JP3282349B2 - 遠心分離機用ロータ - Google Patents

遠心分離機用ロータ

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JP3282349B2
JP3282349B2 JP01829994A JP1829994A JP3282349B2 JP 3282349 B2 JP3282349 B2 JP 3282349B2 JP 01829994 A JP01829994 A JP 01829994A JP 1829994 A JP1829994 A JP 1829994A JP 3282349 B2 JP3282349 B2 JP 3282349B2
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arm pin
centrifuge
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豊作 佐藤
広 小野
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Hitachi Koki Co Ltd
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04BCENTRIFUGES
    • B04B5/00Other centrifuges
    • B04B5/04Radial chamber apparatus for separating predominantly liquid mixtures, e.g. butyrometers
    • B04B5/0407Radial chamber apparatus for separating predominantly liquid mixtures, e.g. butyrometers for liquids contained in receptacles
    • B04B5/0414Radial chamber apparatus for separating predominantly liquid mixtures, e.g. butyrometers for liquids contained in receptacles comprising test tubes
    • B04B5/0421Radial chamber apparatus for separating predominantly liquid mixtures, e.g. butyrometers for liquids contained in receptacles comprising test tubes pivotably mounted

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  • Centrifugal Separators (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、血液等を収納するバケ
ットをロータボディに懸下して遠心分離を行う遠心分離
機用のロ−タに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、輸血を行う場合に献血者から採血
した血液をそのまま輸血する「全血輸血」が多かった
が、現在は必要な血液中のある成分のみを患者に輸血す
る「成分輸血」が主流となっている。この場合、血液の
成分分離には、献血者から採血した血液を収納する血液
バックをそのまま遠心分離機にセットし、血液の成分を
分離できる血液成分分離用遠心機が使用される。
【0003】この種の遠心分離機について図9及び図1
0を用いて説明する。
【0004】まず、この種の遠心分離機10は、図9に
示すように、駆動源であるモータ11と、このモータ1
1により回転され、遠心力が付与されるロータ1が備え
られている。このロータ1内にはロータ1と同様にモー
タ11によって回転されるロータボディ2を備えてお
り、このロータボディ2にはバケット5が取外し可能な
状態で懸下、即ち懸垂支持されている。なお、ロータボ
ディ2は、例えば実開昭56−42346号や実開平2
−12452号に示されるような形状をしており、バケ
ット5を支承するアームピン3を備えている。また、バ
ケット5は、ロータボディ2に揺動可能に支承されるた
め、アームピン3と係合する支持受け部51を有してい
る。
【0005】このように構成された遠心分離機10に対
して、上記の遠心分離を行うには、図10に示すよう
に、まず、献血者から採血した血液を収納した血液バッ
ク7をカップ6に挿入し、更にこのカップ6をモータ1
1によって回転されるロータボディ2に懸下された有底
中空状のバケット5内に装填する。この状態で遠心分離
機10のモータ11を駆動すると、図9に示したよう
に、遠心力により、バケット5はアームピン3を基点と
して水平方向にスイングし、バケット5内に装填された
血液はバケットのそこ方向に遠心力を受け、遠心分離さ
れる。所定の遠心分離が行われると、モータ11を徐々
に減速して遠心力を弱めて、バケット5を初期の位置に
スイングさせ、最終的にはモータ11を停止させる。そ
の後、遠心分離された血液を収納した血液バック7を、
最初にバケット5に装填した順の逆の手順により取り出
し、作業は終了する。
【0006】従来のバケット5の開口部の形状は、図1
1のような開口部が円形状のバケット5aが最も一般的
で多かったが、最近は、特願平5−9219号に記載さ
れているような、図12に示すバケットの開口部形状が
長円形状のバケット5bや、図13に示す開口部が楕円
形状のバケット5c、図14に示す開口部が2個以上の
R形状を組合せた複合R形状バケット5d等が使用され
始めている。これらの新しい形状のバケットが使用され
始めているのは、特願平5−9219号明細書にも記載
されているように、以前までは血液バックは採血した全
血を入れる親バックと全血を遠心分離して分離された血
漿成分を入れる子バックとさらに血小板を入れる子バッ
クの3個のバックが連結されて構成されるトリプルバッ
クが主流であったが、最近通称MAPバックと言われる
バックが4個連結されて構成される、MAP液付血液バ
ック(ACD−Aクオドラップルバックとも言う)が使
われ始めたからである。ちなみに、MAPバックの目的
は、血液を分離して製造した血液製剤に白血球の混入を
少なくし、特にリンパ球を除去し輸血による感染を少な
くすること、赤血球製剤の長期保存を可能とするためで
ある。(従来の血液バックでの保存期間は21日であっ
たが、MAPバックを使用すると42日間の保存が可能
となる。)しかし従来の血液バックと比べMAP液が入
ったこと、バックの袋が1個増えたことにより容積が大
きくなり、採血量によっては従来の開口部が円形のバケ
ット5aおよび円形のカップではきつくて入らないとい
う問題が生じてきた。この問題を解決するため特願平5
−9219に記載されているような開口部が長円形のバ
ケット5bや、開口部が楕円形のバケット5や、開口部
が複合R形状のバケット5dが円形のバケットと併用し
て使用されるようになってきた。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】以上のような遠心分離
において、使用者から、より短い遠心時間で所定の遠心
分離を終了させることができる遠心分離機が強く望まれ
ている。そのためには、血液に与える遠心力を上げるこ
とが最も効果的である。しかし、血液に与える遠心力を
上げることは、結果的にバケットに与える遠心力をも上
げることを意味している。図6乃至図8に示すように、
高い遠心力がバケット5に加わった場合、図6に示すよ
うに、ロータボディ2に設けられたアームピン3に係合
するバケット5の支持受け部51の隅部52に応力が集
中し、図7に示す部分に亀裂、即ちクラック59が発生
するといった不具合の発生する可能性が増大する。これ
らバケットはより高速回転させるために比重が小さく、
強度が高く、しかも比較的コストの安いジュラルミン系
のアルミニウム合金を使用することが多いが、この合金
は一度クラックが入ると応力腐食割れが進行しやすいた
め、最終的にバケットが破断してしまい高速回転に耐え
られない、寿命が短いなどの新たな問題が発生してき
た。
【0008】また、前記したMAPバックを使用するた
めには、従来のバケットよりも内容積を増さなければな
らず、開口部の内径を大きくしたり、開口部を長円や楕
円や複合R形状にすることによって、開口部の外形も大
きくなってバケットの全体質量が増加して支持受部に加
わる遠心荷重が増えてしまう。また開口部を長円や複合
R形状にすることによって、開口部が円形のバケットの
場合は支持受部が曲面であったのに対し、支持受部に平
面部が増え剛性が低下して回転時のバケットの変形が大
きくなってしまい、ロ−タピンにより固定される支持受
部は回転時水平方向の圧縮の荷重を受けるが、支持受部
側壁は支持受部より変形しやすいため、剛性が低下する
ことによってよりバケット開口部の中心方向に変形しや
すくなる。特にこれらのバケットは血液を扱うため洗浄
可能なように、バケットがロ−タボディ2から取外しで
きるようになっていて、バケットの支持受部はア−ムピ
ンが入るように凹状に形成され、支持受部と支持受部側
壁50の接線部には支持受部隅部52が存在し、遠心に
よって支持受部に荷重を受けると支持受部の隅部が曲げ
モ−メントを受け応力が集中してしまう。その結果図7
に示すように支持受部の隅部にクラックが入ってしま
う。このような場合も上記同様、最終的にバケットが破
断してしまい高速回転に耐えられない、寿命が短いなど
の新たな問題が発生する。
【0009】また、従来バケットはロ−タが回転するこ
とにより、開口部が水平方向にスイングするが、つねに
スイングが滑らかになるように、バケット支持受部やロ
ータボディのアームピン部に潤滑剤を塗布するが、何度
も塗布することによりア−ムピンの端面とバケット支持
受部壁面に潤滑剤が堆積されかえってスイングがしにく
い状態になることがあった。このような状態になるとロ
−タが停止する際、ロ−タが徐々に減速する過程で、バ
ケットがスム−ズに垂直に戻らず、分離した血液成分の
境界面が乱れて分離不良になることもある。
【0010】本発明の目的は、上記問題点を解決して高
速回転可能な長寿命のバケットを提供することである。
【0011】
【課題を解決するための手段】回転時のバケットの応力
は図6に示すように、遠心力によりバケット全体に荷重
がかかり、上記発明が解決しようとする課題で記載した
ように、特にバケットの支持受部51の隅部52に応力
が集中する。また長円形、複合R形状のバケットの場合
はバケットの変形による曲げモ−メントにより特に集中
が著しい。
【0012】以上のことから、応力の集中するバケット
の支持受け部の壁面に貫通穴53をあけ、応力集中の原
因となる隅部を無くすことにり上記課題の対策を達成す
る。
【0013】
【作用】上記のように構成されたバケットは、支持受け
部の壁面に貫通穴があることから支持受部の断面積が小
さくなり、一見、強度が弱いように見えるが、隅部の応
力集中がなくなり応力値の低い他の部分で遠心荷重を受
けることができるため、応力が軽減されクラックが入ら
ず、長寿命となる。
【0014】
【実施例】実施例を図1から図5を用いて説明する。
【0015】図1に本発明の第1の実施例となる遠心分
離機用ロータのバケットの斜視図を示す。図1は図5か
らも分かるようにバケット5の支持受部51のバケット
支持受部51の側壁50に貫通穴53を設け、支持受部
51の隅部52を無くし応力集中が大きく応力の高い部
分を無くした構成である。その他の構成については従来
のバケットと同様の構成である。
【0016】このように、応力集中が高い部分の無い構
成にすることにより、従来技術の欠点として取り上げた
図6に示すクラック59が入りにくい構成とすることに
なる。なお、支持受部51の壁面50に貫通穴53があ
ることから支持受部51の断面積が小さくなり、一見、
強度が弱くなるように見えるが、隅部の応力集中がなく
なり応力値の低い他の部分で遠心荷重を受けることにな
るので、強度上の問題もない。
【0017】この貫通穴53の効果の確認は、実際の遠
心分離機にてバケット5に遠心荷重を繰り返し加える疲
労試験で確認した。試験で使用したのは、図11に示し
たような開口部が長円形のバケット5bであり、試験に
使用した遠心分離機の最高運転回転数にて生じる遠心荷
重6.07tonを用いた。貫通穴53が無い場合、繰
返し回数が約46,000回でクラックが入り、約17
2,000回で破断していたのに対し、貫通穴53を設
けた場合、繰返し回数が約114,600回でクラック
が入り、約210,000回で破断するという結果が得
られた。これにより、貫通穴53を設けることにより長
寿命化が図れるということを確認した。
【0018】この試験では開口部が長円形のバケットを
使用したが、出願人は別の試験として図10に示したよ
うな開口部が円形のバケット5aについても試験を行っ
た。遠心荷重は前述試験と同じ6.07tonを用い、
貫通穴53が無い場合、繰返し回数が約119,000
回で支持受部の隅部にクラックが入っているのに対し、
貫通穴53を設けた場合、200,000回繰り返して
もクラックが発生しないことが結果として得られた。
【0019】また支持受部51にはスイングをスム−ズ
にするため、テフロンコ−トなどの速乾性の潤滑剤を使
用することが多いが、貫通穴51を設けることによりロ
−タボディ2のア−ムピン3の端面と支持受部51の側
壁50の間に潤滑剤が堆積されることがなくスイング不
良を防止できる。
【0020】しかし、通常のロータの場合、図10に示
すアームピン3は円形の軸であり、図1のように貫通穴
53が円形の場合には、バケット5が着脱可能なように
支持受部51は凹状になっているため、バケット5を掛
ける凹部の幅はアームピン3の外径とほぼ同一になって
おり、ア−ムピン3がバケット5の貫通穴53に入り込
み、バケット5が移動したりバケット5が取外しにくく
なるなどの問題が発生する場合もある。
【0021】この問題を改善するためには、バケット5
の貫通穴53の大きさをアームピン3の大きさよりも小
さくすることで対応することができる。このような構成
にしたことにより、貫通穴にア−ムピン3が入り込まな
くなり、更に引掛かかることがなくバケット5の着脱を
従来品同様に容易にし、上記のような問題は解決するこ
とができる。
【0022】貫通穴53の大きさをアームピン3の大き
さよりも小さくするということは、単純に貫通穴53の
穴径をアームピン3の径よりも小さくすることの他に、
図2の53aに示すように貫通穴を半円形状または部分
円形状にすることや、図3の53bに示すように貫通穴
を多角形状にすることにより、貫通穴53,53a,5
3bにア−ムピン3が入り込まなくすることも含む。こ
のように、貫通穴53の形状をアームピン3の挿入不可
能な形状にすることによって、バケット5の着脱を従来
品同様に容易にし、上記のような問題は解決することが
できる。
【0023】また、貫通穴53内にアームピン3が挿入
しないようにするために、上記のような貫通穴53とア
ームピン3の大きさを定義付ける他に、貫通穴を閉塞部
材60により塞ぐという方法がある。貫通穴53を閉塞
部材60により塞いでしまうのであれば、貫通穴53と
アームピン3の大きさの関係はどのようにしても上記の
ような問題は解決することができる。なお、この閉塞部
材60はその取外しを容易にするため、ゴムや樹脂等の
弾性体から構成することが望ましい。
【0024】
【発明の効果】本発明によれば、バケットに貫通穴を設
けることでバケットの応力が集中する部分を無くするこ
とができたので、バケット自体の強度を低下させること
なく、高遠心力に耐え得る、長寿命のバケットを提供す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を示す遠心分離機用ロ−
タのバケットの斜視図。
【図2】本発明の第2の実施例を示す遠心分離機用ロ−
タのバケットの斜視図。
【図3】本発明の第3の実施例を示す遠心分離機用ロ−
タのバケットの斜視図。
【図4】本発明の第4の実施例を示す遠心分離機用ロ−
タのバケットの斜視図。
【図5】本発明の第1乃至第3の実施例のバケットの断
面図。
【図6】遠心分離機用ロ−タが回転時のバケットに加わ
る応力を説明するための図8の部分拡大図。
【図7】従来品のバケットのクラック発生部を示す断面
図。
【図8】従来品のバケットの断面図。
【図9】遠心分離機の概略構成を示す縦断面図。
【図10】バケット、カップ、血液バックのロータボデ
ィへの装着状態を示す斜視図。
【図11】開口部形状が円形であるバケットの平面図。
【図12】開口部形状が長円形であるバケットの平面
図。
【図13】開口部形状が楕円形であるバケットの平面
図。
【図14】開口部形状が複合R形状形であるバケットの
平面図。
【符号の説明】
1はロ−タ、2はロ−タボディ、3はアームピン、5は
バケット、5aは円形バケット、5bは長円形バケッ
ト、5cは楕円形バケット、5dは複合R形状形バケッ
ト、6はカップ、7は血液バック、10は遠心分離機、
11はモ−タ、50は支持受部側壁、51は支持受部、
52は支持受部の隅部、53、53a、53b、53c
は貫通穴、59はクラック(亀裂)、60は穴を塞ぐ部
材である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−114670(JP,A) 特開 平6−285390(JP,A) 特開 平6−218299(JP,A) 実開 昭56−42346(JP,U) 実開 平2−12452(JP,U) 実開 昭58−161653(JP,U) 実開 昭61−139754(JP,U) 実開 昭57−119751(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B04B 5/02 B04B 7/08

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 モータにより回転駆動されるロータボデ
    ィと、該ロータボディに設けられたアームピンと、該ア
    ームピンと係合する支持受部を有することにより該ロー
    タボディに懸垂支持されるバケットとを備えた遠心分離
    機用ロータにおいて、前記支持受部の側壁に、前記アー
    ムピンの軸方向に平行な貫通穴を設けたことを特徴とす
    る遠心分離機用ロータ。
  2. 【請求項2】 前記貫通穴に前記アームピンが入り込ま
    ないよう、前記貫通穴の大きさを前記アームピンの大き
    さに対して同一又は小さくしたことを特徴とする請求項
    1記載の遠心分離機用ロータ。
  3. 【請求項3】 前記貫通穴の大きさが前記アームピンの
    大きさに対して大きく、且つ前記貫通穴を閉塞部材によ
    り塞いだことを特徴とする請求項1記載の遠心分離機用
    ロータ。
  4. 【請求項4】 前記閉塞部材が弾性体から成ることを特
    徴とする請求項3記載の遠心分離機用ロータ。
  5. 【請求項5】 前記ロータボディに設けられた前記アー
    ムピンと係合する前記バケットに設けられた支持受部の
    前記バケット底面側が開口するよう構成することによ
    り、前記バケットが前記ロータボディに対して取り外し
    可能に構成されていることを特徴とする請求項1乃至4
    の何れか記載の遠心分離機用ロータ。
  6. 【請求項6】 前記バケットの開口部形状が円形である
    ことを特徴とする請求項1乃至5の何れか記載の遠心分
    離機用ロータ。
  7. 【請求項7】 前記バケットの開口部形状が長円形状で
    あることを特徴とする請求項1乃至5の何れか記載の遠
    心分離機用ロータ。
  8. 【請求項8】 前記バケットの開口部形状が楕円形状で
    あることを特徴とする請求項1乃至5の何れか記載の遠
    心分離機用ロータ。
  9. 【請求項9】 前記バケットの開口部形状が複合R形状
    であることを特徴とする請求項1乃至5の何れか記載の
    遠心分離機用ロータ。
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JP6195023B2 (ja) * 2014-09-30 2017-09-13 日立工機株式会社 遠心機及び遠心機用スイングロータ
JP6942197B2 (ja) * 2017-11-28 2021-09-29 エッペンドルフ・ハイマック・テクノロジーズ株式会社 遠心機用試料容器及びそれを用いた遠心機用ロータ、遠心機

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