JP2000354792A - 遠心機用ロ−タおよび遠心機 - Google Patents

遠心機用ロ−タおよび遠心機

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JP2000354792A
JP2000354792A JP34458899A JP34458899A JP2000354792A JP 2000354792 A JP2000354792 A JP 2000354792A JP 34458899 A JP34458899 A JP 34458899A JP 34458899 A JP34458899 A JP 34458899A JP 2000354792 A JP2000354792 A JP 2000354792A
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rotor
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centrifuge
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shaped sample
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Masaharu Aizawa
正春 相沢
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Koki Holdings Co Ltd
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Hitachi Koki Co Ltd
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04BCENTRIFUGES
    • B04B5/00Other centrifuges
    • B04B5/04Radial chamber apparatus for separating predominantly liquid mixtures, e.g. butyrometers
    • B04B5/0407Radial chamber apparatus for separating predominantly liquid mixtures, e.g. butyrometers for liquids contained in receptacles
    • B04B5/0414Radial chamber apparatus for separating predominantly liquid mixtures, e.g. butyrometers for liquids contained in receptacles comprising test tubes

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  • Centrifugal Separators (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、医学、薬学、遺伝子工学等の分野
で使用されている遠心機のロ−タに関し、マイクロプレ
ート又はマイクロプレ−ト状チュ−ブ集合体を用いた研
究工程における試薬混和作業の効率向上と低コスト化が
図れるロータに関するものである。 【解決手段】 上記目的は、箱形試料保持体を保持して
回転することにより該箱形試料保持体に内蔵する試料に
遠心力を加える遠心機用ロータにおいて、前記遠心機用
ロータの回転軸に対して所定の角度で前記箱形試料保持
体を保持する試料体保持部を有し、更に前記遠心機用ロ
ータの回転により発生する遠心力による前記箱形試料保
持体の移動を規制する移動規制手段を有することを特徴
とする遠心機用ロータまたは遠心機を使用することによ
り達成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、医学、薬学、遺伝
子工学等の分野で使用されている遠心機のロ−タに関
し、マイクロプレート又はマイクロプレ−ト状マイクロ
チュ−ブ集合体を用いて試料に遠心加速度を付加するた
めのロータに関するものである。
【0002】
【従来の技術】マイクロプレートは、寸法が縦約130
mm、横約90mm、高さ10〜50mm程度の箱形の容器で
あって、その上面部には試料を注入するための多数の小
さな凹状穴が縦横整然と設けられており、その凹状穴に
はDNA試料や血液成分、培養液などを注入して遠心さ
れる。また同様な用途で、外形や寸法がマイクロプレ−
トとほぼ同一で、内部にプラスチック製マイクロチュ−
ブを多数本収納したマイクロチュ−ブ集合体もある。な
お、マイクロプレートは、一般にポリスチレンやポリプ
ロピレン等のプラスチック材料を使用してモ−ルド成形
されており、使い捨てである。
【0003】従来のマイクロプレート用ロータは、例え
ば実公昭57−934や特願平7-316545に示されている。ロ
−タの外観斜視図を第2図に示した。第2図において、
ロ−タはロ−タボディ21、バケット23、アダプタ2
4からなり、遠心機の駆動軸によって回転されると、バ
ケット23がスイングして、バケット23にアダプタ2
4によって保持されたマイクロプレ−トの液体試料に遠
心加速度が付加されるものである。このような構成のロ
−タで、最高回転数が2,000から6,000rpm、最
大遠心加速度が600〜5,000×g(重力加速度)
程度のものが市販されている。
【0004】本発明が主に意図している用途、応用分野
としては、遺伝子工学分野等で盛んに研究されているD
NAやRNA関連の研究の効率向上に向けられている。
この分野の研究過程では、多数の試料を同時に種々の実
験条件で処理するため、前記のマイクロプレートやマイ
クロプレート状マイクロチュ−ブ集合体を用い、これら
に注入された研究対象の試料に微量の試薬を加える工程
が幾度もあり、マイクロピペット等を使用して前記の例
えばマイクロプレートの内壁面に付着させて、その後に
衝撃を加えたり、前記のスイングロータを使用して遠心
力を加えること等で試薬を試料に落とし込み、混和する
方法が取られている。この前者の衝撃によって試薬を混
和する方法は、操作が煩雑で、手動によって衝撃を加え
ることは高々1〜2×g程度の加速度で小さく、試薬が
最初に付着させた内壁面に付着したしたまま残ることが
あるため、慎重に行なう必要があった。また、後者のス
イングロータを用いる方法は、遠心力を利用することか
ら混和性能が良好であるものの、スイングロータのボデ
ィと試料を保持してスイングするバケットの慣性モーメ
ントが大きいことに起因して加速、減速に長い時間がか
かり、効率の面で難があった。また、この種のスイング
ロータは、構造が複雑であるため高価であった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】前記のマイクロプレー
トやマイクロプレート状マイクロチュ−ブ集合体を用い
た研究工程における試薬混和作業において、遠心機によ
る遠心力を加える方法は確実に試薬を混和することが可
能である点から有効な手段であるが、前記したように効
率の面から難があり、更に高価であるという問題も有し
ていた。
【0006】本発明の目的は、上記した欠点を改良し、
現状のマイクロプレート又はマイクロプレ−ト状マイク
ロチュ−ブ集合体を簡便に使用でき、効率を向上できる
ことと、ロータの製造コストを低く抑えて安価な製品を
提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的は、箱形試料保
持体を保持して回転することにより該箱形試料保持体に
内蔵する試料に遠心力を加える遠心機用ロータにおい
て、前記遠心機用ロータの回転軸に対して所定の角度で
前記箱形試料保持体を保持する試料体保持部を有し、更
に前記遠心機用ロータの回転により発生する遠心力によ
る前記箱形試料保持体の移動を規制する移動規制手段を
有することを特徴とする遠心機用ロータを使用すること
により達成される。
【0008】
【発明の実施の形態】図1は、本発明の実施例の外観を
示す斜視図であり、マイクロプレートを挿入した状態を
示している。図3は図1に示したロ−タの正面図であ
り、右半分を断面で示している。図3において、ロ−タ
1は中心部に駆動軸締結部5を有するカップリング4
と、板状部材からなるロータボディ2からなり、マイク
ロプレートやマイクロプレート状チューブ集合体などの
箱形試料保持体10を2ヶ所に駆動軸に対して対称位置
に載置できるようになっている。ロータボディ2とカッ
プリング4は固定ボルト9によって一体的に締結されて
いる。ロータボディ2は、回転軸に対称に外上方に向か
う平滑面を有する試料体保持部3を有しており、その先
端には箱形試料保持体であるマイクロプレート10が遠
心力によって外側へ移動するのを防止するために上端面
を押さえるストッパ6を有しており、試料体保持部3の
両側面にはマイクロプレートの側方位置を規制する側壁
7がロータボディ2に一体的に設けられている。そし
て、前記カップリング4には、マイクロプレートをロー
タにセットする際の内面側のガイドとなる斜面部8が一
体的に構成されている。尚、ロータボディ2の試料体保
持部3と側壁7の接触部は、強度補強の目的で溶接加工
されている。図4は、図3の上面図であり、マイクロプ
レートが取り付けられていない状態を示している。
【0009】また、図11、図12、図13に示すよ
う、ストッパ6の上部には斜め上方に向かって延長され
るフィン部11を設けても良く、これによりマイクロプ
レート10を試料保持部3にセットする際、マイクロプ
レート10がストッパ6に引っかかって中途半端な状態
でセットされないため、マイクロプレートのセットミス
を防止することができる。更に図12に示すよう、フィ
ン部11はマイクロプレート10の裏面の凹凸があって
もフィン部11が滑り台の機能を有することから、マイ
クロプレート10の自重によって矢印方向12に落下
し、この結果、マイクロプレート10を所定の位置にセ
ットすることができる。
【0010】図1、図3、図4において、ロータボディ
2は、カップリング4と締結されているロータボディ2
の底板部分から、試料体保持部3、ストッパ6、側壁7
が一体的に板金の曲げ加工や溶接加工によって製作され
ている。材料としては、ステンレス鋼板、アルミ合金坂
および通常の鉄鋼板が、ロータ必要回転数2,000rpm程度
に十分な強度を有する。そして、試料体保持部3の傾き
角度θは、マイクロプレート10に注入されている試料
液体がこぼれることを避けるため45°としている。し
かしながら、市販されているマイクロプレートは、通
常、厚さ方向については1,000×g程度の遠心加速度に
十分耐える構造になっているが、マイクロプレートの側
壁が薄く底側に支持部材が設けられていない構造である
ため側面からの荷重に対しては強度が劣り、このため、
角度θが小さくなると、マイクロプレートに加わる横方
向のストッパ6による反力が大きくなって、マイクロプ
レートを破損させることになる。従って、角度θは液こ
ぼれ防止とマイクロプレートの強度を勘案して決定され
るのが良く、40〜70°の間が実用的である。また、
カップリング4は、金属材料による機械加工やプラスチ
ックのモールド加工品で製作することができる。上記の
構成ロ−タにおいて、ロータボディ2を板厚2mmのステ
ンレス鋼板で、カップリング4をアルミ合金製とし、対
称位置のストッパ6部の最大間隔を254mmとしたロータ
を製作し、日立工機(株)製のCT4形卓上形小形遠心機で
回転したところ、2,000rpmまでの加速、減速時間は各々
約20秒であった。従って、約1分間で2枚のマイクロ
プレートの試薬混和処理ができた。尚、このロータは、
2,000rpmにおけるマイクロプレートに加わる平均遠心加
速度は約400×gである。
【0011】これを、従来の図2のロータ(スイングロ
ータ)を使用した場合は、ロータやバケットの慣性モー
メントが大きいため加速、減速が長くなり、1回の処理
に約5分を要していた。
【0012】図5は、別の構成を示す実施例の正面図で
あり、右半分を断面している。この実施例では、ストッ
パ6をマイクロプレートの背面の凹部に入り押さえる構
造としている。
【0013】図6は、更に別の構成を示す実施例の上面
図である。この実施例では、マイクロプレートの移動を
阻止する手段として、マイクロプレートの側面を押さえ
る板バネ構造のストッパ6としている。
【0014】図7、図8は、別の構成を示す実施例であ
り、図7は正面図、図8は上面図である。両図におい
て、マイクロプレート10はストッパ6の役目を成すゴ
ムバンドで試料体保持部3に固定されている。本実施例
では、ゴムバンドを縦方向に配置するため、試料保持体
の下方にゴムバンドが装着できるように切欠きが設けら
れている。なお、このゴムバンドは縦方向ではなく横方
向に設けても良いし、また、ゴムバンドをロータ1に対
して固定できれば、必ずしもリング状である必要もな
い。
【0015】図9は、また別の実施例の正面図の拡大で
ある。本実施例では、部品としてのストッパ6は有して
おらず、マイクロプレート10の底面と試料体保持部3
の摩擦によってマイクロプレート10の移動を阻止する
ものである。マイクロプレート10の裏面と試料体保持
部3において、該摩擦抵抗の係数をμ、マイクロプレー
ト10に加わる遠心力をF、マイクロプレート10の重
力をG、試料体保持部3の角度をθとした時、これらの
関係が、Fcosθ≦G sinθ+μG cosθ+μFsinθを満
足するように角度θを設定することにより、マイクロプ
レート10の移動を阻止できる。
【0016】例えば、マイクロプレート10の材質をポ
リプロピレンとし、試料保持部3の材質をステンレス鋼
とすると、これらの相互の摩擦係数は0.4程度であ
り、マイクロプレート10の質量Gを200g、重心位置を
回転軸から10cmとし、2,000rpmで回転するとすれば、θ
を68°以上にすることによりマイクロプレート10の
移動を阻止できる。
【0017】図10は、本発明に係るロータを装着した
遠心機を示す正面断面図である。遠心機30はモータ3
4、ロータ室33を備え、モータ34の上部はロータ室
33に突き出しており、モータの回転軸35には前記し
た本発明のロータ1が固定されている。ロータ室33の
上部には、ドア32が設置されている。このような構成
において、マイクロプレート10は、ドア32を開けて
上方から着脱される。
【0018】上記した本発明のロータの製造コストは、
材料費と加工費に分けられるが、材料費はマイクロプレ
ートの寸法に対応する大きさのものが必要であるので固
定的であり、加工費の大小により左右される。例えば、
第1図、第3図の実施例のロータに於いては、ロータボ
ディ2は単純な板金加工と溶接加工であること、ガイド
プレート4は旋削加工とフライス加工の単純加工または
プラスチックの成型品で製作できることから、加工費が
比較的小さくでき、従来例のスイングロータに比較して
大幅に安価に製造することができる。他の実施例のロー
タも、ほぼ同様な構成であり、安価に製造することがで
きる。
【0019】
【発明の効果】本発明によれば、マイクロプレ−ト又は
マイクロプレ−ト状マイクロチュ−ブ集合体を、遠心加
速度を付加した状態で処理することが効率的に容易に行
なうことができるとともに、安価に提供することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明になるロ−タを示す外観斜視図。
【図2】従来になるロ−タの外観斜視図。
【図3】本発明になる図1の正面半断面。
【図4】本発明になる図3の上面図。
【図5】本発明になる他の実施例を示す正面半断面図。
【図6】本発明になる他の実施例を示す上面図。
【図7】本発明になる他の実施例を示す正面図。
【図8】本発明になる他の実施例を示す図7の上面図。
【図9】本発明になる他の実施例を示す部分正面断面
図。
【図10】本発明になる遠心機を示す側面断面図。
【図11】本発明になる他のロ−タを示す外観斜視図。
【図12】本発明になる図11の正面半断面。
【図13】本発明になる図11の上面図。
【符号の説明】
1はロ−タ、2はロータボディ、3は試料体保持部、4
はカップリング、5は駆動軸締結部、6はストッパ、7
は側壁、8は斜面部、9は固定ボルト、10はマイクロ
プレート、11はフィン部、12は落下方向、θは試料
体保持部の角度、21はロータボディ、22はバケット
収納部、23はバケット、24はアダプタ、30は遠心
機、31はフレーム、32はドア、33はロータ室、3
4はモータ、35は駆動軸、36はモータ支持部材であ
る。

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 箱形試料保持体を保持して回転すること
    により該箱形試料保持体に内蔵する試料に遠心力を加え
    る遠心機用ロータにおいて、前記遠心機用ロータの回転
    軸に対して所定の角度で前記箱形試料保持体を保持する
    試料体保持部を有し、更に前記遠心機用ロータの回転に
    より発生する遠心力による前記箱形試料保持体の移動を
    規制する移動規制手段を有することを特徴とする遠心機
    用ロータ。
  2. 【請求項2】 前記移動規制手段は、前記箱形試料保持
    体の一部を押さえる前記試料体保持部に設けたストッパ
    であることを特徴とする請求項1記載の遠心機用ロー
    タ。
  3. 【請求項3】 前記ストッパは、前記箱形試料保持体の
    上端面を押さえることを特徴とする請求項2記載の遠心
    機用ロータ。
  4. 【請求項4】 前記ストッパは、前記箱形試料保持体の
    背面を押さえることを特徴とする請求項2記載の遠心機
    用ロータ。
  5. 【請求項5】 前記ストッパは、前記箱形試料保持体の
    側面を押さえることを特徴とする請求項2記載の遠心機
    用ロータ。
  6. 【請求項6】 前記ストッパは、前記箱形試料保持体の
    外周を押さえる弾性体であることを特徴とする請求項2
    記載の遠心機用ロータ。
  7. 【請求項7】 前記弾性体は、前記ロータに着脱可能に
    設けられたゴムバンドであることを特徴とする請求項6
    記載の遠心機用ロータ。
  8. 【請求項8】 前記移動規制手段は、前記箱形試料保持
    体の裏面と前記試料体保持部との間で発生する摩擦抵抗
    で構成し、該摩擦抵抗の係数をμ、前記箱形試料保持体
    に掛かる遠心力をF、前記箱形試料保持体に掛かる重力
    をG、前記試料体保持部と前記遠心機用ロータの回転軸
    と直交する面との角度をθとした時、これらの関係が、
    Fcosθ≦G sinθ+μG cosθ+μFsinθを満足するこ
    とを特徴とする請求項1記載の遠心機用ロータ。
  9. 【請求項9】 モータと、該モータに接続されて回転さ
    れる遠心機用ロータと、該ロータを収納するロータ室と
    を有する遠心機において、前記遠心機用ロータは、前記
    遠心機用ロータの回転軸に対して所定の角度で前記箱形
    試料保持体を保持する試料体保持部を有し、且つ更に前
    記遠心機用ロータの回転により発生する遠心力による前
    記箱形試料保持体の移動を規制する移動規制手段を有す
    ることを特徴とする遠心機。
  10. 【請求項10】 前記箱形試料保持体の移動規制手段で
    ある前記箱形試料保持体の一部を押さえる前記試料体保
    持部に設けたストッパ上部に、前記ストッパから斜め上
    方に向かって延長されるフィン部を設けたことを特徴と
    する請求項1記載の遠心機用ロータ。
JP34458899A 1999-04-14 1999-12-03 遠心機用ロ−タおよび遠心機 Withdrawn JP2000354792A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015051406A (ja) * 2013-09-09 2015-03-19 栄研化学株式会社 遠心機ローター及びその遠心機ローターを備えた遠心機
KR20210094404A (ko) * 2020-01-21 2021-07-29 (주)옵토레인 가변익 원심 주입 장치

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2015051406A (ja) * 2013-09-09 2015-03-19 栄研化学株式会社 遠心機ローター及びその遠心機ローターを備えた遠心機
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