JP2866404B2 - 遠心分離装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

本発明は、遠心分離装置に係り、特に攪拌機能をも兼
ね備えた遠心分離装置に関する。

【従来の技術】 臨床検査における種々物質の分析検査や遺伝子操作に
おける例えばDNA（デオキシリボ核酸）の分離処理で
は、遠沈管と呼ばれる試験管内で検体物質と試薬との混
合や遠心分離が繰り返して行われる。このような操作の
従来の一般的な手法としては、検体を入れた遠沈管に試
薬を混入し、攪拌によって均一に反応させた後、遠心分
離によって反応生成物を分離するという操作が何回か繰
り返される。特に、遺伝子操作ではそれら一連の操作を
自動的に行うことが要求される場合があり、一つの遠沈
管を攪拌装置にかけ、続いて遠心分離装置にかけるとい
う各操作の流れを経なければならない。そこで、攪拌と
遠心分離とが一つの装置で行うことができるならば、遠
沈管の攪拌装置から遠心分離装置への移し替えという操
作が省略でき、一連の操作の能率化、特に自動化におけ
る処理過程の省略が可能となって有益である。 そのような装置の一つとして、実開昭59−193527号公
報に示された遠心攪拌装置を挙げることができる。この
装置は、遠沈管を保持するロータの回転と停止とを繰り
返し、回転時に遠沈管の下端部を遠心力で径方向外方へ
振り出させ、その振り出した遠沈管下端部をロータの回
転停止によって径方向内方へ振り戻させ、その戻り動作
を利用して遠沈管下端部を当て板に衝突させ、その衝突
による衝撃で遠沈管の内容物を攪拌するものである。こ
の装置は、ロータを連続的に回転させれば遠心分離装置
として作用することは明らかであり、本発明が提供しよ
うとする攪拌機能を備えた遠心分離装置の一例と考えら
れる。

【発明が解決しようとする課題】

併し乍ら、上述の従来技術における攪拌機能の大きな
特徴は、ロータの回転による遠心力を利用して遠沈管を
当て板に衝突させることにある。即ち、ロータの回転に
よる遠心力で遠沈管を振り出し（振り上げ）、振り出し
た遠沈管をロータの回転停止によって振り戻し（振り下
ろし）、この振り戻し動作によって遠沈管を当て板に衝
突させ、その衝撃により遠沈管内の内容液を攪拌するも
のである。このような攪拌操作ではかなり衝撃の激しい
攪拌、乃至は衝撃のある攪拌が行われることになり、例
えばDNA分離の前過程での攪拌混合を行うには、DNAが機
械的な衝撃に対して非常に壊れやすいために不向きであ
る。このように、同じ攪拌混合を行うにしても、その検
体の特に物理的性質によってその強さを選ぶべきであ
る。 そこで本願の発明者らは、上述のような当て板に衝突
させるような機構を用いずに、遠沈管の自由な振り子運
動を許容しながら、ロータの回転を短い周期で回転と停
止とを交互に繰り返させたり、あるいは短い周期で回転
方向の正逆反転を繰り返させたりすることによって比較
的衝撃の少ない攪拌作用を行えるような遠心分離装置
を、本願の発明に先立って開発した。併し乍らその遠心
分離装置では、ロータに複数の遠沈管を保持する際に、
ロータの回転中心から各遠沈管までの径方向距離をどの
遠沈管も等しくしないと、作用する遠心力に大小の差異
が生じて遠沈管ごとにその攪拌混合度合いが異なるとい
う問題があり、遠沈管をロータの周方向に１列に並べな
ければならなくなる。 本発明は攪拌・遠心分離における上述のような技術的
課題に鑑み、これを有効に解決すべく創案されたもので
ある。したがって本発明の目的は、遠心分離装置と攪拌
装置との融合を図り、衝撃に対して壊れやすいデリケー
トな物質の攪拌に適した衝撃の少ない攪拌機能を備える
と共に、ロータ等の回転体の径方向に遠沈管を配列した
場合でも総ての遠沈管を均等に攪拌できる遠心分離装置
を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

本発明に係る遠心分離装置は、上述のごとき従来技術
の課題を解決し、その目的を達成するために以下のよう
に構成されている。 即ち、周縁部に遠沈管保持手段を有する回転体と、上
記回転体を回転駆動する駆動手段と、可撓性をする防振
手段により支持されて上記駆動手段を保持する架台手段
と、上記駆動手段を支持した架台手段を、該駆動手段の
出力軸に直交する平面内で旋回運動させる架台駆動手段
とを備えている。

【作用】

本発明に係る遠心分離装置では、遠心分離作用を行う
場合には、架台駆動手段の運転は行われず、架台手段は
積極的な運動を行わない。そして回転体を駆動する駆動
手段のみが運転される。したがって架台手段は、通常の
遠心分離装置と同様に防振手段によって支持された状態
で、即ち大略は静止した状態で回転体駆動手段の振動を
吸収しながらこの駆動手段を保持している。また攪拌作
用を行う場合には、回転体駆動手段の運転は行われず、
回転体は遠心分離作用時の回転運動を行わない。そして
架台駆動手段のみが運転される。架台手段を支持してい
る防振手段は可撓性を有しているので、架台駆動手段か
ら外力のかたちでその出力が架台手段に作用すると架台
手段はその力の方向への移動が許容され、架台手段は回
転体駆動手段の出力軸に直交する平面内で旋回運動す
る。架台手段が旋回運動を行うと、これと一体的に回転
体駆動手段および回転体が旋回運動を行い、回転体に保
持された遠沈管も旋回運動を行ってその内容液を攪拌す
る。この攪拌は、衝突によって生じるような衝撃的な作
用ではなく、旋回運動による比較的穏やかな攪拌作用で
あり、内容液中に壊れやすい物質が含まれている場合の
攪拌に好都合である。そして、回転体に保持された複数
の遠沈管に対して作用する旋回運動は、どの遠沈管にも
等しく遠心力を作用させる運動であり、遠沈管の配置箇
所による攪拌度合いの差異がなくなる。

【実施例】

以下に本発明の好適な実施例について、第１図ないし
第10図を参照して説明する。第１図は本発明に係る遠心
分離装置の一実施例において架台駆動手段を除いた遠心
分離機構の概略構成を示す略図、第２図は第１図の実施
例装置において回転体と該回転体に遠沈管が装着された
状態を示す斜視図である。この実施例の遠心分離装置
は、回転体として円盤状のロータ１を備えており、中心
角90゜毎の位置の周縁部が放射状に切り込まれている。
その切り込まれた部分には、４本１列に配置された遠沈
管２を収容保持する箱状のバケット３が揺動自在に軸支
されている。バケット３を軸支する軸は、第３図および
第４図に示すように、ロータ１の切り込まれた部分の側
面に突出して設けられたピン部材４によって構成され、
一方、バケット３の両側面には、このピン部材４が嵌合
する縦溝５が形成されている。このピン部材４によりバ
ケット３を軸支するに際して、その軸の方向はロータ１
の回転に対しては接線方向となり、したがってバケット
３の揺動方向はロータ１の径方向となっている。 ロータ１の回転軸11は、その真下に配置された第１モ
ータ６の出力軸に直結されており、第１モータ６は防振
機構によって支持された取り付け基盤７に設置されてい
る。第１モータ６は、その出力軸が取り付け基盤７の基
盤面に対して垂直となるように設置されている。防振機
構は、楕円状のゴムリング８とコイルスプリング９とが
組み合わされてある程度の可撓性を有する防振手段を構
成し、それらが３箇所のベース10上にそれぞれ取り付け
られ、取り付け基盤７がそれらの上に載置されるように
固定されて構成されている。 第５図は、第１図及び第２図に示された遠心分離機構
に架台駆動手段の一実施例を組み付けた要部の概略構成
を説明する図である。取り付け基盤７の１箇所に円孔30
が形成されており、この円孔30内に大略嵌合するかたち
で且つその内部で滑らかに回転自在な円柱体のノブ12が
挿入されている。このノブ12の下端部には偏心カム13が
取り付けられており、ノブ12の軸心と偏心カム13の軸心
とがずらされている。偏心カム13はその下方に設けられ
た攪拌用の第２モータ14の出力軸に結合されており、第
２モータ14が運転されることによって偏心カム13が回転
する。第２モータ14は、このモータ用の取り付け基盤15
上に固定されている。取り付け基盤15は、その周縁の複
数箇所（本実施例では４箇所）に開口部16が形成されて
おり、この各開口部16の下方にはプランジャ装置17が固
定配置されている。プランジャ装置17は、上下動するプ
ランジャを開口部16に挿抜し、挿入された状態では取り
付け基盤15および第２モータ14を固定し、抜いた状態で
はこれら取り付け基盤15および第２モータ14を拘束しな
い。取り付け基盤15は、図示するように上述の防振手段
と同様の防振器22によって支持されており、プランジャ
装置17によって拘束されていない状態ではこの防振器22
によって振動が吸収される。プランジャの挿抜は、遠心
分離操作時には抜かれ、攪拌操作時には挿入される。こ
のように構成された本実施例の遠心分離装置を用いて、
DNAを含む検体に試薬を混入した液の攪拌運転を行う場
合には、上述の液が入れられた４連の遠沈管２をバケッ
ト３に装填し、プランジャ装置17によって取り付け基盤
15を固定状態にして第２モータ14を運転する。このと
き、第１モータ６は停止しておくのでロータ１は第１モ
ータ６の駆動による回転は行わない。第２モータ14が運
転されると、偏心カム13が回転しノブ12が旋回運動を行
う。この旋回運動によって第１モータ６用の取り付け基
盤７および第１モータ６、並びにロータ１が旋回運動を
行い、各遠沈管２は総て同じ旋回半径で旋回運動を行
う。その結果として各遠沈管２内のどの内容液にも均等
な旋回流を生じさせ、衝撃の少ない且つ滑らかな流動に
よる攪拌作用を行う。 第６図は、第１図及び第２図に示された遠心分離機構
に架台駆動手段の他の一実施例を組み付けた状態の概略
構成を説明する図、第７図は第６図を側面から見てその
要部の構成を示す図である。取り付け基盤７′は円盤状
であり、その中央にロータ駆動用の第１モータ６′が据
え付けられて第１図に示した防振手段と同様の防振手段
８′,9′により支持されている。第６図に示すように、
取り付け基盤７′の周囲には、中心角が120゜毎の３箇
所で各防振手段８′,9′の間の大略中央に位置してプラ
ンジャ装置（電磁プランジャ）21が配置され、その伸縮
するロッド部18の先端が取り付け基盤７′の側面に当接
している。各プランジャ装置21は一つの水平面内に位置
するよう配置され、取付金具19により装置本体側に固定
されている。第８図はこの実施例のプランジャ装置とし
て用いられる電磁プランジャ21の通電時の状態を示す図
であるが、通電時は、その動作信号の大きさにより内部
鉄芯が吸引されて電気的エネルギが機械的直線運動に変
換され、内部鉄芯に接合されたロッド部18をばね20の強
さに打ち勝って取り付け基盤７′を押圧する方向へ押し
出す。 また、非通電時は、内部鉄芯がばねの弾性変形無しの
位置で保持され、その位置でロッド部18の先端が、中立
位置にある取り付け基盤７′の側面に殆ど無荷重で接触
している状態となる。したがって、対向側のプランジャ
装置21に通電されたときは、取り付け基盤７′を介して
その押圧力によりロッド部18が押し込まれる。三つの各
電磁プランジャ21に印加される電圧は、第９図に示すよ
うに、各々120゜の位相差を持つ単半波整流形状の電圧
又は類似の矩形波などの電圧である。このような電圧が
印加されることによって、各電磁プランジャ21は第10図
に示すような一定位相差の正弦波で代表される動作を順
次行い、取り付け基盤７′をその軸心の回りに旋回運動
させる。なお、第10図において各電磁プランジャの動作
量を示す縦軸は、０の位置が非通電時の中立位置を示
し、＋側が通電時の押し込み量を、−側が非通電時に押
し込まれる動作量を示している。この実施例において
も、第５図に示した実施例の場合と同様に、第１モータ
６′用の取り付け基盤７′および第１モータ６′、並び
ちロータ１′が旋回運動を行い、各遠沈管は総て同じ旋
回半径で旋回運動を行う。その結果として各遠沈管内の
どの内容液にも均等な旋回流を生じさせ、衝撃の少ない
且つ滑らかな流動による攪拌作用を行うことができる。

【発明の効果】

以上の説明より明らかなように、本発明によれば次の
ごとき優れた効果が発揮される。 即ち、遠心分離装置と攪拌装置とを一つの装置で兼用
できるので、攪拌および遠心分離を一連の操作として行
う処理において、遠沈管の移動過程を省略して処理能率
の向上が図れる。そして衝撃の少ない緩やかな攪拌を実
現し、特にDNA分離の一連の操作の自動化が容易にな
る。さらに、遠沈管を保持して回転運動を行う回転体
の、径方向に複数の遠沈管を配置したとしても、どの遠
沈管においても均等な攪拌が行える。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る遠心分離装置の一実施例におい
て、架台駆動手段を除いた遠心分離機構の概略構成を示
す略図であり、第２図は、第１図の実施例装置において
回転体と該回転体に遠沈管が装着された状態を示す斜視
図、第３図は本発明に係る遠心分離装置の一実施例にお
ける遠沈管保持手段としてのバケットの軸支状態を示す
図、第４図は第３図のバケットを側面から見た図、第５
図は、第１図及び第２図に示された遠心分離機構に架台
駆動手段の一実施例を組み付けた、要部の概略構成を説
明する図である。第６図は、第１図及び第２図に示され
た遠心分離機構に架台駆動手段の他の一実施例を組み付
けた状態の概略構成を説明する図、第７図は第６図を側
面から見てその要部の構成を示す図である。第８図は本
発明に係る遠心分離装置の一実施例に用いられる電磁プ
ランジャおよびその動作を説明する図、第９図は第８図
に示した三つの各電磁プランジャに印加される電圧を示
すグラフ図、第10図は第８図に示した三つの各電磁プラ
ンジャの動作を示すグラフ図である。 １……回転体としてのロータ、２……遠沈管、３……遠
沈管保持手段としてのバケット、６……回転体駆動手段
としての第１モータ、７……架台手段としての取り付け
基盤、８……防振手段としてのゴムリング、９……防振
手段としてのコイルスプリング、12……架台駆動手段と
してのノブ、13……架台駆動手段としての偏心カム、14
……架台駆動手段としての第２モータ、21……架台駆動
手段としての電磁プランジャ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】周縁部に遠沈管保持手段（３）を有する回
   転体（１）と、 上記回転体（１）を回転駆動する駆動手段（６）と、 可撓性を有する防振手段（8,9）により支持されて上記
   駆動手段（６）を保持する架台手段（７）と、 上記駆動手段（６）を支持した架台手段（７）を、該駆
   動手段（６）の出力軸に直交する平面内で旋回運動させ
   る架台駆動手段（12,13,14,21）とを備えたことを特徴
   とする遠心分離装置。