JP2020524598A - シールを有する遠心分離機ロータ - Google Patents

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Abstract

本発明は、遠心分離機ロータ(10)の下部(12)とカバー(14)との間のシール(34)が大幅に改善された遠心分離機ロータ(10)に関する。本発明に従って使用されるシール(34)は、より効果的であり、より耐久性がある。また、開閉プロセスも容易になる。

Description

本発明は、請求項1の前文に記載の遠心分離機ロータに関する。
遠心分離機ロータは、遠心分離機、特に実験室用遠心分離機内で、質量慣性を利用してその中で遠心分離される試料の成分を分離するために使用される。その際、高い分離速度を達成するために、徐々により高い回転速度が使用される。実験室用遠心分離機は、ロータが好ましくは少なくとも3,000回転毎分、好ましくは少なくとも10,000回転毎分、特に少なくとも15,000回転毎分で動作する遠心分離機であり、通常はテーブルに置かれる。それらの遠心分離機を作業台に置くことができるようにするために、それらの遠心分離機は特に1m×1m×1m未満のフォームファクタを有し、そのため、それらの設置スペースは限られている。好ましくは、デバイスの深さは最大70cmに制限される。
ほとんどの場合、試料はある特定の温度で遠心分離される。例えば、タンパク質および類似の有機物質を含有する試料は、そのような試料の温度制御の上限が標準として+40℃の範囲内になるように、過熱してはならない。他方、ある特定の試料は+4℃の標準範囲内で冷却される(水の異常は+3.98℃で始まる)。
約+40℃のそのような所定の最高温度および+4℃などの標準テスト温度に加えて、そのような温度において、遠心分離器の冷却システムが制御された方法で室温未満で作動するか否かをチェックするために、+11℃などの他の標準テスト温度も与えられる。他方、労働安全上の理由から、+60℃以上の温度を有する要素に触れられないようにする必要がある。
原則として、温度制御には能動システムおよび受動システムを使用することができる。能動冷却システムには、遠心分離機容器の温度を調整する冷媒回路があり、これは、遠心分離機ロータおよびそれが保持する試料コンテナを間接的に冷却する。
受動システムは、排気によって支援される冷却または換気に基づく。このような空気は、遠心分離機ロータを直接通り抜け、温度制御を保証する。空気は、開口部から遠心分離機容器に吸い込まれ、そこで、空気は遠心分離機ロータの回転により自動的に吸い込まれる。
遠心分離される試料は試料コンテナに貯蔵され、そのような試料コンテナは遠心分離機ロータによって回転される。用途に応じて使用されるさまざまな遠心分離機ロータがある。これにより、試料コンテナは試料を直接含むことができ、または、試料コンテナは、試料を含む独自の試料レセプタクルを有することができ、結果、1つの試料コンテナ内で多数の試料を同時に遠心分離することができる。
一般に、そのような遠心分離機ロータは下部およびカバーを有し、カバーの閉状態では、内部空間が下部とカバーとの間に形成され、試料を適切な遠心分離機内で遠心分離するために、その内部空間内に、試料容器を配置することができる。試料容器が遠心分離機ロータ内で固定角度において配置されている場合、これはいわゆる「固定角ロータ」である。
遠心分離機に接続するために、通常、下部には遠心分離機のモータ駆動される駆動軸に連結することができるハブが装備されている。通常、このとき、カバーは下部にねじ留めすることができる。
通常、カバーと下部との間に液密シールが与えられ、例えば、例としてEppendorf(登録商標)製の5430R実験室用遠心分離機に使用することができるEppendorf(登録商標)製のFA−45−48−11固定角ロータは、円盤状カバーを有し、その中に、半径方向外側に開いた溝が配置されており、この溝には、シール手段としてOリングが含まれている。閉じたとき、カバーは下部内の対応するほぼ垂直な凹部に挿入され、下向きに締結される。Oリングは、シールを形成するために、溝と下部の側壁との間に締結される。
このソリューションの問題は、シールが、特に乾燥している場合、底部に沿ってスライドするときの摩擦により、閉じたときに反るということである。一方で、これは開放プロセスを非常に困難にする可能性がある。加えて、シールリングが、遠心分離中に割れたり、または破壊される可能性さえある。
加えて、反りは、ごくわずかな漏れさえも引き起こす可能性がある。他方、下部とカバーとの間には一般にある一定の公差があるが、ロック機構にも公差があるため、遠心分離の際にシールリングが排出される場合がある。
したがって、本発明の目的は、遠心分離機ロータの下部とカバーとの間のシールを改善することである。特に、シールはより効果的で耐久性が高い必要がある。加えて、好ましくは開閉プロセスを容易にする必要がある。
この課題は、請求項1に記載の本発明による遠心分離機ロータにより達成される。有利な追加の形態は、従属請求項および図面を伴う以下の説明に示されている。
本発明者は、シール手段を保持するための溝が軸方向に整列するように、すなわち、カバーおよび下部の2つの要素の一方から、カバーおよび下部の2つの要素の他方へと軸方向に開口するように配置することにより、この課題を驚くほど簡単に解決することができることを認識した。このとき、シール手段は、開閉中にもはや反ることがなく、または、それほど強く反ることがない。加えて、遠心分離により、シール手段が溝から排出されることが防止される。
したがって、本発明による遠心分離機ロータは、下部およびカバーを有し、試料容器を遠心分離機ロータ内に配置することができ、試料容器は、遠心分離機ロータの閉状態において外れないように固定され、遠心分離機ロータの閉状態において、下部とカバーとの間に内部空間が形成され、下部とカバーとの間には、遠心分離機ロータの周囲に対して内部空間を液密に密閉するシールがあり、シールは、第1の溝に配置されたシール手段を有し、第1の溝はカバーおよび下部の要素の1つに配置され、第1の溝が、遠心分離機ロータの回転軸に対して、カバーおよび下部の要素の他方に向かって軸方向に開口するように形成されていることを特徴とする。
有利な追加の形態では、シール手段が、半径方向に延伸する基部と、基部の上に配置された軸方向に延伸する脚部とを有することが可能にされる。軸方向脚部は特に効果的なシールを提供し、これには非常に低い接触圧のみで十分である。
有利な追加の形態では、脚部が基部に向かって厚くなり、好ましくは少なくとも片側が円錐状になるように形成され、円錐性は好ましくは2°〜10°、好ましくは4°〜8°の範囲内にあり、特に6°になることが可能にされる。これにより、公差があってもシールが特に均一になる。
有利な追加の形態では、閉状態でのカバーおよび下部の要素の他方が少なくとも脚部に載ることが可能にされる。これにより、シールが特に効果的になる。
有利な追加の形態では、カバーおよび下部の要素の他方が、カバーおよび下部の要素の一方に向かって軸方向に延伸する第1の区画を有し、当該区画が閉状態において第1の溝内に延伸することが可能にされる。これにより、非常に高い接触圧力が達成され、安全に維持されることが可能になる。加えて、溝は第1の区画と重なっているため、シールを高度に安全確保され保護されたものにする。
有利な追加の形態では、シール手段の下方の下部が、カバーから離れる方向において、特に傾斜して、半径方向外向きに延伸する区画を有することが可能にされる。したがって、発生する可能性のある任意の流体が、シールから迂回させられる。好ましくは、傾斜して延伸するこの区画は、下部に配置される場合、第1の区画に接続される。
本発明の枠組み内で、用語「流体」は、気体と液体の両方を指す。
有利な追加の形態では、シール手段の下方の下部が、好ましくはシール手段よりもさらに半径方向外側に配置されるチャネルを有することが可能にされる。これにより、発生する可能性のある任意の流体が確実にチャネル内に収集される。
有利な追加の形態では、カバーおよび下部の要素の他方が、カバーおよび下部の要素の一方に向かって軸方向に開口し、閉状態において第1の溝と相互作用する第2の溝を有することが可能にされる。これにより、特に安全なシールが得られる。さらに、シールは中央合わせもされているため、下部へのカバーの配置が容易になる。
有利な追加の形態では、第1の区画が半径方向において第2の溝を内側に境界することが可能にされる。これにより、2つの溝の間に蛇行した係合が生じ、シールの動作状態では、発生する可能性のある任意流体が排除されるため、特に安全なシールが得られる。
有利な追加の形態では、第1の溝が、好ましくは突出部として形成される、半径方向内側の第1の境界および半径方向外側の第2の境界を有することが可能にされる。このとき、カバーは特に軽量であり、遠心分離が単純になる。
有利な追加の形態では、第1の境界が、軸方向において第2の境界よりも深く、下部の方向に延伸することが可能にされる。このとき、シールは特に効果的で保護されるように形成される。
有利な追加の形態では、閉状態での下部の第1の区画が第1の境界によって被覆されることが可能にされる。このとき、シールは特に効果的で保護されるように形成される。
有利な追加の形態では、遠心分離機ロータが、特に固定角ロータとして形成されたボウル形状の遠心分離機ロータであることが可能にされる。
好ましくは、第1の溝はカバー上にあり、軸方向において下部に向かって開口している。このとき、第1の区画は、下部に配置され、好ましくは、第1の溝と相互作用する第2の溝を境界する。
しかしながら、第1の溝が下部にあり、カバーに向かって軸方向に開口するように形成されるような、逆の形成も提供され得る。このとき、第1の区画は、カバー上に配置され、好ましくは、第1の溝と相互作用する第2の溝を境界する。
本発明の特徴および他の利点が、図面に関連して、好ましい例示的な実施形態の説明に基づいて以下に説明される。以下は純粋に概略的に示されている。
第1の好ましい構成による、本発明による遠心分離機ロータの横断面図である。 図1による遠心分離機ロータの詳細図である。 図1による遠心分離機ロータに使用される本発明によるシール要素の断面図である。 図1による遠心分離機ロータを備えた本発明による遠心分離機の図である。 第2の好ましい構成による、本発明による遠心分離機ロータの詳細図である。 第3の好ましい構成による、本発明による遠心分離機ロータの詳細図である。
図1は、本発明による遠心分離機ロータ10が、下部12と、カバー14とを有することを示している。原則として、遠心分離機ロータ10は、金属、好ましくはアルミニウムを含有する金属から作成される。
下部12には、試料容器(図示せず)を受け入れるための孔16がある。加えて、下部12は、適切な実験室用遠心分離機100(例えば、図示されていないEppendorf(登録商標)製の5430R実験室用遠心分離機)(図4を参照)の駆動シャフトを受け入れるためのシャフト支持体18を有する。
加えて、下部12は、例えば、Eppendorf(登録商標)製のFA−45−48−11固定角ロータからの、専門家に知られている第1のロック手段20を有し、これは、ロータナット22も含み、これによって遠心分離機ロータ10が駆動シャフトに固定される。
このとき、カバー14は、作動要素26を有する、例えば、Eppendorf(登録商標)製のFA−45−48−11固定角ロータからの、専門家に知られている第2のロック手段24を有し、それにより、ユーザ(図示せず)は、カバー14を下部12上に配置し、第2のロック手段24を第1のロック手段20とともにロックすることができる。加えて、作動要素を使用して、カバー14が閉じた状態でも下部12のロータナット22を回すことができ、それにより遠心分離機ロータ10を、閉状態においても駆動シャフトに取り付け、または、駆動シャフトから取り外すことができ、したがって、遠心分離機に挿入し、または、遠心分離機から取り外すことができる。
作動要素26を備えた第2のロック要素24は、実際のカバー本体28にシールされるように接続され、遠心分離機ロータの閉状態では、流体がこの点において、カバー14と下部12との間に形成される内部空間30から逃げることはできない。
発生する可能性のある任意の流体(図示せず)を捕捉するために、チャネル32が下部12内で、特に下方で、遠心分離機ロータ10の回転軸Rに対して、下部12とカバー14との間のシール34よりも半径方向外側に配置される。結果として、そのような流体は、常にシール34からチャネル32へと迂回させられる。
図2は、図1の領域Zの拡大詳細図において、シール34を示している。
カバー14が、半径方向に延伸する壁領域40を有し、そこから第1の突出部42および第2の突出部44が下部12に向かって軸方向下向きに延伸することが分かる。2つの突出部42、44は、下部12に向かってそれらの間で軸方向下向きに開口する第1の溝46の側方境界42、44である。
さらに、下部12が、垂直(すなわち、軸方向)に延伸する壁領域48を有し、そこからフック状突出部50が半径方向内側に内部空間30内に延伸することが分かる。第2の溝54が、壁領域48の上側壁区画52と突出部50とによって形成され、この第2の溝は、カバー14に向かって軸方向上向きに開口する。
また、上側壁区画52の長さが第2の突出部44の長さに対応すること、および、第1の突出部42の長さが、カバー14が閉じた状態で、フック状突出部50が下部12上の第1の突出部42によって被覆されるように形成されることも分かる。
第2の溝54の下方で、フック状突出部50は、外向きかつ下向きに傾斜して延伸する偏向部56を介して壁領域48に接続される。したがって、蓄積する可能性のある任意の流体が、シール34からチャネル32に迂回させられる。これに関連して、流体排出を改善するために、軸方向壁領域40から第1の突出部42への移行部を、傾斜するように形成することもできる(図示せず)。
第1の溝46には、ゴム材料からなるシール要素60が押し込まれる。特に図3に関連して、シール要素60が、半径方向に延伸する基部62と、その上に配置された軸方向に延伸する脚部64とを有することが分かる。第1の溝46に容易に押し込むために、シール要素60は、基部62に2つの面取り部66を有する。
脚部64の厚さは、基部62から先細りになっている。それにより、基部は、第2の突出部44が第2の溝54に載る前にフック状突出部50が基部62に載るような厚さを有する。
脚部62の先細りは、シール要素60の円錐性を提供し、フック状突出部50をシール要素60の脚部62に対してより強く押すと、カバー14が下部12に対してより強く押される。円錐性は、好ましくは2°〜10°の範囲内にあり、特に6°になる。
加えて、第1の溝46と第2の溝54とが連動することが、脚部62上にフック状突出部50が当接することと連動して、下部12に対するカバー14の確実な中心合わせが達成されることを保証する。
これにより、下部12上にカバー14を配置することが非常に容易になる。加えて、脚部62の円錐性により、寸法公差があっても、フック状突出部50の脚部62への確実な当接が確保されるため、シール34は常時、永続的に液密である。
第1の溝46が軸方向下向きに開口するという事実は、シール手段60が遠心分離により第1の溝46から逃げることを防ぐ。さらに、遠心分離は、脚部62とフック状突出部50との間でのみシール効果を高める。
下部12上のカバー14の開閉中または遠心分離中であっても、シールの反りはなく、それにより、シール要素60が乾燥している場合であっても損傷の危険がない。
最後に、閉鎖プロセスが円錐性によって非常に容易になる。
図4は、本発明による遠心分離機ロータ10を備えた、本発明による遠心分離機100を示している。実験室用遠心分離機100は、通常どおり、ロック可能なカバー104を備えたハウジング102を有し、内部では、電気モータの形態の対応する駆動手段、制御手段および冷却手段が使用される(図示せず)ことがわかる。
図1〜図4は、本発明による遠心分離機ロータ10の第1の好ましい実施形態を示し、一方、図5は、本発明による遠心分離機ロータ200の第2の好ましい実施形態を示し、ここではシール202の詳細図のみが具体的に示される。他のすべての要素は、図1〜図4による遠心分離機ロータ10の第1の好ましい実施形態に本質的に一致する。
ここで、カバー204が下部206を留めるように、わずかに大きい半径を有するカバー204が形成されることが分かり、一方、図2では、下部12がそこでカバー14を留めることが分かる。
より正確には、第1の区画208が、ここではカバー204上に配置され、そのような第1の区画208は、下部206上のシール手段212とともに配置される第1の溝210内に係合する。したがって、ここでは、第1の溝210は、カバー204に向かって軸方向に開口するように形成される。逆に、第2の溝211はカバー204上に形成され、第1の区画208は第2の溝211を半径方向内向きに境界し、一方、第2の溝211は周方向カラー213によって外向きに境界される。
さらに、この構成によって、シール202は非常に安全であるが、図1〜図4による第1の好ましい構成は、さらにいくらかより有利である。これは、図5による変形形態では、発生する流体が、第1の区画208と第1の溝210の内側境界214との間のシール手段212に届く可能性があり、結果、カバー204を開いた後、シール手段212を備えた第1の溝210を洗浄する必要があるためであり、これは、第1の好ましい構成10では、そこで生じる流体が第2の溝54に到達することができないため、必要でない。
さらに、シール手段212は、図2によるシール手段60と同一になるように形成され、遠心分離機ロータ10に対して180°回転しやすいように構成されていることが分かる。
図6は、本発明による遠心分離機ロータ300の第3の好ましい実施形態を示しており、ここではシール302の詳細図のみが具体的に示されている。他のすべての要素は、図1〜図4による遠心分離機ロータ10の第1の好ましい構成に本質的に一致する。
図6による遠心分離機ロータは、外周カラー(図5の213)が設けられておらず、代わりに、カバー304が第1の区画306によって境界され、第1の区画306は下部310上の第1の溝308内に係合し、シール手段312に対して作用するという点のみが、図5の構成と異なっている。
上記の説明から、本発明により、遠心分離機ロータ10、200の下部12、206とカバー14、204との間のシール34、202が相当に改善されていることが明らかになった。それにより、本発明に従って使用されるシール34、202は、以前に使用されたシールよりも効果的で耐久性が高い。また、開閉プロセスも容易になる。
特に明記しない限り、本発明のすべての特徴は互いに自由に組み合わせることができる。さらに、図の説明に記載されている特徴は、特に明記しない限り、本発明の特徴として他の特徴と自由に組み合わせることができる。それにより、デバイスの物質的な特徴はまた、方法の特徴に再定式化されて方法の枠組み内でも使用され得、方法の特徴も、デバイスの特徴に再定式化されて、デバイスの枠組み内でも使用され得る。
参照記号のリスト
10 本発明による遠心分離機ロータの第1の好ましい構成
12 遠心分離機ロータ10の下部
14 遠心分離機ロータ10のカバー
16 試料容器を受け入れるための孔
18 駆動シャフトを受け入れるためのシャフト支持体
20 下部12の第1のロックデバイス
22 ロータナット
24 カバー14の第2のロックデバイス
26 第2のロックデバイスの作動要素
28 カバー本体
30 下部12とカバー14との間の内部空間
32 下部12内のチャネル
34 下部12とカバー14との間のシール
40 カバー14の半径方向に延伸する壁領域
42 カバー14の第1の突出部、第1の境界
44 カバー14の第2の突出部、第2の境界
46 カバー14の第1の溝
48 下部12の軸方向に延伸する壁領域
50 フック状突出部、第1の区画
52 壁領域48の上側壁区画
54 下部12の第2の溝
56 偏向部
60 シール要素、シール手段
62 シール要素60の基部
64 シール要素60の脚部
66 基部62の面取り部
100 実験室用遠心分離機
102 ハウジング
104 カバー
200 本発明による遠心分離機ロータの第2の好ましい構成
202 シール
204 カバー
206 下部
208 第1の区画、第2の溝211の内側境界
210 第1の溝
211 第2の溝
212 シール手段
213 周方向カラー
214 第1の溝210の内側境界
300 本発明による遠心分離機ロータの第3の好ましい構成
302 シール
304 カバー
306 第1の区画
308 第1の溝
310 下部
312 シール手段
R 回転軸
Z 図1内の詳細な区画

Claims (13)

  1. 遠心分離機ロータ(10;200;300)であって、下部(12;206;310)およびカバー(14;204;304)を有し、試料容器を前記遠心分離機ロータ(10;200;300)内に配置することができ、前記試料容器は、前記遠心分離機ロータ(10;200;300)の閉状態において外れないように固定され、前記遠心分離機ロータ(10;200;300)の閉状態において、前記下部(12;206;310)と前記カバー(14;204;304)との間に内部空間(30)が形成され、前記下部(12;206;310)と前記カバー(14;204;304)との間には、前記遠心分離機ロータ(10;200;300)の周囲に対して前記内部空間(30)を液密に密閉するシール(34;202;302)があり、前記シール(34;202;302)は、第1の溝(46;210;308)に配置されたシール手段(60;212;312)を有し、前記第1の溝(46;210;308)は前記カバー(14;204;304)および前記下部(12;206;310)の要素の1つに配置され、前記第1の溝(46;210;308)が、前記遠心分離機ロータ(10;200;300)の回転軸(R)に対して、前記カバー(14;204;304)および前記下部(12;206;310)の要素の他方に向かって軸方向に開口するように形成されていることを特徴とする、遠心分離機ロータ(10;200;300)。
  2. 前記シール手段(60;212;312)が、半径方向に延伸する基部(62)と、前記基部の上に配置された軸方向に延伸する脚部(64)とを有することを特徴とする、請求項1に記載の遠心分離機ロータ(10;200;300)。
  3. 前記脚部(64)が前記基部(62)に向かって厚くなり、好ましくは少なくとも片側が円錐状になるように形成され、円錐性は好ましくは2°〜10°、好ましくは4°〜8°の範囲内にあり、特に6°になることを特徴とする、請求項2に記載の遠心分離機ロータ(10;200;300)。
  4. 閉状態での前記カバー(14;204;304)および前記下部(12;206;310)の要素の他方が少なくとも前記脚部(64)に載ることを特徴とする、請求項2または3に記載の遠心分離機ロータ(10;200;300)。
  5. 前記カバー(14;204;304)および前記下部(12;206;310)の要素の他方が、前記カバー(14;204;304)および前記下部(12;206;310)の要素の一方に向かって軸方向に延伸する第1の区画(50;208;306)を有し、前記区画が閉状態において前記第1の溝(46;210;308)内に延伸することを特徴とする、先行する請求項のいずれか1項に記載の遠心分離機ロータ(10;200;300)。
  6. 前記シール手段(60;212;312)の下方の前記下部(12;206;310)が、前記カバー(14;204;304)から離れる方向において、特に傾斜して、半径方向外向きに延伸する区画(56)を有することを特徴とする、先行する請求項のいずれか1項に記載の遠心分離機ロータ(10;200;300)。
  7. 前記シール手段(60;212;312)の下方の前記下部(12;206;310)が、好ましくは前記シール手段(60)よりもさらに半径方向外側に配置されるチャネル(32)を有することを特徴とする、先行する請求項のいずれか1項に記載の遠心分離機ロータ(10;200;300)。
  8. 前記カバー(14;204;304)および前記下部(12;206;310)の要素の他方が、前記カバー(14)および前記下部(12)の要素の一方に向かって軸方向に開口し、閉状態において前記第1の溝(46;210)と相互作用する第2の溝(54;211)を有することを特徴とする、先行する請求項のいずれか1項に記載の遠心分離機ロータ(10;200)。
  9. 前記第1の区画(50;208)が半径方向において前記第2の溝(54;211)を内側に境界することを特徴とする、請求項5とともに請求項8に記載の遠心分離機ロータ(10;200)。
  10. 前記第1の溝(46;210;308)が、好ましくは突出部として形成される、半径方向内側の第1の境界(42;208)および半径方向外側の第2の境界(44)を有することを特徴とする、先行する請求項のいずれか1項に記載の遠心分離機ロータ(10;200;300)。
  11. 前記第1の境界(42)が、軸方向において前記第2の境界(44)よりも深く、前記下部(12)の方向に延伸することを特徴とする、請求項10に記載の遠心分離機ロータ(10)。
  12. 閉状態での前記下部(12)の前記第1の区画(50)が前記第1の境界(42)によって被覆されることを特徴とする、請求項5とともに請求項10または11に記載の遠心分離機ロータ(10)。
  13. 前記遠心分離機ロータが、特に固定角ロータ(10;200;300)として形成されたボウル形状の遠心分離機ロータであることを特徴とする、請求項1〜12のいずれか1項に記載の遠心分離機ロータ(10;200;300)。
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