JP2010221203A - 遠心機用ロ−タ及び遠心機 - Google Patents

Abstract

【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−タに関して、ロータ固有の識別情報を確保する手段に関してである。
【解決手段】
上記目的は、試料を入れた試料容器を保持するロータボディと、前記ロータボディに識別用の複数の磁性体を設けた遠心機用ロータにおいて、前記磁性体を外殻に収容することによって達成することができる。
【選択図】 図１

Description

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及び遠心機のロ−タに関し、個々を識別する機能を安価に構成する構造に関するものである。

生物試料等を分離するための遠心分離機においては、試料保持容器である回転体（以下ロータと称す）を交換して使用するため、ロータの着脱作業は頻繁に行われることが多い。このため、ロータと駆動装置との結合は簡便なほど使用者の使い勝手が良いことになる。この簡便性を実現するにはネジによる締結等を実施せず、容易に着脱を可能とする必要がある。また、回転速度が４０，０００ｒｐｍ以上の遠心分離機においては、高速回転時に非常に大きな応力が発生しているため、個々のロータ毎に使用可能な最高回転速度を制限する必要がある。最高回転速度の制限をするには個々のロータを識別する必要があり、識別手段は様々な方法が提案されている。図６は、ロータを識別する代表的な機能を示した図である。図６の機能は、ロータの底面に複数個の識別子（磁石）を設置し、遠心機側には識別子の磁気を検出するためのセンサーを設けて回転中の識別子の位置を検出する構造をとっている。検出された識別子の位置信号はマイクロプロセッサーを介して演算され、記憶装置に保持されている個々のロータの識別データとの対比を行い、最高回転速度が制限される。

ロータ底面に設ける識別子（磁石）にはサマリウム−コバルトやネオジウム磁石等に代表される希土類磁石や、アルニコ磁石等が使用されている。サマリウム−コバルトやネオジウム磁石等の希土類磁石は強磁性で且つ安価であり、汎用性のある素材であるが、焼結で製造されるために高い寸法精度が要求される圧入部に使用することは困難である。このため、磁石を固定するには接着剤を用いる必要があった。また寸法精度を確保する目的で圧入公差範囲のものを選択して嵌合させても、素材の機械強度が十分ではないため、圧入時に磁石に割れや欠けが発生する問題があった。

一方、アルニコ磁石は鋳造で製造されるため鋳造後の機械加工が可能であるが、圧入公差に仕上るには研磨工程が必要であり、安価に製造することが難しかった。

特開平１１-１５６２４５号公報

従来の遠心機用ロータにおいて、識別用の磁性体（磁石）に希土類磁石を使用する場合、磁石の外径よりも僅かに大きな内径を有する穴をロータボディに設けて、磁石の外周を接着剤で固定する方法が用いられていた。この方法はロータの最高回転速度が２０，０００ｒｐｍ程度であれば、接着剤の剥れに関する問題はないが、より高速回転で回転した場合は剥れが生じる恐れがあった。

また、磁石の外径をロータボディに設けた穴より僅かに大きくして、ロータボディの穴に磁石を圧入する場合には、磁石の外径を機械加工（研磨）をする必要があり、コスト高になっていた。

さらに、磁石が直接ロータボディの表面に剥き出しとなる配置であるため、磁石の表面が錆びたり、磁力が弱まる問題があった。
本発明の目的は、上記した問題を解決し、識別用の磁力を確保しながら、ロータの操作性を損なうことなく使い勝手の良い遠心機用ロータおよび、遠心機を提供することにある。

上記目的は、試料を入れた試料容器を保持するロータボディと、前記ロータボディに識別用の磁性体を設けた遠心機用ロータにおいて、前記磁性体をケースに収容し、ケースを圧入することによって達成される。

さらに、前記ケースは、一端が開放された円筒状の容器にすることによって達成される。
さらに、前記ケースは、前記ロータボディを構成する素材と同等以下の比重で且つ磁性を示さない素材で製作することによって達成される。
さらに、試料を入れた試料容器を保持するロータボディと、前記ロータボディに識別用の磁性体を設けた遠心機用ロータと、該ロータを回転駆動する駆動装置と、前記ロータを収納するロータ室と、該ロータ室上部に開閉可能に配置されるドアと、前記駆動装置に該ロータの前記磁性体を検出する検出部とを有する遠心機において、前記磁性体をケースに収容し、ケースをロータボディに圧入することによって達成される。

本発明によれば、識別用の磁力を確保しながらロータの操作性を損なうことなく使い勝手の良い製品を安価に提供することができる。

本発明の実施例のロータの正面半断面図 本発明の実施例の第１図の部分拡大断面図 本発明の実施例の部品の正面断面図 本発明の実施例の遠心機の側面断面図 従来技術の実施例の部分拡大断面図 従来技術の実施例の部分拡大断面図 従来技術の実施例の制御ブロック図

本発明となる遠心機用ロータ及び遠心機の実施の形態について以下図を用いて説明する。
まず、本発明となる遠心機について説明する。図４は遠心機用ロータを遠心機に実装した場合の側面断面図である。遠心機３０は駆動装置となるモータ３４、ロータ室３３を備え、モータ３４はモータ３４の振動等を吸収する防振ゴム等から成るモータ支持部（ダンパー）３６により遠心機３０のフレーム３９の一部を形成する仕切板３１に固定されている。

モータ３４の上部はロータ室３３に突き出しており、モータ３４の駆動軸３５には本発明となるロータ１が装着されている。ロータ室３３の上部には、ドア３２が設置されており、ロータ１はドア３２を破線の状態まで開けてロータ室３３の上方から着脱される。

また、ロータ室３３に突き出したモータ３４には磁性体の位置を検出する磁気センサ３７ａがセンサユニット３７に備えられている。なお、遠心機３０には、図６に示すように、磁気センサ３７の信号を受けとり、遠心機全体を制御する制御部３８及び演算部３８ａ、記憶装置３８ｂが遠心機３０内に備えられている。

磁気センサ３７ａ付近をロータ１に取付けられた磁性体（磁石）が通過すると、磁気センサ３７ａから制御部３８に信号が送信される。この信号を元に制御部３８は記憶装置３８ｂに記憶されているロータ１の許容最高回転速度や、現在の回転速度を演算部３８ａで算出し、さらに、許容最高回転速度及び図示されていない操作部から入力された設定回転速度を超えないように制御している。

図１は本発明の実施例となる遠心機用ロータの右側半分の断面図（実際は中心軸１００を中心に左右対象の形状をしている。）である。図２は図１に示したロータ１の部分拡大断面図である。
図１に示すように、ロ−タ１は中心部にモータ３４の駆動軸３５と締結するためのカップリング部３ａを有する略円錐形状をしたロータボディ３と、ロータボディ３の上部に取付けられるカバー２とを有する。
ロータボディ３は、カバー２を取付けるためのネジ部３ｃを有し、左右対称に円筒状の試料体保持部３ｂを複数有している。この試料体保持部３ｂには、遠心分離する試料の入った試験管などの試料保持容器が挿入される。また図２に示すように、ロータボディ３の底面にはロータ１を識別するための磁石５がケース６に内包されて複数個圧入されている。

従来構造の場合は、図５に示すようにロータボディ５３の底面に加工された穴５７に磁石５を直接圧入するか、磁石５の外径より僅かに大きくなるように穴５７の内径を加工して、接着剤等を使用して磁石５を接着固定していた。このため、ロータ５１が回転するとロータボディ５３の穴５７内部で磁石５に遠心荷重が加わり、接着剤にせん断する力が加わる。接着剤のせん断強度内であれば、問題は発生しないが、接着剤の強度を超える遠心荷重が加わるような回転速度でロータ５１を運転した場合は、接着剤が剥がれて磁石５が脱落する恐れがある。また、磁石５が表面に露出しているため、腐食性の試料等が付着すると錆が発生しやすい状態になってしまう。

本発明の構造の場合は、図１および図２に示すようにロータボディ３の穴７に磁石５を挿入したケース６を圧入しロータボディ３に取付ける。このため、ケース６と穴７の圧入代を適正に保てば遠心荷重により磁石５が剥がれる現象は発生しなくなる。これにより、サマリウム−コバルトやネオジウム磁石等の希土類磁石が使用することができる。

また、図３に示すようにケース６は、一端に閉塞面６ａを設け、その対面側は開放端にした円筒部６ｂで形成すれば、ロータボディ３に圧入した後は磁石５は外気と直接接触しなくなるため、磁石５に腐食性の試料等が付着することはないため、錆を防止することができる。この時、ケース６の内径は磁石５の外径よりも僅かに大きくなるように設定する。ケース６を穴７に圧入するとケース６の円筒部６ｂの径が縮小し、ケース６の円筒部６ｂにより磁石５が拘束される。なお、閉塞面６ａの厚みｔは磁石５の発する磁力線をできるだけ遮らないように強度が許す限り薄く設定することが望ましい。

さらに、ケース６を、ロータボディ３を構成する素材と同等の比重又はそれ以下の比重の素材で構成すれば、ロータボディ３に加工された穴７内部の応力を低減することが可能となる。
例えば、磁石５の大きさが外径４．０ｍｍ×長さ５．０ｍｍの円柱形状で構成されている場合、ケース６にアルミニウム合金（比重２．８）を使用して、磁石５（比重８．０）を外径２．０ｍｍ×長さ４．０ｍｍの大きさでケース６に内包するように構成すると、穴７に負荷される遠心荷重は従来形状で構成した場合の約５０%に軽減することが可能となる。ここで、上記の構成とする場合、ケース６に強磁性体を用いると内包する磁石５の磁力線が外部に到達しなくなるため不適である。
例ではアルミニウム合金を用いているが、磁性を示さない素材であれば高分子材料等を用いても同様の効果を得ることができる。

１ ロータ、２ カバー、２ａ ネジ部、３ ロータボディ、３ａ カップリング部、
３ｂ 試料体保持部、３ｃ ネジ部、５ 磁石、６ 外殻、６ａ 閉塞面、６ｂ 内径部、７ 穴、
３０ 遠心機、３１ 仕切板、３２ ドア、３３ ロータ室、３４ 駆動装置、３５ 駆動軸、
３６ モータ支持部材、３７ 磁気センサ、３８ 制御部、３８ａ 演算部、３８ｂ 記憶装置

Claims (4)

1. 試料容器を保持するロータボディと、前記ロータボディに識別用の磁性体を設けた遠心機用ロータにおいて、前記磁性体をケースに収容し、前記ケースを前記ロータボディに取付けたことを特徴とする遠心機用ロータ。
2. 前記ケースは、一端が開放された円筒状の容器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. 前記外殻は、前記ロータボディを構成する素材と同等以下の比重で且つ磁性を示さない素材で製作されたことを特徴とする請求項１及び２記載の遠心機用ロータ。
4. 試料容器を保持するロータボディと、前記ロータボディに識別用の磁性体を設けた遠心機用ロータと、該ロータを回転駆動する駆動装置と、前記ロータを収納するロータ室と、該ロータ室上部に開閉可能に配置されるドアと、前記駆動装置に該ロータの前記磁性体を検出する検出部と、検出した磁力を信号に変換して記憶装置内の情報と比較検証する演算部を有する遠心機において、前記磁性体をケースに収容し、前記ケースを前記ロータボディに取付けたことを特徴とする遠心機。