JP2005067737A - サンプル容器及びそのシール方法 - Google Patents

Abstract

【課題】処理された沈殿物等の除去等を最大限行い易くすると共に、漏出を最小限とするよう構成された遠心機のサンプル容器を提供する。
【解決手段】ハンドル３０、フランジ４０、フレキシブルリング５０、Ｏリング６０及び支持部材７０を備えるクロージャー・アッセンブリー２０とサンプルジャー１０とを有し、遠心分離中においては、支持部材７０の底面７３に作用する流体圧力の増加によってＯリング６０がより圧縮されて、より大きなシール力を発生する。
【選択図】 図９

Description

この発明は広く容器に関する。より詳細には、この発明は遠心分離機等の遠心機のサンプル容器に関する。

遠心機のローターは比較的大きく重い部品であり、その中の液体サンプルが遠心力場にさらされるようになっている。液体サンプルは、スウィングバケット式ローター、垂直ローターあるいは固定角ローター等で用いる容器内に入れられる。その液体サンプルには、しばしば、それが容器から漏出することによって、遠心機の使用者の健康や安全を脅かすような生物学的に危険な物質が含まれることがある。

一般的に知られている従来の遠心機の容器は、研究所等で使用されるシンプルな洗浄瓶から派生した製造・加工上の理由を第１に考えたデザイン（形状）となっており、特に遠心力に耐えるようにデザインされてはいない。そのため、このような容器では、処理された沈殿物等の除去を困難とする、容器の「首」や小さく絞られた容器の「口」を支持するために別々の構造を必要としている。

容器からの液体の漏出や噴き出しを防止する手段として、容器とそのカバーとの接合部のシールを確保すべく、Ｏリングシールが主に用いられている。このＯリングシールは、通常、容器の開口端に位置する円周方向に延びる溝に配設されている。この溝の位置がＯリングを取扱いによる損傷の危険にさらし、また、容器からの液体の漏出の一因にもなっている。

さらに、従来の遠心機の容器のクロージャー（閉鎖部材）では、その閉鎖の際におけるトルクに依存して変化し易い「クラッシュ（押し潰す）」Ｏリングシールが用いられている。そして、このような変化が容器からの漏出にかなり影響を与えているのである。

上述したことを考慮すれば、容器からの漏出を低減させるとともに利用し易く構成された遠心機の容器内にサンプルを保持する方法及び装置を提供することは有利であると考えられる。

上述したような必要性は、この発明によって大いに満たされるものであり、この発明の一つの態様においては次のような装置が提供される。すなわち、そのいくつかの実施形態においては、液体の漏出を低減させるとともに利用し易く構成された遠心機の容器内にサンプルを保持する方法及び装置である。

この発明の一態様では、不要な全ての保持接触面、ひいてはそれらに関連する寸法公差を排除することによって、特にシール領域におけるひずみ等を最小化するように設計された遠心機のサンプルジャー及びクロージャーが提供される。これは、サンプルジャーが全長にわたって一つの直径を有するシリンダ状に形成され、ロータキャビティによって十分に保持されることによって達成される。また、サンプルジャーのクロージャーが、従来品におけるように小さく絞られた部分の外側でよりはむしろ、容器の内側で適合することを必要とする。

この発明の別の態様では、シンプルなＯリングピストンシールがシール要素として用いられ、このＯリングピストンシールは、空隙空間を最小限にするＯリング溝と、できるだけ大きな外径と、を有している。このようにする理由は、Ｏリングに作用する動作中の遠心力は、Ｏリング溝のデザイン（形状）、公差、隙間及び回転軸から最も離れた場所でのひずみ等によって生じる、あらゆる空隙空間にＯリングを入り込ませてしまう可能性があるからである。空隙空間は遠心力によってその外側が満たされることになるため、Ｏリングの断面積は内側が減少することになる。従来のデザインにおいては、容器の「首」の径がより小さくなっているため、Ｏリングの内側においても流体圧力を受けてしまうこととなり、該内側からの漏出のおそれが生じる。この発明のデザインにおいては、断面積が減少させられるＯリングの内側部分は流体圧力を受けることがない。なお、サンプルジャーの容量を、要求される流体容量を超える余裕のあるものとすることで、このような効果を得ることができる。

更にこの発明の別の態様では、クロージャー固定用のネジ部を超えて液体が注がれることやシールするためにクロージャーを何回も回転させるようなことを避けるために、断続的に設けられるバイヨネット式（interrupted bayonet type）のクロージャーが用いられる。クロージャーを確実に閉鎖位置及び開放位置に至らせることは、積極的なストッパを設けることによってなされる。従来のＯリングピストンシールでは、シールとして機能するためにＯリング断面が押し潰される必要があることやはめ合い公差の積み上げ等によって、クロージャーを容易には挿入することができない。この問題を克服するため、Ｏリングの横断面を強く押圧することでシール機能を生じさせるように押圧要素が組み入れられている。ある実施形態においては、ネジ部が設けられた要素によって、前記Ｏリングの横断面を強く押圧するようになっている。結果として生じるシールは、シールされる圧力が大きいほど、大きなシール力を発生するという、動的なものである。フレキシブルリングもまた、Ｏリングを十分に包み込むためにクロージャーに組み入れられており、これにより、ＯリングがＯリング溝から押し出されることを防止している。

以上では、後述の詳細な説明がより良く理解され、また、この発明の当該技術への貢献がより良く理解されるように、この発明のいくつかの実施形態をやや広く、かなり大まかに述べてきたが、もちろん、以下に記載されるように、本発明には更なる実施形態があり、これらも添付の特許請求の範囲の記載の主題を形成するものである。

この点において、この発明の少なくとも一つの実施形態を詳細に説明する前に、この発明は、その適用において以下の記載の説明、図面で示した詳細な構成や要素配置に限定されるものではないことを理解すべきである。この発明は、上述した実施形態に加えて他の実施形態とすることもでき、各種の方法により実施され又遂行され得るものである。また、この明細書で使用されている表現や用語並びに要約書は、説明を目的としたものであって、これらに限定するものと解されるべきではないことを理解すべきである。

よって、当業者であれば、この開示の基礎となる技術思想がこの発明のいくつかの目的を達成するための他の構造、方法及びシステム等を設計する際の基礎として容易に利用できることを理解するであろう。したがって、特許請求の範囲の記載は、この発明の精神と範囲とを逸脱しない限り等価な構成をも包含するものとみなすことが重要である。

図面を参照して本発明を説明する。ここで、図面中、同一の数字は類似部分を示すものである。この発明の一実施形態は、不要な全ての保持接触面、ひいてはそれらに関連する寸法公差を排除することによってシール領域におけるひずみ等を最小化するように設計された遠心機のサンプルジャー及びクロージャーを提供する。

図１について説明する。同図において、遠心機のサンプル容器１０は、開口端と閉鎖端とを有し、図示しないロータキャビティによって十分に支持され得るように全長Ｌにわたって同一直径Ｄを有するシリンダ状に形成されている。Ｏリングピストンシールはシール面１１上に形成されるようになっており、このシール面１１は内側のＯリング隙間が液体に接触しないようにできるだけ大きな内径Ｄ１を有している。また、サンプル容器１０は、開口端に垂直面１２と突出面（lug）１３とを更に有している。

図２〜７について説明する。図２〜７において、クロージャー・アッセンブリー（閉鎖部材の組立品）２０は、断続的に設けられるバイヨネット方式において遠心機のサンプル容器１０と係合するようになっている。ここで、クロージャー・アッセンブリー２０を確実に閉鎖位置及び開放位置に至らせることは、積極的なストッパを設けることによってなされるようになっている。クロージャー・アッセンブリー２０は、ハンドル３０、フランジ４０、リング状の押え付け部材としてのフレキシブルリング５０、リング状のシール部材としてのＯリング６０及び下端に位置する支持部材７０によって構成されている。フレキシブルリング５０及びＯリング６０は、フレキシブルリング５０側の凹面５１をＯリング５０と隣接させた状態で、支持部材７０上に設置される。次に、フランジ４０は、Ｏリング６０及びフレキシブルリング５０をその間に挟んだ状態で、支持部材７０に形成されるキー（凸部）７１がフランジ４０の下部面に形成されるスロット（細長い溝）４１と係合するように支持部材７０上に取り付けられる。このキー／スロット係合によって、フランジ４０に対する支持部材７０の相対回転を防止している。ハンドル３０に形成されるハンドル側ネジ（おねじ）部３１は、支持部材７０に形成される支持部材側ネジ（めねじ）部に締結（螺合）される。閉鎖用爪部３３及び開放用爪部３２は、ハンドル３０側の平面部３４がフランジ４０側の平面部４２とほぼ同一平面となるまでの締結途中においては、内側に押圧されるようになっている。

操作中において、前記開放用爪部３２がフランジ４０側に形成されるスロット４３内に入り込んでいるときに、クロージャー・アッセンブリー２０は開放位置にある。この開放位置において、クロージャー・アッセンブリー２０は遠心機のサンプル容器１０の口に挿入される。このとき、Ｏリングは圧縮されていないので、クロージャー・アッセンブリー２０は何ら支障なくサンプル容器１０に挿入できることになる。そして、クロージャー・アッセンブリー２０は、フランジ４０上のストッパ４４がサンプル容器１０における突出面（lug）１３の内側垂直面１２に突き当たるまで、右回りに回転させられる。その後、さらにクロージャー・アッセンブリー２０を回転させると、支持部材７０は、前記閉鎖用爪部３３がフランジ４０のスロット４３内でしっかりと停止する位置まで上方へと引き寄せられて、Ｏリング６０の横断面を強く押圧し、静的なシール機能を生ずる。

図８について説明する。同図は、静的なシール機能を生じるように圧縮されたＯリング６０を示している。また、図１０には、当該静的なシール機能を生じる位置におけるフレキシブルリング５０が極めて細い線で描かれている。

図９について説明する。同図は、遠心分離中において支持部材７０の底面７３に作用する流体圧力の増加によって、ハンドル３０及び支持部材７０が流体圧力から離れる方向に移動し、遠心機のサンプル容器１０のシール面１１におけるＯリング６０のシール力がより大きくなった状態を示している。

また、同図は、残存する空隙空間を満たすようにさらに圧縮されたＯリング６０が動的なシール機能を生じている状態、すなわち、シールされる圧力が大きいほど大きなシール力を発生している状態を示している。

図１０について説明する。同図には、この動的なシール機能を生じる位置におけるフレキシブルリング５０が実線で描かれている。この位置においては、フレキシブルリング５０はＯリング６０を十分に包み込んでおり、これにより、ＯリングがＯリング用溝７４から押し出されてしまうことを防止している。

以上では、サンプル容器１０の実施例として、クロージャー・アッセンブリー２０を使用したものを示しているが、その他のクロージャーが使用されてもよいとを理解すべきである。また、サンプル容器１０は、遠心機のサンプルを入れるのに有益なものであるが、実際には、圧力や漏れ等に十分配慮する必要のある運搬用、輸送用の容器としても使用することができるものである。

この発明の多くの特徴や利益は、以上説明した詳細な説明により明らかであり、したがって、添付された特許請求の範囲の記載は、この発明の精神及び範囲に含まれるそのような特徴や利益を全てカバーすることを意図している。さらに、当業者なら多くの改良や変更を思いつくことができるようになっているので、図示又は記述された構造や動作とおりに発明を限定することは好ましくない。したがって、適切な改変や均等物のすべては、この発明の範囲内の含まれるものである。

本発明の一実施形態に係る遠心機のサンプル容器を示す図である。 本発明の一実施形態に係るクロージャー・アッセンブリーの分解組立図である。 前記クロージャー・アッセンブリーのハンドルを示す図である。 前記クロージャー・アッセンブリーを構成するフランジを示す図である。 前記クロージャー・アッセンブリーのフレキシブルリングを示す図である。 前記クロージャー・アッセンブリーのＯリングを示す図である。 前記クロージャー・アッセンブリーの支持部材を示す図である。 静的なシール機能を生じる位置における各構成要素及びＯリングを示すクロージャー・アッセンブリーの断面図である。 流体圧力を受けて動的なシール機能を生じる位置における各構成要素及びＯリングを示すクロージャー・アッセンブリーの断面図である。 流体圧力を受けて動的なシール機能を生じる位置におけるクロージャーのＯリング及びフレキシブルリングの拡大断面図である。

符号の説明

１０…サンプル容器、１１…シール面、１２…垂直面、１３…突出面（lug）、２０…クロージャー・アッセンブリー、３０…ハンドル、３１…ハンドル側ネジ（おねじ）部、３２…開放用爪部、３３…閉鎖用爪部、３４…ハンドル側平面部、４０…フランジ、４１…（下面側）スロット（細長い溝）、４２…フランジ平（上）面、４３…（上面側）スロット、４４…ストッパ、５０…フレキシブルリング、６０…Ｏリング、７０…支持部材、７１…キー（凸部）、７２…支持部材側ネジ（めねじ）部

Claims (22)

1. 閉鎖端と、
   開口端と、
   クロージャー・アッセンブリーと、を含んで構成され、
   前記閉鎖端及び前記開口端は、実質的に等しい直径を有し、
   前記クロージャー・アッセンブリーは、開放可能に前記開口端を閉鎖することを特徴とするサンプル容器。
2. 前記容器は、シリンダ状であることを特徴とする請求項１記載のサンプル容器。
3. 前記容器は、
   突出面と、内側垂直面と、を前記開口端に有することを特徴とする請求項１記載のサンプル容器。
4. 前記クロージャー・アッセンブリーは、
   ハンドルと、
   フランジと、
   リング状の押え付け部材と、
   リング状のシール部材と、
   下端に位置する支持部材と、
   を含んで構成されることを特徴とする請求項１記載のサンプル容器。
5. 前記押え付け部材は、柔軟性のある材質で形成されていることを特徴とする請求項４記載のサンプル容器。
6. 前記シール部材は、Ｏリングであることを特徴とする請求項４記載のサンプル容器。
7. 前記押え付け部材は、一方の側が凹面であることを特徴とする請求項５記載のサンプル容器。
8. 前記フランジは、少なくとも一つのストッパと少なくとも一つのスロットとを有することを特徴とする請求項４記載のサンプル容器。
9. 前記ハンドルは、容器上の前記クロージャー・アッセンブリーをロック状態とする閉鎖用爪部と、前記ロック状態を解除する開放用爪部と、を含んで構成されることを特徴とする請求項４記載のサンプル容器。
10. 前記ハンドルは、その下部におねじ部が形成されていることを特徴とする請求項９記載のサンプル容器。
11. 前記支持部材は、突出形成されたキーを有するとともに、その上部にめねじ部が形成されていることを特徴とする請求項１０記載のサンプル容器。
12. ハンドルと、フランジと、リング状の押え付け部材と、リング状のシール部材と、下端に位置する支持部材とを含んで構成されるクロージャー・アッセンブリーを付与するステップと、
    前記シール部材を前記支持部材の上に取り付けるステップと、
    前記押え付け部材を前記シール部材の上に取り付けるステップと、
    前記シール部材及び前記押え付け部材を挟み込むように、前記フランジを前記支持部材に装着するステップと、
    前記ハンドルを前記支持部材に接続するステップと、
    前記クロージャー・アッセンブリーを前記サンプル容器の開口端から挿入するステップと、
    を有することを特徴とする遠心機のサンプル容器シール方法。
13. 静的なシール機能を生じさせるように、前記クロージャー・アッセンブリーを所定のロック位置まで回転させるステップを更に有することを特徴とする請求項１２記載の遠心機のサンプル容器シール方法。
14. 前記シール部材は、Ｏリングであることを特徴とする請求項１３記載の遠心機のサンプル容器シール方法。
15. 前記押え付け部材は、柔軟性のある材質で形成され、かつ、一方の側が凹面であることを特徴とする請求項１３記載の遠心機のサンプル容器シール方法。
16. 前記フランジは、少なくとも一つのストッパと少なくとも一つのスロットとを有することを特徴とする請求項１３記載の遠心機のサンプル容器シール方法。
17. 前記ハンドル及び前記支持部材には、相互に締結されるネジ部が形成されていることを特徴とする請求項１３記載の遠心機のサンプル容器シール方法。
18. 前記支持部材は、突出形成されるキー部を有することを特徴とする請求項１３記載の遠心機のサンプル容器シール方法。
19. 容器をロック状態とするロック手段と、
    容器をシールするシール手段と、
    容器のロック状態を解除するロック解除手段と、
    を備えることを特徴とするサンプル容器。
20. 前記ロック手段が閉鎖用爪部であることを特徴とする請求項１９記載のサンプル容器。
21. 前記シール手段がＯリングであることを特徴とする請求項１９記載のサンプル容器。
22. 前記ロック解除手段が開放用爪部であることを特徴とする請求項１９記載のサンプル容器。

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