JP2003024823A - 遠心分離機用スイングロータ - Google Patents

遠心分離機用スイングロータ

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JP2003024823A JP2001219832A JP2001219832A JP2003024823A JP 2003024823 A JP2003024823 A JP 2003024823A JP 2001219832 A JP2001219832 A JP 2001219832A JP 2001219832 A JP2001219832 A JP 2001219832A JP 2003024823 A JP2003024823 A JP 2003024823A
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    • 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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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、バケットを軽量化することができ
るのでスイングロータ全体としての高性能化、高強度化
が図れ、且つスイングロータ全体の慣性モーメントを小
さくすることができるので、駆動モータを小型化するこ
とができ省エネルギ化が図れると共に、更にロータの加
速時間、減速時間を短縮して遠心分離の効率向上を図る
ことができる。 【解決手段】 バケット4を、樹脂と補強繊維の複合材
料から成る試料容器保持部材11と、容器保持部材11
をロータボディ1に装着するための金属製手段12とか
ら構成する。

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る遠心分離機用スイングロー
タの強度、性能向上、更に遠心分離機の省エネルギ化、
構造簡素化、低コスト化に関するものである。
【0002】
【従来の技術】臨床医学分野などにおいて、血液検査時
に血液を分離するために用いられる最高回転速度が2,
000min-1から20,000min-1程度のスイングロー
タは、例えば特開昭49−15066号、実公昭63−
2110号、実公昭63−35797号、特開平6−2
85390号などに示されており、このスイングロータ
を図7〜図9を用いて説明する。
【0003】図7〜図9において、ロータボディ1は、
中心部に駆動軸と嵌合する貫通穴を有しており、中心部
から放射状にアーム部2が設置されており、アーム部の
先端付近にはピン3が取付けられている。バケット4
は、対向するアーム2の間に位置し、ピン3によって揺
動可能に取付けられている。上記バケット4には、試料
が注入された遠心管5を収納した遠心管ラック6が挿入
され使用される。
【0004】このような構成において、ロータボディ1
は、ステンレス鋼やアルミ合金材料から鍛造、鋳造、機
械加工などによって製作されており、ピン3はロータボ
ディと同一材料で一体的に構成するか、或いはステンレ
ス鋼などの鋼材から機械加工によって製作しロータボデ
ィに取り付けられるのが一般的である。バケット4は、
アルミ合金材料から機械加工や鋳造によって製作された
り、ステンレス鋼板を使用してプレス加工によって一体
成形されたものが用いられている。
【0005】上述したスイングロータは、製造者によっ
てそれぞれに許容回転数や使用可能な保証年数が定めら
れており、これらを遵守することにより使用者は安全に
使用することができる。しかし、これらの許容回転数を
越えて回転させた場合、或いは保証年数を越えて使用し
た場合には、スイングロータの破損により遠心分離機を
大破させてしまったり、大きな破壊エネルギにより遠心
分離機が使用者の立ち位置まで移動してしまい作業性の
安全を損なう恐れが起こり得る。そこで、スイングロー
タを構成する部品は、スイングロータの性能を満足する
と共に、それぞれ十分な強度的マージンを保持する必要
があった。
【0006】一方、遠心分離機に求められる性能は、分
離性能(回転速度や遠心力)が高く、試料を一度に多く
処理できる高速高容量化である。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】従来のスイングロータ
に使用されているバケットは、金属材料を機械加工して
製作される場合、切削代が多いために加工工数多くかか
ると共に、金属であるため比重が大きく肉厚も厚くなる
ため自重が大きくなることから、バケット自体に加わる
遠心力によってロータボディに与える負荷が大きくな
り、性能が低下してしまうという問題があった。
【0008】また、ステンレス鋼製プレス加工バケット
は、高価な成形型を必要とし、特殊なプレス機械設備を
使用することから、やはり製造コストが高くなると共
に、プレス加工による板厚の偏肉が生じるため、ロータ
ボディに嵌着するためのロータ嵌着部13Aの加工度が
大きいことから板厚が薄くなり、結果的に強度が低下し
てしまい使用中に破損してしまうという問題があった。
【0009】更に、バケット全体を金属で製作すると比
重が大きくなるため、スイングロータ全体の慣性モーメ
ントの増大を招き、駆動モータを高出力にする必要が生
じると共に、ロータの加速時間や減速時間が長くなって
しまうという問題があった。そして同時に慣性モーメン
トの増大に比例してスイングロータの回転エネルギが大
きくなるため、スイングロータの破壊に対する備えとし
て遠心分離機の破壊防護壁などの防護構造をロータに相
応しい強度にする必要があった。
【0010】本発明の目的は、上記問題を解消し、強度
が高く且つ慣性モーメントの小さい安全な高性能スイン
グロータを提供することである。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記目的は、駆動源によ
って回転される駆動軸に装着されるロータボディと、ロ
ータボディに揺動可能に設けられるバケットとを備えた
遠心分離機用スイングロータにおいて、バケットを、樹
脂と補強繊維の複合材料から成る試料容器保持部材と、
容器保持部材を前記ロータボディに装着するための金属
製部材とから構成することにより達成される。
【0012】また、バケットを樹脂と補強繊維との複合
材料から成る試料容器保持部材と容器保持部材をロータ
ボディに揺動可能に取り付けるための金属製部材を容器
保持部材に一体的に固着させるかまたは別ピースで配置
するように構成することにより達成される。
【0013】
【発明の実施の形態】本実施例における遠心分離機に使
用されるスイングロータを図1〜図6を用いて説明す
る。図1は本実施例におけるバケット4の外観斜視図、
図2は本実施例におけるバケット4の試料容器保持部材
11を示す外観斜視図、図3は本実施例におけるバケッ
ト4のリング状部材12を示す外観斜視図、図4は本実
施例におけるバケット4の試料容器保持部材11の変形
例を示す外観斜視図、図5は本実施例におけるバケット
4の試料容器保持部材11の他の変形例を示す外観斜視
図、図6は本実施例におけるバケット4のリング状部材
12の変形例を示す外観斜視図である。
【0014】図1において、バケット4は、篭状の試料
容器保持部材11と、この容器保持部材11をロータボ
ディ1に揺動可能に取り付けるための金属製部材である
リング状部材12とから構成されている。試料容器保持
部材11は、上部にフランジ部11Aを有しており、こ
のフランジ部11Aの下面がリング状部材12の上面に
接して、試料容器保持部材11が受ける遠心力をリング
状部材12で受け止めている。
【0015】図2は試料容器保持部材11のみを示して
おり、下部は篭上の遠心管5や遠心管ラック6を収納す
るように底付きであり、上部にフランジ部を有してい
る。材料としては樹脂と補強繊維14との複合材料が使
用され一体的に成形されている。ここでは、一例として
織物プリプレグ14などのシート状補強繊維材料を厚さ
方向に積層し、試料容器保持部材11の形状になるよう
に型に入れ、加熱、加圧してプリプレグの樹脂を硬化さ
せることにより一体的に成形している。この篭状試料容
器保持部材11の補強繊維材料としては、炭素繊維、ガ
ラス繊維、有機高弾性繊維(例えば、ポリアラミッド繊
維)が適しており、これらの繊維を一方向に互いに平行
に引き揃えて樹脂を含浸した一方向プリプレグや、上記
補強繊維の織物に樹脂を含浸した織物プリプレグが適し
ている。また、樹脂に浸した糸状の繊維を試料容器保持
部材の雄型に直接巻き付けるいわゆるフィラメントワイ
ンディング法で製作するための糸状補強繊維であっても
良い。マトリクスとなる樹脂は、通常、エポキシ樹脂、
不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂などの熱硬化
性を使用するが、ナイロン樹脂、ポリアセタール樹脂、
ポリカーボネート樹脂などの熱可塑性樹脂であっても良
い。
【0016】図3はリング状部材12を示しており、上
記試料容器保持部材11の下部の箱状外形に勘合する内
壁部を有しており、対抗する側面一対の中央部に、スイ
ングロータ1のピン3に嵌着するロータ嵌着部13Aが
設けられている。また、上面は、平坦な面となってお
り、試料容器保持部材11のフランジ部の下面が接触す
るようになっている。リング状部材12の材料として、
ロータ嵌着部13Aは、ピン3との間で大きな荷重を受
けながら摺動するため、アルミ合金やステンレス鋼など
金属製であることが好ましい。製法としては、機械加工
によったり、ロストワックス鋳造法、金型鋳造などの精
密鋳造で製作するのがコスト的に安価である。
【0017】図4及び図5は、試料容器保持部材11の
変形例をそれぞれ示しており、フランジの外周端部にリ
ブ11Bを有する構成となっている。このリブ11B
は、遠心管5、遠心管ラック6、試料容器保持部材11
自体に加わる大きな遠心力によってフランジ部が変形す
ることを防止するようにフランジ部の剛性を増加させる
効果が得られ、強度の向上が図れる。
【0018】図6はスイングロータ1とバケット4との
関係において、スイングロータ1側にピン3の代わりに
凹部があり、バケット4側にピン部材がある図3に示す
リング状部材12の変形例である。
【0019】上述したように、樹脂と補強繊維から成る
試料容器保持部材11と金属製のリング状部材12とか
ら成るバケット4は、試料容器保持部材11の質量が大
幅に軽減されるものである。例えば、炭素繊維と樹脂の
複合材料は高強度を有する繊維含有率が高いものでも密
度が1.6程度であり、アルミ合金の約60%、ステン
レス鋼の約20%であり、強度はアルミ合金やステンレ
ス鋼に劣らないことから、軽量化した分だけ性能が向上
するため、駆動モータへの負担軽減による省エネルギ
化、或いは加速、減速時間の短縮、回転エネルギの低減
による遠心分離機の安全防御機構の簡素化、低価格化を
図ることができる。
【0020】また、補強繊維として、炭素繊維を用いた
場合、使用中にバケットを机上などで扱う場合に、机と
の接触によって炭素繊維が切断されて強度低下を招くこ
とがあるが、このような不具合の解消するため、バケッ
トの表層部にせん断荷重に強い特性を有する有機高弾性
繊維(例えば、ポリアラミッド繊維)を配することによ
って、上記不具合をなくすことができる。
【0021】なお、上記バケット4は、試料容器保持部
材11と金属製のリング状部材12の2ピースによるも
ののみではなく、スイングロータ1の性能が低くバケッ
ト4に加わる遠心荷重が小さい場合には、試料容器保持
部材11に直接スイングロータ1との嵌着部材を取り付
けても良い。
【0022】
【発明の効果】本発明によれば、バケットを、樹脂と補
強繊維の複合材料から成る試料容器保持部材と、容器保
持部材を前記ロータボディに装着するための金属製手段
とから構成することで、バケットを軽量化することがで
きるのでスイングロータ全体としての高性能化、高強度
化が図れ、且つスイングロータ全体の慣性モーメントを
小さくすることができるので、駆動モータを小型化する
ことができ省エネルギ化が図れると共に、更にロータの
加速時間、減速時間を短縮して遠心分離の効率向上を図
ることができる。また、回転エネルギの減少に伴い、万
一のロータの破壊に備える遠心分離機の破壊防護壁など
の防護構造もロータに相応しい簡素化、低コスト化を図
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明になるバケットの外観斜視図である。
【図2】 本発明になるバケットの篭状試料容器保持部
材を示す外観斜視図である。
【図3】 本発明になるバケットのリング状部材を示す
外観斜視図である。
【図4】 本発明になるバケットの篭状試料容器保持部
材の変形例を示す外観斜視図である。
【図5】 本発明になるバケットの篭状試料容器保持部
材の他の変形例を示す外観斜視図である。
【図6】 本発明になるバケットのリング状部材の変形
例を示す外観斜視図である。
【図7】 従来におけるバケットの装着されたスイング
ロータを示す外観斜視図である。
【図8】 従来におけるバケットをスイングロータに装
着する状態を示す説明図である。
【図9】 従来におけるバケットを示す外観斜視図であ
る。
【符号の説明】
1はロータボディ、2はアーム部、3はピン、4はバケ
ット、5は遠心管、6は遠心管ラック、11は篭状試料
容器保持部材、11Aは篭状試料容器保持部材のフラン
ジ部、11Bは篭状試料容器保持部材のフランジ部のリ
ブ、12はリング状部材、13Aはリング状部材のロー
タ嵌着部、13Bはリング状部材のロータ嵌着部であ
る。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 駆動源によって回転される駆動軸に装着
    されるロータボディと、該ロータボディに揺動可能に設
    けられるバケットとを備えた遠心分離機用スイングロー
    タにおいて、前記バケットを、樹脂と補強繊維の複合材
    料から成る試料容器保持部材と、該容器保持部材を前記
    ロータボディに装着するための金属製部材とから構成す
    ることを特徴とした遠心分離機用スイングロータ。
  2. 【請求項2】 前記金属部材は、リング状部材から成
    り、該リング状部材は、内壁と前記容器保持部材の外壁
    部との嵌合形状を有し、且つ前記リング状部材が前記容
    器保持部材に加わる遠心力を受け止める構成であること
    を特徴とした請求項1記載の遠心分離機用スイングロー
    タ。
  3. 【請求項3】 前記容器保持部材は、試料容器保持用の
    底部を有する円柱状または角柱状の胴部を有しており、
    且つ前記リング状部材に荷重を負担させるため上部にフ
    ランジ状の鍔部を有し、更に該鍔部と前記胴部とが樹脂
    と補強繊維との複合材により一体的に製作されることを
    特徴とした請求項2記載の遠心分離機用スイングロー
    タ。
  4. 【請求項4】 前記鍔部の外周端部にリブを設けること
    特徴とした請求項2または請求項3の何れか記載の遠心
    分離機用スイングロータ。
  5. 【請求項5】 前記バケットの前記容器保持部材と前記
    リング状部材とは、接着或いは圧入などの締結手段によ
    り一体的に構成されることを特徴とした請求項2乃至請
    求項4の何れか記載の遠心分離機用スイングロータ。
  6. 【請求項6】 前記容器保持部材の表層部にポリアラミ
    ド繊維を使用することを特徴とした請求項3記載の遠心
    分離機用スイングロータ。
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