Richtung der Schwenkachse (eine zweite Richtung) aufweist, aber es ist nicht erforderlich, zwei Sätze ebener Flächen anzuordnen, und nur der Satz ebener Flächen auf einer Seite, z.B. die Planflächenteile 252a, kann gebildet werden, und die Bildung der ebenen Flächenteile 252b kann weggelassen werden.
Wie oben beschrieben, wird im Becher 230 gemäß dem zweiten Beispiel die Form der Halteöffnung 258 des Behälterteils 251 in eine flache Form gebracht, um dem Rohr 260 zu entsprechen, und das äußere Randteil wird abgeschnitten, um den Außendurchmesser nicht-kreisförmig zu machen und die Breite zu verringern. Da außerdem die Breite des Behälters 251 in Richtung der Schwenkachse (Drehrichtung des Schwenkrotors 202) verengt wird, kann eine Umfangsbreite des in 7 gezeigten Kerbenteils 224 des Schwenkrotors 202 verringert werden. Dadurch können sechs Durchgangslöcher 221, die im konventionellen Schwenkrotor in Umfangsrichtung ausgebildet sind, auf acht vergrößert werden.
11 zeigt Diagramme zur Veranschaulichung der Sitzsituation des Bechers und des Schwenkrotors, 11(1) ist ein Diagramm, das die Sitzposition des herkömmlichen zylindrischen Bechers zeigt, und 11(2) ist ein Diagramm, das die Sitzposition in dem Becher 230 gemäß dem zweiten Beispiel zeigt. In dem konventionellen Becher wird, wie in der Sitzfläche 356 von 14 dargestellt, die in einer Seitenansicht bogenförmig verengte Sitzfläche 356 gebildet. Daher wird auf dem Schwenkrotor ein Schnittbereich der Sitzfläche 356 (ein von oben links nach unten rechts diagonal schraffiert aufgebrachter Teil) und der Sitzfläche 325 (ein von oben rechts nach unten links diagonal schraffiert aufgebrachter Teil) gebildet, d.h. aus einem kreuzweise schraffierten hufeisenförmigen Teil wird ein Kontaktbereich 328. Doch selbst wenn der Kontaktbereich 328 hufeisenförmig ist, hat die Sitzfläche 356 in 13 eine sich verjüngende Form, und die Form der Sitzfläche 325 auf der Seite des Schwenkrotors ist ebenfalls so geformt, dass sie mit der Sitzfläche 356 übereinstimmt, so dass der Kontakt auf einer dreidimensionalen Fläche erfolgt, wobei der Kontaktbereich der Kontaktbereich 328 ist. Dagegen hat der Behälterteil 251 des Bechers 230 gemäß dem zweiten Beispiel die ebene Sitzfläche 256, wie in 10(2) dargestellt, wobei die entsprechende Sitzfläche 225 (siehe 7) auf der Schwenkrotorseite ebenfalls eben ausgebildet ist.
In 11(2) ist ein diagonal von rechts oben nach links unten schraffierter Teil die Sitzfläche 256 des Containerteils 251 und ein diagonal von links oben nach rechts unten schraffierter Teil die Sitzfläche 225 (siehe 7), die auf der Seite des Schwenkrotors 202 ausgebildet ist. Die Sitzfläche 225 auf der Seite des Schwenkrotors 202 hat die Form eines Hufeisens, aber in einer idealen Sitzposition, wie in 11(2) gezeigt, kommt eine untere Endposition 225a an einem oberen Seitenabschnitt der Sitzfläche 225 nicht mit dem Behälterteil 251 des Bechers 230 in Berührung. Daher sind die Kontaktpositionen der Sitzfläche 225 und der Sitzfläche 256, wie die durch Kreuzschraffur angedeuteten Kontaktbereiche 228, an zwei Stellen in Links-Rechts-Richtung verteilt. Vergleicht man hier 11(1) und 11(2), so überspannt der konventionelle Kontaktbereich 228 drei Stellen, d.h. die Oberseite und die Links-Rechts-Richtung (die Vorderseite und die Rückseite in Umfangsrichtung des Schwenkrotors 202), von der Mittelachse aus gesehen in Längsrichtung des Bechers gesehen, und somit ist die Möglichkeit einer Haltungsverschiebung zum Zeitpunkt des Sitzens im Vergleich zum Becher 230 des Beispiels größer. Andererseits wird im Becher 230 des Beispiels ein Spalt 229 zwischen der Oberseite der Sitzfläche 256 auf der Seite des Schwenkrotors 202 und dem oberen Teil des Bechers 230 gebildet, und es gibt nur zwei Kontaktbereiche 228 in einander zugewandten Richtungen mit der Mittelachse E1 dazwischen, so dass die Stabilität beim Halten des Bechers 230 erheblich verbessert wird. Da außerdem die Breite des inneren Teils der Sitzfläche 325 auf der Schwenkrotorseite von der konventionellen S₁ auf S₂ der Anwendung verengt werden kann, kann die Steifigkeit in der Nähe des Kerbenteils 224 des Schwenkrotors 202 höher sein als konventionell. Darüber hinaus kann, selbst wenn die Breite W_b an der kurzen Seite des Behälterteils 251 des Bechers 230 im Vergleich zu der des konventionellen Behälterteils 351 verengt wird, eine Probe mit dem gleichen Fassungsvermögen wie die konventionelle Probe in das Rohr 260 eingebracht werden, so dass ein einfach zu handhabender komfortabler Becher 230 und ein Probenbehälter 260 erreicht werden können.
Die vorliegende Erfindung ist oben anhand der Beispiele beschrieben, aber die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Beispiele beschränkt, und es können verschiedene Änderungen vorgenommen werden, ohne vom Kern der vorliegenden Erfindung abzuweichen. So wird in den oben beschriebenen Beispielen das Beispiel gezeigt, bei dem das Fassungsvermögen des Probenbehälters 40 zwei Milliliter und das Fassungsvermögen des Röhrchens 260 18 Milliliter beträgt, wobei das Fassungsvermögen des Probenbehälters aber nicht auf diese Fassungsvermögen beschränkt ist und innerhalb eines Bereiches, der dem Rotor 2 oder dem Schwenkrotor 202 entsprechen kann, beliebig eingestellt werden kann.
Bezugszeichenliste

1: Zentrifuge
2: Rotor
3: Rotordeckel
4: Rotorraum
5: Schale
6: Gehäuse
7a: Verflüssiger
7b: Verdichter
7c: Kältemittelleitung
7d: Kapillarrohr
8: Kühlgebläse
9: Tür
10: Betriebsanzeige-Teil
11: Steuerteil
12: Motor
12a: Rotationsachse
21: zylindrischer Teil
21a: Befestigungsloch
22: Scheibenteil
22a: Aussparung
23: Rotorkörper
24: Formationsfläche (für die Öffnung der Halteöffnung)
25: zylindrischer Teil
26: Flanschteil
27: Öffnung
28: Schraubnabenteil
30: Halteöffnung
30a: Öffnung (der Halteöffnung)
30c: unterer Teil
40: Probenbehälter
40b: Außenseite (des Probenbehälters)
41: Körperteil
41a: ebene Wand
41b: halbzylindrischer Teil
42: unterer Teil
42a: halbzylindrischer Teil
42b: viertelkugelförmiger Teil
43: Flanschteil
44: Öffnung (des Probenbehälters)
44a: rechteckiger Teil
44b: halbkreisförmiger Teil
45: Deckelteil
45a: Unterer Oberflächenteil
45b: Seitenwandteil
45c: Umfangsrandangrenzteil
45d: Erweiterungsteil
46: Scharnierteil
47: Kragenteil
60: Probe
60a: Flüssigkeitsoberfläche (der Probe)
61: Pellet (Sediment)
102: Rotor
124: Formationsfläche
130: Halteöffnung
130a: Öffnung (der Halteöffnung)
140: Probenbehälter
142: unterer Teil
144: Öffnung (des Probenbehälters)
160: Probe
160a: Flüssigkeitsoberfläche (der Probe)
161: Pellet (Sediment)
202: Schwenkrotor
221: Durchgangsloch
222: Drehachsen-Eingriffsnut
224: Kerbenteil
225: Sitzfläche
228: Kontaktbereich
229: Lücke
230: Becher
231: Deckelteil
232: Scheibenteil
233: Hohlkörper
235: Durchgangsloch
240: Rotationsachse
251: Behälterteil
252: rohrförmiger Teil
252a, 252b: Planflächenteil
252c: Bogenfläche
253: zylindrischer Teil
253a: Öffnung
253b: Schraubenmutter
254: Flanschteil
254a: langes Seitenteil
254b: kurzes Seitenteil
255: Schulterteil
256: Sitzfläche
257: unterer Teil
258: Halteöffnung
258a: Öffnung
260: Rohr (Probenbehälter)
261: Körperteil
261a: Öffnung (eines Körperteils)
262: sich verengender Teil
263: unterer Teil
264: Öffnung
264a: Parallelteil
264b: halbkreisförmiger Teil
325: Sitzfläche
328: Kontaktbereich
351: Behälterteil
352, 353: zylindrischer Teil
353a: Öffnung
354: Flanschteil
355: ringförmiger Teil
356: Sitzfläche
357: unterer Teil
360: Rohr (Probenbehälter)
A1: Rotationsachse
B1: Mittelachse (in Längsrichtung der Halteöffnung des Rotors)
C1: Mittelachse in Längsrichtung (des Probenbehälters)
D1: Längsrichtung (des Bechers)
E1: zentrale Achse (des Rohrs)
R₁-R₄: Krümmungsradius
Wa: Breite (der langen Seite des Flanschteils des Bechers)
Wb: Breite (der kurzen Seite des Flanschteils des Bechers)
L1: Länge in Richtung der Längsachse (der Öffnung des Probenbehälters)
L2: Länge in Richtung der kurzen Achse (der Öffnung des Probenbehälters)

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2012035261 [0004]

Claims

Zentrifugenprobenbehälter mit einem rohrförmigen Körperteil und einem Bodenteil, der eine untere Endseite des Körperteils verschließt, wobei das Körperteil ein röhrenförmiges Teil mit zwei parallelen ebenen Flächen ist und eine Öffnung hat, die von oben betrachtet elliptisch ist; wobei der untere Teil durch einen halbzylindrischen Teil und viertelkugelförmige Teile gebildet wird, die mit Seiten des halbzylindrischen Teils verbunden sind, und eine Höhe H des Körperteils größer als eine Länge L2 in Richtung einer kurzen Achse der Öffnung ist; und wobei ein Krümmungsradius R₁ einer Außenfläche eines Bogenteils der elliptischen Form, ein Krümmungsradius R₂ einer Außenfläche des halbzylindrischen Teils und ein Krümmungsradius R₃ einer Außenfläche der viertelkugelförmigen Teile gleich ausgebildet sind.
Zentrifugenprobenbehälter nach Anspruch 1, wobei an einer oberen Stirnseite der Öffnung des Körperteils ein Umfangskantenangrenzteil ausgebildet ist, das mit einer Halteöffnung eines Rotors einer Zentrifuge in Eingriff steht, indem es sich radial nach außen flanschförmig ausdehnt.
Zentrifugenprobenbehälter nach Anspruch 2, wobei ein Scharnierteil ausgebildet ist, das biegbar und so angeordnet ist, dass es sich von einem Mittelpunkt des Krümmungsradius R₁ des Umfangskantenangrenzteils erstreckt, und ein Deckelteil, das die Öffnung des Körperteils abdichtet, an einem vorderen Ende des Scharnierteils befestigt ist; und das Körperteil, das Bodenteil, das Scharnierteil und das Deckelteil durch integrale Ausformung eines Kunstharzes hergestellt sind.
Zentrifugenprobenbehälter nach Anspruch 3, wobei ein Nennvolumen des Zentrifugenprobenbehälters weniger als 20 Milliliter beträgt und die Länge L₁ in Richtung der langen Achse der Öffnung die Länge L₂ in Richtung der kurzen Achse übersteigt.
Zentrifugenprobenbehälter nach Anspruch 4, wobei die Wandstärken des Körperteils und des Bodenteils gleichmäßig sind.
Zentrifugenprobenbehälter nach Anspruch 5, wobei eines der viertelkugelförmigen Teile an einer Seite des Bodenteils ein Aggregationsteil einer Probe ist, die in dem Zentrifugenprobenbehälter untergebracht ist.
Zentrifugenrotor, der ein Rotor vom Winkeltyp ist und eine Vielzahl von Halteöffnungen aufweist, die den Zentrifugenprobenbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 6 halten, wobei die Haltelöcher eine Form haben, die einer äußeren Oberflächenform des Zentrifugenprobenbehälters ähnlich ist; und eine Querschnittsform orthogonal zu einer Mittelachse der Halteöffnung eine Ellipsenform mit zwei parallelen geraden Teilen ist, wobei eine Richtung der langen Achse so angeordnet ist, dass sie mit einer radialen Richtung des Zentrifugenrotors übereinstimmt, und eine Richtung der kurzen Achse so angeordnet ist, dass sie eine Umfangsrichtung des Zentrifugenrotors ist.
Zentrifugenrotor nach Anspruch 7, wobei die Halteöffnungen in Umfangsrichtung des Zentrifugenrotors in gleichen Abständen angeordnet sind und ein Abstand d zwischen zwei benachbarten Halteöffnungen kleiner ist als die Länge L₂ in der kurzen Achse der Halteöffnungen.
Zentrifugenrotor nach Anspruch 8, wobei ein Neigungswinkel 45 Grad beträgt und eine Bodenfläche des angebrachten Zentrifugenprobenbehälters so gehalten wird, dass sie sich in einem Winkel von 90 Grad in Bezug auf den Neigungswinkel schneidet.
Zentrifuge, umfassend den Zentrifugenrotor nach einem der Ansprüche 7 bis 9, ein Antriebsteil, das den Zentrifugenrotor dreht, und eine Rotorkammer, die den Zentrifugenrotor aufnimmt.
Eine Zentrifuge, umfassend: einen Becher mit einer Drehachse zum Schwenken; und einem Schwenkrotor, umfassend: ein Durchgangsloch, das von einer Oberseite zu einer Unterseite in axialer Richtung durchdringt, ein Stützteil, das die Drehachse drehbar hält, und ein Kerbenteil, das in einer Richtung senkrecht zu einer Mittelachse des Durchgangslochs und an einer radialen Außenseite ausgebildet ist, wobei die Zentrifuge den Zentrifugaltrennvorgang in einem Zustand durchführt, in dem der Becher durch eine Drehung des Schwenkrotors um die Drehachse geschwenkt wird und an dem Kerbenteil anliegt, und wobei der Becher einen Behälterteil, der eine Probe aufnimmt und eine Öffnung aufweist, in der eine Schraubeneinrichtung ausgebildet ist, und einen Deckelteil umfasst, der den Behälterteil durch Verschrauben abdichtet und die Drehachse hält, und wobei ein Flanschteil mit einer Sitzfläche, die während des Schwenkens in dem Kerbenteil sitzt, in der Nähe der Öffnung des Behälterteils ausgebildet ist, wobei eine Abschrägung parallel an gegenüberliegenden Außenflächen des Behälterteils mit einer zylindrischen Außenform an einer Unterseite des Behälterteils in Bezug auf die Sitzfläche durchgeführt wird, wobei eine Querschnittsform der Halteöffnung im Inneren des Behälterteils elliptisch ausgebildet ist und eine kurze Achsenrichtung des Querschnitts der Halteöffnung parallel zu einer Schwenkdrehachsenrichtung angeordnet ist.
Zentrifuge nach Anspruch 11, wobei die Rotationsachse, die sich in einer Richtung senkrecht zu einer Längsrichtung des Behälterteils erstreckt, im Deckelteil angeordnet ist, wobei das Deckelteil ein Scheibenteil, das die Öffnung des Behälterteils abdeckt, und einen Drehachsenhalteteil aufweist, das die Drehachse gleitend in axialer Richtung oberhalb des Scheibenteils hält, und wobei der Flanschteil in Längsrichtung gesehen im Wesentlichen rechteckig ist, wobei zwei gegenüberliegende kurze Seitenteile, deren Breiten schmaler sind, und zwei gegenüberliegende lange Seitenteile, deren Breiten breiter sind, ausgebildet sind, und die Sitzfläche so ausgebildet ist, dass sie sich von der Mittelachse zu einer Seite der kurzen Seitenteile erstreckt, und wobei die kurzen Seitenteile in einer Richtung einer Achse der Schwenkdrehachse von der Mittelachse aus angeordnet sind und die kurzen Seitenteile in einer Richtung orthogonal zu der Achse der Schwenkdrehachse angeordnet sind.
Zentrifuge nach Anspruch 12, bei der in Bezug auf die Form der Halteöffnung des Behälterteils der Querschnitt senkrecht zur Mittelachse elliptisch ist, wobei ein Bodenteil, das ein Vorderende ist, in eine verengte Form gebracht wird und das Vorderende, das verengt wurde, halbkugelförmig ausgebildet ist.
Zentrifuge nach Anspruch 13, bei der ein oder mehrere Paare von zwei parallelen ebenen Flächen in einer Richtung der Außenfläche des Behälterteils oder in einer zu der einen Richtung orthogonalen Richtung vorhanden sind.
Zentrifuge nach Anspruch 13 oder 14, wobei eine einstückig aus einem Kunstharz geformte Röhre mit einer Außenform, die der Form der Halteöffnung entspricht, in die Halteöffnung einsetzbar ist, und die Röhre einen elliptischen Querschnitt senkrecht zur Richtung der Mittelachse hat und halbkreisförmige Abschnitte und zwei parallele Flächen aufweist, die die halbkreisförmigen Abschnitte gerade miteinander verbinden.