JP2006343208A - 遠心機用の密封機構付試料容器およびそれを用いた遠心機 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の主目的は、最高回転速度が毎分３万回転乃至１５万回転（ｒｐｍ）などのような高速回転で運転する遠心機に好適な、試料の密封性能を向上させた、密封機構付試料容器およびそれを用いた遠心機を提供することにある。
【解決手段】栓部材２は、試料容器１の開口部１ａの内周面に内接して圧入される円柱状挿入部２ａから成り、小外径下部２ｂの外径から前記大外径上部６の外径に移行する外径を持つテーパ外径部７を有し、該テーパ外径部７は第１のテーパ角度α（°）を持つ。円環部材３は、試料容器１のテーパ径部１ｅの外周面に内接する内周面を持つテーパ内径部８を有し、該テーパ内径部８は、栓部材２の第１のテーパ角度α（°）と異なる第２のテーパ角度β（°）を持つ。両者のテーパ角度αとβの差異により、栓部材２のテーパ外径部７および大外径上部６が作る稜線７ｂ（突起部）は、試料容器１の開口部１ａの肉厚部に食い込む楔効果（密封効果）として作用し、試料容器１を堅固に密封する。
【選択図】図６

Description

本発明は、医学、薬学、遺伝子工学等の遠心機の分野で使用される遠心機用の密封機構付試料容器およびそれを用いた遠心機に関し、特に、高速回転の遠心機により分離する試料を封入する密封性能を向上させた密封機構付試料容器およびそれを用いた遠心機に関する。

遠心機は、分離すべき試料をチューブやボトル等の試料容器を介して保持させたロータをロータ室内に収容し、モータ等の駆動装置によってロータを高速回転させることによって、ロータに保持された試料の分離、精製等を行うものである。ロータの回転速度は用途によって異なり、最高回転速度が毎分数千回転（ｒｐｍ）程度の比較的低速のものから最高回転速度が毎分１５万回転（ｒｐｍ）程度の超高速のものまで幅広い回転数をもつ製品群が一般に提供されている。

特に、最高回転速度が毎分３万回転以上の高速もしくは超高速で回転する遠心機のロータに保持される試料容器には、高速回転中において試料が試料容器から外に漏れ出さない密封性能が求められる。しかし、実際の遠心機用ロータでは試料容器、容器のキャップおよび液体である試料には高速回転による高い遠心加速度が作用し、試料容器内の試料に高い圧力を発生させて、試料容器のキャップ等の閉鎖装置に隙間を生じさせて試料を容器の外へ漏れ出させてしまう場合がある。このため、試料容器を密封するキャップ等を含む閉鎖装置には、高速回転時に試料の高い液圧力に耐えられるような密封構造が要求されている。

一般に、遠心機用の試料容器には、延性があるプラスチック材料で作られた直円筒形状を持ち、下端側は閉鎖された球形部または円錐部を有し、上端側は開口部を持つ薄い肉厚を有する直円筒状試験管が広く用いられている。このような下端側閉鎖の円筒状試料容器の場合、上端側の開口部を閉鎖し密封するキャップ等を含む密封構造が必要となる。キャップ等の密封装置は、自身に加わる高い遠心加速度とともに、試料容器内に入れられた試料溶液の遠心加速度によって発生する高い試料圧力を受けて変形し、試料容器と密封装置間に隙間を生じて試料の漏れを生ずる場合がある。このため、密封装置を構成する部材は力学的な変形に耐えうる設計がされている。

従来の代表的な試料容器の密封装置として下記特許文献１に開示された構造が周知である。この密封装置は、同特許文献の図１および図２に示されるように、円筒状試料容器（試験管）の開口部内に内接する下方円形部と、該下方円形部の中央部に突起する、ネジ山が切られた中央先端部（上方円柱部）とが一体形成された栓部材（中軸体）を、該試料容器の開口部内に挿入し、挿入後に、Ｏリング部材を栓部材の上記下方円形部の肩部に載置し、かつその上に円形クラウン部材（頂冠体）を被せる。この状態では、円形クラウン部材の側壁部は試料容器の開口端部に係合し、該円形クラウン部材の円形平面部の中央穴部に栓部材の中央先端部が突出した状態に組合せられる。その後、円形クラウン部材の中央穴部より突出する栓部材の中央先端部のネジ山に、ナット部材を螺合させて上記栓部材とクラウン部材とをナット部材によって締め付ける。かかる構造は、ナット部材の締め付けによってクラウン部材を介して栓部材に載置したＯリングを押し潰すことによって、Ｏリングを試料容器の内周面に押し付け、その押付力によって密封力を保持するものである。

一方、従来の試料容器の他の密封装置として下記特許文献２に開示された構造が周知である。この密封装置は、試料容器の開口部を、栓部材の挿入部の拡大された外径部によって、円筒試料容器の内部側内径より拡大された内径を持つ開口端部を形成し、かつ該試料容器の拡大開口端部の外周部にリング部材を係合させ、上記栓部材の外径部と上記リング部材との間に上記試料容器の開口部の肉厚部を挟み込んで試料容器内の試料溶液を密封する構造である。この構造は、栓部材とリング部材の挟み込み力によって密封力を保持するものである。

実開昭５８−１７１２４６号公報 特開昭５６−１０５７６７号公報

しかしながら、高速回転もしくは超高速回転による遠心加速度が大きくなるほどその力学的設計条件は厳しくなり、試料容器の密封を良好に維持するための密封構造を得ることが困難となる。例えば、本願出願人である日立工機株式会社より販売されている遠心分離機本体「形式ＣＰ１００ＭＸ」および固定角度形ロータ「形式Ｐ９０ＡＴ」によって実測した例は次の通りである。使用された固定角度形ロータ「形式Ｐ９０ＡＴ」は、１２ｍｌ容量の試料容器を８本保持し、最高回転速度９０，０００ｒｐｍまで回転する。この最高回転速度の時に、試料容器の底部に加わる遠心加速度は７００，０００Ｇであり、試料容器開口部の試料密封用キャップ部の相当遠心加速度は、約３８０，０００Ｇ、キャップの試料液体シール部に加わる液体圧力は、試料の比重を１．２ｇ／ｍｌとした時、約７００ｋｇ／ｃｍ^２（約７００気圧）となる。

従って、特許文献１に開示された、弾性体材料から形成されたＯリング部材の変形による密封構造では、高速もしくは超高速な回転によって生ずる高遠心加速度が作用する場において、Ｏリング部材自身の変形が増加して過分になり一定の変形で確実に密封を維持することが難しいという欠点が見出された。また、その弾性体のＯリング部材自身の高遠心加速度による変形を均一にするためには、Ｏリング部材を設定する初期操作段階で高い精度で弾性体Ｏリング部材を圧縮する必要がある。このため初期操作において、締め付けのトルクを管理するため締め付け具としてトルクレンチを用いることなど操作が煩雑となる。また、Ｏリング弾性体やその圧縮を維持するキャップ部材の形状が複雑で、かつ部品点数も増加することになるためにコスト面でも高くなるという欠点もあった。

一方、特許文献２に示された従来例の閉塞構造では、特に、高速回転もしくは超高速回転により遠心分離する場合、上述した栓部材とリング部材による密封力が不足して密封性能が不充分となり、試料容器より試料の漏洩が生ずることがあった。

従って、本発明の主目的は、最高回転速度が毎分３万回転乃至１５万回転（ｒｐｍ）などのような高速回転する遠心機に好適な密封機構付試料容器およびそれを用いた遠心機を提供することにある。

本発明の他の目的は、密封性能を向上させた、安価で取扱い操作が簡便な遠心機用の密封機構付試料容器およびそれを用いた遠心機を提供することにある。

本発明の密封機構付試料容器の一つの特徴によれば、上端側の開口部から下端側の底部に延在する円筒形状の試料容器と、前記試料容器の前記開口部の内周面に内接して圧入される円柱状挿入部から成る栓部材であって、該円柱状挿入部は、前記試料容器の内部円筒形状の内径に内接する外周面を持つ小外径下部、該小外径下部より大きい大外径上部、および前記小外径下部の外径から前記大外径上部の外径に移行する外径を持つテーパ外径部を有し、前記円柱状挿入部のテーパ外径部は第１のテーパ角度を有し、該円柱状挿入部が前記試料容器の前記開口部に圧入されたとき、前記試料容器の前記開口部に、前記大外径上部の外周面に嵌合する内周面を持つ拡大径上部、前記テーパ外径部の外周面に嵌合する内周面を持つテーパ径部、および前記小外径下部の外周面に嵌合する内周面を持つ小径下部を形成させる栓部材と、前記試料容器の前記小径下部の外周面に内接する内周面を持つ小内径下部、前記試料容器の前記拡大径上部の外周面に内接する内周面を持つ大内径上部、および前記試料容器の前記テーパ径部の外周面に内接する内周面を持つテーパ内径部を有する、前記試料容器の開口部の外周面に係合する円環部材であって、該円環部材の前記テーパ内径部は前記第１のテーパ角度と異なる第２のテーパ角度を有する円環部材とから成る。

本発明の密封機構付試料容器の他の一つの特徴によれば、前記第１のテーパ角度および第２のテーパ角度はそれぞれ鋭角より成り、前記第１のテーパ角度は前記第２のテーパ角度より大きい角度である。

本発明の密封機構付試料容器のさらに他の一つの特徴によれば、前記第１のテーパ角度および第２のテーパ角度はそれぞれ鋭角より成り、前記第１のテーパ角度は前記第２のテーパ角度より小さい角度である。

本発明の遠心機の他の一つの特徴によれば、回転駆動源であるモータと、該モータに回転可能に接続され、ロータ室に配置された、遠心分離すべき試料容器を挿入する挿入穴を有するロータとを含む遠心機本体と、上端側の開口部から下端側の底部に延在する円筒形状の試料容器と、前記試料容器の前記開口部の内周面に内接して圧入される円柱状挿入部から成る栓部材であって、該円柱状挿入部は、前記試料容器の内部円筒形状の内径に内接する外周面を持つ小外径下部、該小外径下部より大きい大外径上部、および前記小外径下部の外径から前記大外径上部の外径に移行する外径を持つテーパ外径部を有し、前記円柱状挿入部のテーパ外径部は第１のテーパ角度を有し、該円柱状挿入部が前記試料容器の前記開口部に圧入されたとき、前記試料容器の前記開口部に、前記大外径上部の外周面に嵌合する内周面を持つ拡大径上部、前記テーパ外径部の外周面に嵌合する内周面を持つテーパ径部、および前記小外径下部の外周面に嵌合する内周面を持つ小径下部を形成させる栓部材と、前記試料容器の前記小径下部の外周面に内接する内周面を持つ小内径下部、前記試料容器の前記拡大径上部の外周面に内接する内周面を持つ大内径上部、および前記試料容器の前記テーパ径部の外周面に内接する内周面を持つテーパ内径部を有する、前記試料容器の開口部の外周面に係合する円環部材であって、該円環部材の前記テーパ内径部は前記第１のテーパ角度と異なる第２のテーパ角度を有し、かつ前記円環部材の前記小内径下部は該小内径下部が終端する下端面を有する円環部材とから成密封機構付試料容器とを具備し、前記密封機構付試料容器は前記遠心機本体の前記ロータの前記挿入穴に挿入され、前記円環部材の前記下端面を前記ロータの挿入穴内の段差部に係合させるように構成されている。

本発明の遠心機の他の一つの特徴によれば、前記第１のテーパ角度および第２のテーパ角度はそれぞれ鋭角より成り、前記第１のテーパ角度は前記第２のテーパ角度より大きい角度である。

本発明の遠心機のさらに一つの特徴によれば、前記第１のテーパ角度および第２のテーパ角度はそれぞれ鋭角より成り、前記第１のテーパ角度は前記第２のテーパ角度より小さい角度である。

本発明の密封機構付試料容器または遠心機のさらに他の一つの特徴によれば、前記試料容器は合成樹脂材料から形成され、前記栓部材および前記円環部材は金属材料より形成されている。

本発明の密封機構付試料容器または遠心機のさらに他の一つの特徴によれば、前記第１のテーパ角度と前記第２のテーパ角度の差が、比率で１５％以上である。

本発明の密封機構（密封構造）付試料容器によれば、試料容器の開口部を挟み込む栓部材と円環部材のテーパ部が互いに異なる角度を有するので、栓部材または円環部材が試料容器の肉厚部へ押圧する力を大きくして密封性能を向上させることができる。これによって、高速回転による遠心分離中に、ロータの挿入穴に保持された試料容器内の液体試料がロータ外部へ漏れ出すことを防止することができる。この密封機構付試料容器は、簡単でかつ安価な構造で、操作性に優れている。また、一端閉鎖形の円筒状試験管によって高遠心加速度で遠心分離できるので、容器内試料の注入および試料の沈殿物の掻き出しが容易となる。

本発明の上記特徴および他の特徴、ならびに上記効果および他の効果は、以下の本明細書の記述及び添付図面より更に明らかになるであろう。

以下、本発明に係る密封機構付試料容器およびそれを用いた遠心機の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、実施形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明を省略する。

図１は本発明に係る遠心機用の密封機構付試料容器の各部材の外観図（斜視図）、図２は図１に示した遠心機用の密封機構付試料容器の各部材を組立てた組立断面図、図３および図４は、図３に示した組立断面図の部分拡大断面図、図５は図２に示した遠心機用の密封機構付試料容器を、本発明に係る遠心機のロータの試料容器挿入穴へ保持した状態を示すロータの断面図（側面図）、図６は図５に示した密封機構付試料容器を保持するロータの部分拡大断面図、図７は本発明に係る遠心機の全体を示す断面図（側面図）である。

まず、図７を参照して本発明に係る遠心機本体の全体の構成について説明する。図７において、遠心機（遠心分離機とも称する）本体３０は、上面から見た断面形状が略四角形を有する筐体（フレーム）３１を備え、筐体３１の内部には、試料容器１を保持するための試料容器挿入穴１６を有するロータ３６と、試料容器１を保持したロータ３６に回転の駆動力を与えるためのモータ（図示なし）を内蔵する駆動装置３３と、駆動装置３３のモータのオン・オフおよび回転速度等を制御するためのマイクロコンピュータ（図示なし）を含む制御装置３５と、ロータ３６を収納するロータ室（回転室）３８とを具備し、さらに、筐体３１内に形成されたロータ室３８の上部開口部３８ａを密閉するためのドア３２とを備える。ロータ室３８は、ボウル形状の仕切部材３８ｂによって区画され、該仕切部材３８ｂおよび上記ドア３２によって、外気から密閉されている。仕切部材３８ｂの外周には螺旋状の冷却配管（パイプ）３７が配置され、ロータ室３８内を冷却するように構成されている。これによって、回転時のロータ３６を冷却し、その温度上昇を防止する。駆動装置３３のモータは、例えば、３００Ｖの３相交流電源で起動する３相誘導モータから構成され、上記ロータ３６に、図示されていない回転軸を介して、９０，０００ｒｐｍ等の高速回転を与えることができる。さらに、筐体３１の上面部には、ロータ３６の回転速度や遠心分離を行う時間等のデータを設定（入力）するための操作パネル３４ａおよび表示パネル（モニタ）３４ｂが具備され、操作パネル３４ａおよび表示パネル３４ｂは、上記制御装置３５に電気的接続され、制御装置３５へのデータの入力を行い、また制御装置３５からのデータを表示することができる。

かかる遠心機本体の構成において、本発明に従えば、図５および図６に示されるように、遠心分離すべき血液等の試料を入れる試料容器１として、後述する密封機構付試料容器２０を使用し、ロータ３６の試料容器挿入穴１６は後述する密封機構付試料容器２０の円環部材３の下端面３ａに係合する段差部１６ｂを有することを特徴とする。

次に、本発明に係る密封機構付試料容器２０について、図１乃至図４を参照して説明する。図１に示すように、本発明に係る密封機構付試料容器２０は、試料容器１、栓部材２、円環部材３、止めネジ部材４から成る。これらの各部材は、図２に示すように、まず試料容器１に栓部材２が開口部に圧入（挿入）され、その後、その外周に円環部材３が嵌合（挿入）されて、各部材相互が組立てられる。また円柱状栓部材２の中心軸に沿う中心部には、試料の補充または抽出用のねじ穴５が形成され、該ねじ穴５には止めねじ部材４がねじ込まれて組立てられる。

試料容器１は、図１に示されるように、栓部材２が圧入されない以前の形状において、上端側の開口部１ａから下端側の底部１ｂに延在する円筒形状を有する。この試料容器１は、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレンなどの合成樹脂材料から形成される。試料容器１の開口部１ａには、図２に示されるように、円柱状の栓部材２によって押し広げられるように圧入されるので、可撓性（延性）の材料から形成される。

栓部材２は、試料容器１の開口部１ａの内周面に内接して圧入される円柱状挿入部２ａから成る。該円柱状挿入部２ａは、試料容器１の内部円筒形状１ｃの内径に内接する外周面を持つ小外径下部２ｂと、試料容器１の内部円筒形状１ｃの内径より拡大された外径を持つ大外径上部６と、小外径下部２ｂの外径から前記大外径上部６の外径に移行する外径を持つテーパ外径部７とを有し、円柱状挿入部２ａのテーパ外径部７は、図３に示されるように、第１のテーパ角度α（°）を有している。このテーパ角度αは、例えば、４５°に設計されている。この栓部材２は、例えば、アルミニウム合金材料等の金属材料より形成される。栓部材２の円柱状挿入部２ａが試料容器１の開口部１ａに圧入されたとき、図２および図３に示されるように、栓部材２は、可撓性のある試料容器１の開口部１ａを変形させて、その開口部１ａに、図１に示された筒状容器１の内径より大きい大外径上部６の外周面に嵌合する内周面を持つ拡大径上部１ｄ（図３参照）と、テーパ径部７の外周面に嵌合する内周面を持つテーパ径部１ｅと、小外径下部２ｂの外周面に嵌合する内周面を持つ小径下部１ｆとを形成する。

円環部材３は、主に図３に示されるように、試料容器１の小径下部１ｆの外周面に内接する内周面を持つ小内径下部９と、試料容器１の拡大径上部１ｄの外周面に内接する内周面を持つ大内径上部１０と、試料容器１のテーパ径部１ｅの外周面に内接する内周面を持つテーパ内径部８とを有し、圧入された栓部材２を持つ試料容器１の開口部１ａの外周面に係合する。円環部材３のテーパ内径部８は、図３に示されるように、栓部材２の第１のテーパ角度α（°）と異なる第２のテーパ角度β（°）を有する。このテーパ角度βは、例えば、３０°に設計されている。また、円環部材３の小内径下部９は、該小内径下部９が終端する下端面３ａを有し、この下端面３ａは、後述するように、ロータ３６の試料容器挿入穴１６（図６参照）の段差部１６ｂに係合するように規定されている。この円環部材３は、例えば、チタン合金材料等の金属材料より形成されている。円環部材３の小内径下部９は、試料容器１の外周面に下方からがた無く挿入され、円環部材３のテーパ内径部８は、試料容器１の開口部１ａの拡大径上部１ｄを保持するための受部として機能する。

上記した例では、図３に示したように、栓部材２のテーパ外径部７のテーパ角度αを、円環部材３のテーパ内径部８のテーパ角度βより大きくした場合（α＞βの場合）であるが、逆に、図４に示すように、栓部材２のテーパ外径部７のテーパ角度αを、円環部材３のテーパ内径部８のテーパ角度βより小さく設定してもよい（α＜βの場合でもよい）。

以上の構成に従えば、栓部材２は、試料容器１の開口部１ａに圧入されて、試料容器１の開口部１ａと一体化されて保持される。その後、円環部材３が試料容器１の下方から、試料容器１の拡張された開口部１ａの外周面に挿入され、その外周面と係合する。この状態は、図２に示されるように、試料容器１の開口部１ａ、栓部材２および円環部材３が相互に嵌合した組立構造体（密封機構付試料容器）２０となる。この組立構造体２０は、図３の拡大断面図に示されるように、試料容器１の開口部１ａ、栓部材２および円環部材３が相互に嵌合した状態において、栓部材２のテーパ外径部７のテーパ角度αを、円環部材３のテーパ内径部８のテーパ角度βより大きく設定してあるので、栓部材２のテーパ外径部７と大外径上部６とが作る稜線７ｂ（突起部）は、円環部材３のテーパ内径部８に支持された試料容器１のテーパ径部１ｅに対して楔状に食い込み状態となる。すなわち、栓部材２のテーパ外径部７より試料容器１のテーパ径部１ｅの肉厚部へ作用する押圧力は、テーパ外径部７の稜線（突起部）７ｂに集中することになり、栓部材２のテーパ外径部７および円環部材３のテーパ内径部８は、それらのテーパ角度αおよびβが互いに等しい場合に比較して、より強い押圧力によって試料容器１のテーパ径部１ｅを挟み込むことができる。

図２および図３に示した組立構造体である密封機構付試料容器２０は、上述した遠心機３０のロータ３６の試料容器挿入穴１６内に保持され、遠心分離が実施される。図５は、密封機構付試料容器２０をロータ３６の試料容器挿入穴１６内に保持した状態を示す。図５に示されるように、ロータ３６は、その底面中心部に形成された回転軸締結穴１９によってモータの回転軸に固定される。ロータ３６は、上述したように試料容器挿入穴１６を有し、さらに挿入穴１６の開口上面部には、カバー１７がハンドル部１８と共に装着されている。本発明に従えば、密封機構付試料容器２０の円環部材３の下方終端部の下端面（段差部）３ａがロータ３６の試料容器挿入穴１６の段差部１６ｂに係合するように挿入され、ロータ３６に回転が与えられて、遠心分離が行われる。この時、次の理由により密封性能を改善することができる。

密封機構付試料容器２０が、図５に示されたように、遠心機用ロータ３６にセットされ、遠心分離のために高速回転されると、栓部材２は、自身に加わる遠心力Ｆａによって、試料容器挿入穴１６の角度に対応して試料容器１の中心軸下方向に向う分力Ｆｖを受ける。一方、円環部材３の段差部３ａは、ロータ３６の試料容器挿入穴１６の段差部１６ｂに係合しているので、円環部材３が試料容器１の中心軸下方向へ移動することを阻止されている。このため、上記した栓部材２のテーパ外径部７と大外径上部６とが作る稜線７ｂ（図３参照）が、遠心分力Ｆｖによって、試料容器１の肉厚部に堅固に食い込む楔効果（密封効果）を発揮する。その結果、稜線７ｂ（突起部）が試料容器１のテーパ内径部１ｅへ作用する押圧力は局部的により高い面圧となり、試料容器１内の液体（溶液）を堅固に密封するように動作する。

また、高速回転中には、試料容器１の内部円筒形状１ｃの肉厚部自身にも遠心力Ｆｂが動作して、その試料容器１の肉厚部が外方に向かって点線ｃのように変形するために、試料容器１の中心軸下方向に引張力が働いて、栓部材２が挿入された試料容器１の開口部１ａの肉厚部が下方向に移動しようとする。しかし、これに対しても稜線７ｂ（突起部）の食い込み部がその移動を効果的に抑制することができる。本発明の実施例による密封効果の検証のために行った実験結果によれば、α＝４５°近傍、β＝３０°近傍が、稜線７ｂによる最も良好な楔効果（密封効果）を示した。この楔効果は、図４に示したように、α＜βの関係に設定した場合にも同様な効果を得ることができた。また、実験結果によれば、両者のテーパ角度αおよびβの差が、比率で１５％以上であることが望ましい。

次に、本発明の密封機構付試料容器２０の組立て手順、およびその密封機構付試料容器２０を用いて試料を遠心分離する手順について説明する。
（１）まず、試料を８分目ほど注入した試料容器１に栓部材２を挿入（圧入）する。この場合、試料容器１を該試料容器１の外径に適合する穴を有する試験管立て用ホルダ（図示なし）にセットしておき、簡単なハンドプレス（図示なし）を使用して、栓部材２の上部を試料容器１の中心軸下方に押し付けることによって、容易に圧入できる。
（２）次に、試料容器１と栓部材２の組立体に円環部材３を嵌合させる。嵌合方法は、上記（１）の栓部材２の圧入と同様に、試験立て用ホルダを使用して、そのホルダ上面に円環部材３を置き、試料容器１と栓部材２の組立体を挿入後、簡単なハンドプレスを使用して、栓部材２の上部を下方に押し付けることにより、容易に円環部材３を取り付けることができる。
（３）栓部材（キャップ）２が挿入された試料容器１に試料溶液を補充後、質量計によって質量を点検し、質量バランスを調整した後、止めねじ４を小形のねじ込み工具を使用して、締め付ける。
（４）上記の手順により組立てた試料容器組立構造体（密封機構付試料容器）２０を遠心機３０の固定角度ロータ３６に挿入する。この時、図６に示すように、円環３部材の下端面（段差部）３ａがロータ３６の試料容器挿入穴１６内にある段差部１６ｂへ係合するように挿入する。
（５）ロータ３６にカバー１７とハンドル１８を取付け、遠心機３０にセット後、操作パネル３４ａによって所望の運転条件に設定し、遠心機３０を運転させる。
（６）運転終了後に、ロータ３６から密封機構付試料容器２０を取り出す。
（７）栓部材（キャップ）２の取り外しは、まず、止めねじ部材４を取り外した後、円環部材３を試料容器１から下方に引き抜く。通常、円環部材３は指で下方にずらすことにより容易に取り外すことができる。この後、栓部材２を、試料容器１から工具を使用して、試料容器１内の分離試料が乱れを起こすことがないように、慎重に引き抜く。これにより、遠心分離作業が終了する。

本願発明者は、本発明に従う密封機構付試料容器の密封性能を確認すべく実験を行った。この実験によれば、密封機構付試料容器２０は、容量約１２ｍｌ、外径１６ｍｍ、長さ７６ｍｍ、材質がポリプロピレンで製作された試料容器１と、アルミニウム合金で製作された栓部材２と、チタン合金で製作された円環部材３と、ステンレス鋼で製作された止めねじ部材４とを使用して組立てた。ロータ３６としては本件出願人が販売している分離用超遠心機用アングルロータＰ９０ＡＴ形を使用し、このロータの試料容器挿入穴内に係合する密封機構付試料容器２０を形成した。密封機構付試料容器２０内の溶液として実験的に蒸留水を用いた。上記アングルロータを遠心機にセットして９０，０００ｒｐｍで高速回転させて、密封機構付試料容器２０に７００，０００Ｇの遠心加速度を加えた。その結果、密封機構付試料容器２０から試料溶液（蒸留水）が漏洩することなく、遠心機を運転できることが分った。さらに、密封機構付試料容器２０を容量約３６ｍｌ、外径２６ｍｍ、長さ９０ｍｍ、材質がポリプロピレンで製作された試料容器１と、アルミニウム合金で製作された栓部材２と、チタン合金で製作された円環部材３と、ステンレス鋼で製作された止めねじ部材４とを使用して組立て、ロータ３６として上記と同様のアングルロータＰ７０ＡＴ形を用いて、試料溶液に蒸留水を用いて実験した結果、７０，０００ｒｐｍの高速回転で、５００，０００Ｇの遠心加速度を加えても、試料容器２０からの試料漏れは見られなかった。

以上の実施形態の説明から明らかなように、本発明によれば、高速もしくは超高速回転中に試料容器内の液体試料がロータ外部へ漏れ出すことを防止した信頼性の高い密封機構付試料容器およびそれを用いた遠心機を提供することができる。しかも、本発明の密封機構付試料容器によれば、部品点数が少なく、組立て作業も容易なので、安価で短時間の遠心分離作業が可能となる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施形態に基づき説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。

本発明の実施形態に係る密封機構付試料容器の各部材の外観図。 図１に示した密封機構付試料容器の各部材を組立てた組立断面図。 図２に示した密封機構付試料容器の部分拡大断面図。 図２に示した密封機構付試料容器の部分拡大断面図。 本発明の遠心機に用いられる遠心機用ロータの側面断面図。 図５に示した遠心機用ロータの拡大断面図。 本発明の実施形態に係る遠心機の全体構成図。

符号の説明

１：試料容器 １ａ：試料容器の開口部 １ｂ：試料容器の底部
１ｃ：内部円筒形状 １ｄ：拡大径上部 １ｅ：テーパ径部
１ｆ：小径下部 ２：栓部材 ２ａ：円柱状挿入部
２ｂ：栓部材の小外径下部 ３：円環部材 ３ａ：円環部材の下端面
４：止めねじ部材 ５：ねじ穴 ６：栓部材の大外径上部
７：栓部材のテーパ外径部
７ｂ：栓部材のテーパ外径部と大外径上部とが作る稜線（突起部）
８：円環部材のテーパ内径部
８ｂ：円環部材のテーパ内径部と小内径下部とが作る稜線（突起部）
９：円環部材の小内径下部 １０：円環部材の大内径上部
１４：試料 １６：試料容器挿入穴 １６ｂ：挿入穴部の段差部
１７：カバー １８：ハンドル １９：回転軸締結穴
２０：密封機構付試料容器（組立構造体） ３０：遠心機
３１：筐体（フレーム） ３２：ドア ３３：駆動装置
３４ａ：操作パネル ３４ｂ：表示パネル（モニタ） ３５：制御装置
３６：ロータ ３７：冷却配管（パイプ） ３８：ロータ室
３８ａ：ロータ室の上部開口部 ３８ｂ：ロータ室の仕切部材

Claims (8)

1. 上端側の開口部から下端側の底部に延在する円筒形状の試料容器と、
   前記試料容器の前記開口部の内周面に内接して圧入される円柱状挿入部から成る栓部材であって、該円柱状挿入部は、前記試料容器の内部円筒形状の内径に内接する外周面を持つ小外径下部、該小外径下部より大きい大外径上部、および前記小外径下部の外径から前記大外径上部の外径に移行する外径を持つテーパ外径部を有し、前記円柱状挿入部のテーパ外径部は第１のテーパ角度を有し、該円柱状挿入部が前記試料容器の前記開口部に圧入されたとき、前記試料容器の前記開口部に、前記大外径上部の外周面に嵌合する内周面を持つ拡大径上部、前記テーパ外径部の外周面に嵌合する内周面を持つテーパ径部、および前記小外径下部の外周面に嵌合する内周面を持つ小径下部を形成させる栓部材と、
   前記試料容器の前記小径下部の外周面に内接する内周面を持つ小内径下部、前記試料容器の前記拡大径上部の外周面に内接する内周面を持つ大内径上部、および前記試料容器の前記テーパ径部の外周面に内接する内周面を持つテーパ内径部を有する、前記試料容器の開口部の外周面に係合する円環部材であって、該円環部材の前記テーパ内径部は前記第１のテーパ角度と異なる第２のテーパ角度を有する円環部材と、
   から成ることを特徴とする遠心機用の密封機構付試料容器。
2. 前記第１のテーパ角度および第２のテーパ角度はそれぞれ鋭角より成り、前記第１のテーパ角度は前記第２のテーパ角度より大きい角度であることを特徴とする請求項１に記載された遠心機用の密封機構付試料容器。
3. 前記第１のテーパ角度および第２のテーパ角度はそれぞれ鋭角より成り、前記第１のテーパ角度は前記第２のテーパ角度より小さい角度であることを特徴とする請求項１に記載された遠心機用の密封機構付試料容器。
4. 回転駆動源であるモータと、該モータに回転可能に接続され、ロータ室に配置された、遠心分離すべき試料容器を挿入する挿入穴を有するロータとを含む遠心機本体と、
   上端側の開口部から下端側の底部に延在する円筒形状の試料容器と、前記試料容器の前記開口部の内周面に内接して圧入される円柱状挿入部から成る栓部材であって、該円柱状挿入部は、前記試料容器の内部円筒形状の内径に内接する外周面を持つ小外径下部、該小外径下部より大きい大外径上部、および前記小外径下部の外径から前記大外径上部の外径に移行する外径を持つテーパ外径部を有し、前記円柱状挿入部のテーパ外径部は第１のテーパ角度を有し、該円柱状挿入部が前記試料容器の前記開口部に圧入されたとき、前記試料容器の前記開口部に、前記大外径上部の外周面に嵌合する内周面を持つ拡大径上部、前記テーパ外径部の外周面に嵌合する内周面を持つテーパ径部、および前記小外径下部の外周面に嵌合する内周面を持つ小径下部を形成させる栓部材と、前記試料容器の前記小径下部の外周面に内接する内周面を持つ小内径下部、前記試料容器の前記拡大径上部の外周面に内接する内周面を持つ大内径上部、および前記試料容器の前記テーパ径部の外周面に内接する内周面を持つテーパ内径部を有する、前記試料容器の開口部の外周面に係合する円環部材であって、該円環部材の前記テーパ内径部は前記第１のテーパ角度と異なる第２のテーパ角度を有し、かつ前記円環部材の前記小内径下部は該小内径下部が終端する下端面を有する円環部材とから成密封機構付試料容器とを具備し、
   前記密封機構付試料容器は前記遠心機本体の前記ロータの前記挿入穴に挿入され、前記円環部材の前記下端面を前記ロータの挿入穴内の段差部に係合させるように構成したことを特徴とする遠心機。
5. 前記第１のテーパ角度および第２のテーパ角度はそれぞれ鋭角より成り、前記第１のテーパ角度は前記第２のテーパ角度より大きい角度であることを特徴とする請求項４に記載された遠心機。
6. 前記第１のテーパ角度および第２のテーパ角度はそれぞれ鋭角より成り、前記第１のテーパ角度は前記第２のテーパ角度より小さい角度であることを特徴とする請求項４に記載された遠心機。
7. 前記試料容器は合成樹脂材料から形成され、前記栓部材および前記円環部材は金属材料より形成されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一つに記載された密封機構付試料容器または遠心機。
8. 前記第１のテーパ角度と前記第２のテーパ角度の差が、比率で１５％以上であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一つに記載された密封機構付試料容器または遠心機。
   

Images