JP2006175440A - 遠心機用アダプタ及びその密閉方法 - Google Patents

Abstract

【課題】遠心機の使用者の安全性を確保するとともに、取り扱いを改善した遠心機用アダプタ及びその密閉方法を提供する。
【解決手段】閉鎖端と、開口端と、クロージャ・アセンブリ２０と、を含んで構成され、サンプル容器８０を収容して遠心機のロータ内に挿入される遠心機用アダプタ１０において、前記クロージャ・アセンブリ２０は、開放可能に前記開口端を閉鎖する。
【選択図】図１

Description

本発明は、サンプル容器を収容して遠心機（遠心分離機）のロータ内に挿入されるアダプタに関する。なお、本明細書おいて、「アダプタ」はサンプル容器を収容可能なスリーブ状の収容容器のことである。さらに、このアダプタは、遠心機のロータの中に挿入可能である。

遠心機のロータ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。液体サンプルはサンプル容器の中に入れられる。また、サンプル容器を支持するとともにロータを安定化させるため、サンプル容器を収容するスリーブ状のアダプタが知られている。このアダプタは、（サンプル容器を収容した上で）遠心機のロータ内に垂直または所定の角度で挿入することが可能である。この種のアダプタは、特許文献１などに記載されている。

ところで、前記サンプルには、しばしば生物学的に危険な物質が含まれることがあり、このようなサンプルの前記アダプタからの漏出は、遠心機の使用者の健康や安全性を脅かすおそれがある。

容器の密閉性を保ち、液体の飛散を阻止するため、容器とその蓋との接合部の密閉（シール）を確保するように、Ｏリング部品（Ｏリングシール）を使用する容器がよく知られている。
米国特許第５，４１１，４６５号明細書

従来の方式におけるＯリングシールは、容器の開口端の近傍で容器の円周領域に延在する溝に配設されている。
しかし、この溝の場所（位置）がＯリングシールを取り扱いに起因する損傷の危険にさらし、また、容器からの液体の漏洩の一因にもなっている。

さらに、従来の遠心機用容器のクロージャ（開口端を閉鎖する閉鎖部材）の場合には、クロージャに印加されるトルクに依存して変化する「突き押し（押し潰す）」タイプのＯリングシールが使用されているため、この変化が容器の非密閉性に大きく寄与している（すなわち、容器からの液体の漏洩に大きな影響を与えている）。

本発明はこのような実情に鑑みなされたものであり、その課題は、遠心機の使用者の安全性を確保するとともに、取り扱いを改善した遠心機用アダプタ及びその密閉方法を示すことである。

この課題は、本発明に係るアダプタ（具体的には、請求項１、２４記載のアダプタ）と、アダプタの密閉方法（請求項１７記載の方法）とによって解決される。これにより、安定して構成されるとともに、確実な遠心分離と良好な取り扱いとを保証し、生物学的に密閉されたアダプタが提供される。

本発明の一態様では、アダプタ及びクロージャが、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変形（ひずみ等）を最小化するように設計されている。ここで、クロージャは、少なくとも部分的に高強度の透明の合成樹脂から製造されていることが好ましく、その結果、アダプタを開放する前に、該アダプタ内に有るサンプル容器が損傷等しているか否か、また場合によっては、生物学的に危険な物質がアダプタ内の空間に流出するか否かを、オペレータが検出することが可能（容易）である。

さらに、アダプタは、全長にわたって一の直径を有する円筒状のものであり、その全長にわたってロータの収容部によって保持されることが好ましい。この場合、アダプタのクロージャが、下方へテーパを付けた外側の部分ではなく、内側に嵌入される必要がある。

基本的に、アダプタは、あらゆる任意の形状を有することができるが、円筒形、楕円形または台形に形成されるのが好ましい。

本発明の別の態様では、すきま空間を最小限にするＯリング溝を有し、かつ可能な限り大きい外径を有する簡素なＯリングピストンシールがシール部材（要素）として使用される。その理由は、Ｏリングに作用する遠心力は、Ｏリング溝の形態、公差、凹所（すきま）及び回転軸から最も離れた場所での変形（ひずみ等）によって生じる、あらゆるすきま空間の中にＯリングを押し込めるようにするためである。すきま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。従来は、（テーパ径がより小さくなっていたため、）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。本発明においては、断面積が減少させられるＯリングの内側部分は、例えば、サンプル容器がアダプタ内部で破損したり、液体がアダプタ内の空間に侵入したりした場合でも、流体圧力にさらされない。

更にこの発明の別の態様では、クロージャ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を何回も回転させるようなことを避けるために、断続的なバイヨネット式のクロージャが用いられる。クロージャ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、クロージャを簡単に挿入することができない。これを克服するため、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。一実施形態においては、横断面の圧縮（押圧）がネジ部によって加えられる。結果として生じるシールは、シールされる（密閉する）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。

本発明の別の態様では、アダプタは、少なくともその一部が金属または合金で製造される。金属または合金の使用によって、アダプタの剛性が確保され、アダプタの安定性などが改善される。それによって全体的にロータの確実な駆動が可能である。かかる金属としては、たとえば鋼、アルミニウムまたはチタンなどを使用できる。

択一的または補完的に、アダプタは少なくともその一部が炭素繊維複合材料で製造される。これにより、アダプタの重量を低減すると同時に高い安定性（剛性）を達成することができる。炭素繊維複合方式で構成されるアダプタの領域は、「巻付技術（すなわち、巻き付ける態様で）」で製造するのが好ましい。その際には、巻付け芯の周りにアダプタまたはその部分領域が炭素繊維で巻き付けられる。基本的に、アダプタは、その一式（全体）を金属または炭素繊維複合材料で製造することができる。そのほかにも両材料の組み合わせることも可能である。なお、炭素繊維複合方式で製造する場合においても安全で確実な遠心分離が保証されている。

アダプタの安定性を高めるとともに、遠心分離の安全性をより改善するために、アダプタが、内部ジャケットと、それに当接する外部ジャケットとの少なくとも２層から構成されることが目的に適している。このような２層構造（ハイブリッド方式）によって、アダプタの安定性がさらに改善される。アダプタは、基本的に、その一式（全体）を２つの層から構成するか、あるいは特定のアダプタ部分を補強するために所定の領域のみを２層構造とすることができる。ここにおいて、内部ジャケットが「ライナー」とも呼ばれるスリーブ形状（外部ジャケットに嵌め込まれる円筒形状）に形成されるのが好ましい。このライナーは、金属または合成樹脂で製造することができ、ロータの半径方向とロータ円周方向とで異なる壁強度を有するようにすることができる。外部ジャケットは、炭素繊維複合材料から製造されているのが好ましい。この炭素繊維（複合材料）は、ライナー周りに巻き付けられる。ライナーは、アダプタの全内面を満たすようにしてもよく、アダプタの所定領域を補強するために部分的に組み込むようにしてもよい。

さらにクロージャ・アセンブリの一部が、内部ジャケットの中に組み込まれるように形成されることが好ましい。これにより、アダプタの部品点数を低減するとともに、その構造や取り扱いを簡素化することができる。このような場合、ライナーが少なくともアダプタの開放端側の領域に配設されることが目的に適している。また、クロージャ・アセンブリの一部（すなわち、底面部材）が係合する係合部がライナー内に形成されることが好ましい。さらにフランジをライナーの中に組み込んで形成してもよい。

以上では、後述の詳細な説明がより良く理解され、また、本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（態様）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、本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、本発明は、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。本発明は、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、同一の数字は同一、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、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アダプタ及びクロージャを提供する。

図１は、アダプタ１０の断面側面図である。アダプタ１０は、クロージャ・アセンブリ２０によって（その開口端が）閉鎖され、生物学的に密閉される。アダプタ１０の内部には、アダプタ１０の中に挿入可能（嵌入可能）に形成されたサンプル容器８０が配設される。アダプタ１０は２層構造で製造されており、内部ジャケット１４と、該内部ジャケット１４に外側から当接するように設けられる外部ジャケット１５と、を有している。内部ジャケット１４は、金属または合成樹脂製のライナーの周囲に炭素繊維複合材料が巻き付けられて形成され、外部ジャケット１５は、炭素繊維複合材料で形成されている。なお、ここでは、内部ジャケット１４がアダプタ１０の全内側表面を覆うようにしているが、部分的に覆うようにしてもよい。また、アダプタ１０の開口端付近の領域には、後述するクロージャ・アセンブリ２０の一部がと係合する係合部１６（この係合部１６は、アダプタ１０側のシール面１１、垂直面１２、突出面１３を含む）がライナーの中に組み込まれて形成されている。

図２に示すように、アダプタ１０は、全長Ｌにわたって等しい直径（同一の直径）Ｄを有し、その結果、該アダプタ１９は、ロータ収容部（図示せず）によって全体が保持される。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、アダプタ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。突出面１３は内側方向に突出しており、垂直面１２はこの突出面１３に垂直な面である。

図３〜８に示すように、クロージャ・アセンブリ（閉鎖部材の組立体）２０は、断続的なバイヨネット方式でアダプタ１０と係合される。ここで、クロージャ・アセンブリ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・アセンブリ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及び底面部材７０を含んで構成されている。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、底面部材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、底面部材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、底面部材７０に形成される底面部材側ネジ（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・アセンブリ２０は開放位置にある。この開放位置において、クロージャ・アセンブリ２０はアダプタ１０の開口に挿入される。このとき、Ｏリングは圧縮されていないので、クロージャ・アセンブリ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・アセンブリ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（時計回り）に回転させられる。その後、さらにクロージャ・アセンブリ２０を回転させると、底面部材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（引き上げられて）、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９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１１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１０は、遠心分離中において底面部材７０の下部表面（底面）７３に作用する流体圧力の増加によって、ハンドル３０及び底面部材７０が流体圧力から離れる方向に移動し、アダプタ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。

さらに図１０は、残存するすきま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１１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、アダプタ１０の実施例として、クロージャ・アセンブリ２０を使用したものを示しているが、他のクロージャが使用されてもよいとを理解すべきである。また、アダプタ１０は、遠心機のサンプル容器を保持（収容）す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アダプタの断面図（サンプル容器を収容した状態）である。 本発明の一実施形態に係るアダプタを示す図である。 本発明の一実施形態に係るクロージャ・アセンブリの分解組立図である。 前記クロージャ・アセンブリのハンドルを示す図である。 前記クロージャ・アセンブリを構成するフランジを示す図である。 前記クロージャ・アセンブリのフレキシブルリングを示す図である。 前記クロージャ・アセンブリのＯリングを示す図である。 前記クロージャ・アセンブリの底面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・アセンブリの断面図である。 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・アセンブリの断面図である。 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…アダプタ、１１…シール面、１２…垂直面、１３…突出面（lug）、２０…クロージャ・アセンブリ、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…底面部材、７１…キー（凸部）、７２…底面部材側ネジ（めねじ）部

Claims (27)

1. 閉鎖端と、開口端と、クロージャ・アセンブリと、を含んで構成され、サンプル容器を収容して遠心機のロータ内に挿入される遠心機用アダプタにおいて、
   前記クロージャ・アセンブリは、開放可能に前記開口端を閉鎖することを特徴とする遠心機用アダプタ。
2. 前記閉鎖端及び前記開口端は、等しい直径を有することを特徴とする請求項１記載の遠心機用アダプタ。
3. 円筒形、楕円形または台形状に形成されることを特徴とする請求項１または請求項２記載の遠心機用アダプタ。
4. 前記開口端近傍に、内側に突出する突出面と、この突出面に垂直な垂直面と有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の遠心機用アダプタ。
5. 前記クロージャ・アセンブリは、
   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、
   下端に位置する底面部材と、
   を含んで構成されることを特徴とする請求項１記載の遠心機用アダプタ。
6. 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５記載の遠心機用アダプタ。
7. 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５または請求項６記載の遠心機用アダプタ。
8. 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５〜７のいずれか一つに記載の遠心機用アダプタ。
9. 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５〜８のいずれか一つに記載の遠心機用アダプタ。
10. 前記ハンドルは、アダプタ上で前記クロージャ・アセンブリ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５〜９のいずれか一つに記載の遠心機用アダプタ。
11. 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５〜１０のいずれか一つに記載の遠心機用アダプタ。
12. 前記底面部材は、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５〜１１のいずれか一つに記載の遠心機用アダプタ。
13. 少なくともその一部が金属製であることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一つに記載の遠心機用アダプタ。
14. 少なくともその一部が炭素繊維複合材料製であることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一つに記載の遠心機用アダプタ。
15. 内部ジャケットと、この内部ジャケットの外側に配設される外部ジャケットとの二層構造であることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか一つに記載の遠心機用アダプタ。
16. 前記クロージャ・アセンブリの一部が係合する係合部が前記内部ジャケットに形成されていることを特徴とする請求項１５記載の遠心機用アダプタ。
17. 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、下端に位置する底面部材とを含んで構成されるクロージャ・アセンブリを付与するステップと、
    前記シール部材を前記底面部材上に設置するステップと、
    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底面部材に装着するステップと、
    前記ハンドルを前記底面部材に接続するステップと、
    前記クロージャ・アセンブリをアダプタの開口端から挿入するステップと、
    を含むことを特徴とする遠心機用アダプタの密閉方法。
18. 静的なシール機能を生じさせるように、前記クロージャ・アセンブリを所定のロック位置まで回転させるステップを更に含むことを特徴とする請求項１７記載の遠心機用アダプタの密閉方法。
19. 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１７または請求項１８記載の遠心機用アダプタの密閉方法。
20. 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１７〜１９のいずれか一つに記載の遠心機用アダプタの密閉方法。
21. 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１７〜２０のいずれか一つに記載の遠心機用アダプタの密閉方法。
22. 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１７〜２１のいずれか一つに記載の遠心機用アダプタの密閉方法。
23. 前記底面部材は、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１７〜２２のいずれか一つに記載の遠心機用アダプタの密閉方法。
24. アダプタをロック状態とするロック手段と、
    アダプタを密閉状態とする密閉手段と、
    アダプタ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遠心機用アダプタ。
25. 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２４記載の遠心機用アダプタ。
26. 前記密閉手段がＯリングであることを特徴とする請求項２４または請求項２５記載の遠心機用アダプタ。
27. 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２４〜２６のいずれか一つ記載の遠心機用アダプタ。

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