JP3520303B2 - 遠心機の自己密封式チューブの支持スペーサ - Google Patents

遠心機の自己密封式チューブの支持スペーサ

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JP3520303B2 JP52240094A JP52240094A JP3520303B2 JP 3520303 B2 JP3520303 B2 JP 3520303B2 JP 52240094 A JP52240094 A JP 52240094A JP 52240094 A JP52240094 A JP 52240094A JP 3520303 B2 JP3520303 B2 JP 3520303B2
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Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 発明の分野 本発明は遠心機に関し、特に、遠心機のロータと結合
して使用されるサンプル保持手段に関する。
関連技術の説明 遠心機のオプティシール（OptiSeal;商標）チューブ
（米国ベックマン インスツルメンツ インコーポレー
テッドによって商品化されている）の発明は、発明の名
称を「遠心機の自己密封式チューブ」とした、本発明の
譲受人に譲渡されている米国特許第5,127,895号明細書
に記載されている。オプティシールチューブは薄い壁の
容器であり、遠心操作によって発現される力の下でプラ
グを使用して密封される。前記明細書に示され、かつ、
記載されたオプティシールチューブの特殊な幾何学的形
状は、チューブステムの回りの半球状の頂部を有する。
そのようなチューブは、垂直のチューブのロータであっ
て各チューブの穴の軸線がロータの回転軸線に平行であ
る垂直のチューブのロータ、および垂直に近いチューブ
のロータであって各チューブの穴の軸線がロータの回転
軸線に10゜のオーダの小さな傾斜角度をなしている垂直
に近いチューブのロータに使用するために主として設計
されている。支持キャップすなわちスペーサは、前記穴
内の反対向きの穴に固定され、前記チューブの頂部に係
合している。前記支持スペーサの利点は、支持スペーサ
がチューブおよびプラグの頂部を支持し、その結果、支
持スペーサが遠心的に導入される静水圧によって引き起
こされる前記チューブの頂部の変形を防ぎ、支持スペー
サが内部の静水圧に抗して前記プラグを前記チューブス
テムに密封するための支持を与えることである。
しかしながら、特許されたチューブおよびプラグは、
垂直のチューブのロータおよび垂直に近いチューブのロ
ータに適用されるとき、高い遠心力下で密封を維持する
のに有効であるが、開示された支持スペーサは、固定角
度式ロータや揺動式バケットロータに適用されるとき、
チューブステムの近くのチューブの変形を防止するのに
適当ではないかもしれない、ということが判明した。チ
ューブステムの回りのチューブの上方部分、すなわちチ
ューブの開口は、各ロータの穴がロータの回転軸線に対
して25゜のオーダの大きな角度で傾斜している固定角度
式ロータでは変形するかもしれないし、または遠心機の
チューブの軸線を遠心操作中、水平に向けて外方へ揺動
させるようにチューブがロータに揺動可能に支持される
揺動式バケットロータの適用ではチューブを軸線方向で
座屈するかもしれない、ということが判明した。チュー
ブの変形は、液体物質中にまたはチューブ中に残された
空気のようなチューブに閉じ込められているかなりの量
の空気があるとき、一層促進される。なぜなら、液体は
チューブの充填手順における制限の結果としてチューブ
を充填しないからである。
発明の概要 本発明は、浮きキャップすなわち支持スペーサと遠心
機のチューブとのアッセンブリに関する。このアッセン
ブリは、アッセンブリに及ぼされる変形力に適当な抵抗
を与える。チューブステムの外側壁は環状の隆起部を備
え、支持スペーサは、互いにかみ合う結合を形成するた
めチューブステムの前記隆起部とかみ合う環状の溝を備
える。
開示した実施例では、オプテイシールチューブと、共
同する浮き支持スペーサとは、そのような互いにかみ合
う結合によって変更されている。操作に際し、チューブ
が最初にプラグで密封され、浮き支持スペーサがスナッ
プ作用によってチューブステムに結合される。前記支持
スペーサは前記チューブステムを取り囲み、前記プラグ
が前記支持スペーサの頂部を越えて伸びるのを許容す
る。互いにかみ合う構造ゆえに、前記プラグは、前記チ
ューブステムにしっかり保持され、一方、前記チューブ
の変形が制御される。
固定角度式ロータの適用のために、前記支持スペーサ
は前記プラグの頂部をさらに支持する。前記固定角度式
ロータに使用されるチューブは、ベル形状の頂部を有す
ることが好ましい。この構造は、前記チューブステムの
重心に対して前記支持スペーサの低い重心の結果をもた
らす。２つの重心が互いに接近し、これによって前記支
持スペーサ上の半径方向の力によって起こされる前記チ
ューブステム回りの回転トルクの影響を除きまたは減ら
す。
図面の簡単な説明 図１は、本発明の１実施例に従うチューブおよび支持
スペーサアッセンブリを支持する遠心機の揺動式バケッ
トロータの図式的な平面図である。
図２は、本発明の１実施例に従う遠心機のチューブお
よび密閉アッセンブリの拡大断面図である。
図３は、本発明の支持スペーサを利用する遠心機のチ
ューブと使用されるプラグを一層明瞭に示す断面図であ
る。
図４は、図３のプラグの底面図である。
図５は、本発明の別の実施例に従う別の支持スペーサ
およびチューブを示す断面図である。
図６は、本発明のさらに別の実施例に従うさらに別の
支持スペーサ及びチューブを示す断面図である。
図７は、本発明の支持スペーサを利用する遠心機のチ
ューブと使用されるプラグの別の実施例を示す断面図で
ある。
図８は、本発明に従う遠心機のチューブおよび支持ス
ペーサを支える固定角度式ロータの図式的な断面図であ
る。
図９は、本発明に従う、固定角度式ロータに使用され
る支持スペーサの断面図である。
図示した実施例の説明 以下の説明は、本発明を実施するのに現在最も良いと
考えられる最良の態様についてのものである。この説明
は、発明の一般的原理を示す目的でなされており、制限
する意味にとられるべきではない。発明の範囲は、添付
の請求の範囲を参照して最良に決定される。
本発明の利点は、主として、遠心機の固定角度式ロー
タ及び揺動式バケットロータに使用されることを意図す
る。しかしながら、本発明はまた、垂直のサンプル収容
穴を有する遠心機のロータと結合して使用することがで
きる。さらに、本発明は、サンプルを収容する遠心機の
変更されたオプティシールチューブの使用と結合して当
初の利点を有すると思われる。そのようなチューブは、
そのチューブの密封に関して非常に有利であることが証
明されている。しかしながら、別の幾何学形状のチュー
ブが種々の範囲にわたって本発明を利用できることが理
解される。
図１は、回転軸線56の回りで円周方向に支持され、揺
動可能ないくつかのバケット55を有する揺動式のバケッ
トロータ54の図式的な平面図である。遠心機のチューブ
16はバケット55に支持され、バケット55は遠心操作中水
平に向けて揺動する。
本発明に従う改良を除いて、チューブ16は、別の面で
は、ここに参照することによって組み入れられる米国特
許第5,127,895号明細書に詳細に開示され、説明された
タイプのオプティシールチューブと同様であり、またこ
の出願と同時に出願され、かつ、本発明の譲受人に共通
的に譲渡された米国特許出願（代理人整理番号8D−115
8）に開示された改良と同様である。図２をさらに参照
すると、先の技術のオプティシールチューブとは異な
り、チューブ16の頂部は図示のようにベル形状である。
頂部20は、ブロー成形のような適当な処理によって本体
部22と一体に形成されている。チューブ16の頂部20の中
央には、そこから伸びているチューブステム24がある。
チューブステム24の内部は、チューブから外方へ広がっ
ている円錐形状にテーパ状となった開口26を形状づけて
いる。チューブステム24は、チューブの頂部20と一体に
形成されている。チューブ16は、半透明または透明な特
性を有することが好ましい熱硬化性材料で作ることがで
きる。ポリプロピレンまたは適当なポリオレフィンがふ
さわしい材料である。
プラグ28は開口26を密封するため使用される。プラグ
28は、ポリフェニレンオキシド、ノリル（Nory1;商標）
その他の同様の材料で作ることができる。図３および図
４をさらに参照すると、プラグ28は、環状溝32内に保持
されたＯリング30を有する円錐形状にテーパ状となった
本体31を備える。プラグ28のテーパはチューブステムの
開口26のテーパとほぼ同じである。Ｏリング30はプラグ
28のテーパ面の上方に突出する。プラグがチューブステ
ムの開口に挿入されるとき、Ｏリング30は、チューブス
テム24のテーパ状となった内側面と密封する接触をす
る。プラグ28は、平坦部33をその周縁に有する広がった
端部29を有する。広がった端部29は、チューブの開口26
の縮められた直径に嵌合し、スナップ作用でチューブス
テム24の基部に引っ掛かる。プラグ28を挿入し、かつ、
取り除くのに必要な力の大きさは、部分的に、プラグ28
とチューブステム24との間の干渉に依存し、その干渉
は、部分的に、平坦部33の大きさに依存する。出願中の
特許出願（代理人整理番号8D−1158）は、遠心機のチュ
ーブに関する前記プラグの使用をより詳細に開示する。
遠心機のチューブ20のチューブステム24の外側は全体
に円筒形である。半円形の断面を有する環状の隆起部34
がチューブステム24のほぼ中央に設けられている。本発
明に従うと、浮き支持スペーサ18は、隆起部34を受け入
れるために適合する環状の溝36を備える。支持スペーサ
は、チューブの頂部と支持係合を維持する範囲で浮いて
いる。支持スペーサは、摩擦とチューブの存在以外の制
約なしでロータの穴に沿って自由に滑る。支持スペーサ
18は中央の貫通穴38を有し、この貫通穴は環状の隆起部
34以外ではチューブステム24に対してすきまばめであ
る。環状の隆起部34は、支持スペーサがチューブステム
24に嵌合されるとき、支持スペーサ18の溝36と互いにか
み合う構造を形成する。支持スペーサの頂部は環状フラ
ンジ40を有する。このフランジ40は、チューブおよび支
持スペーサアッセンブリのための引抜き手段用の握り構
造を提供するだけでなく、遠心操作中支持スペーサ18の
頂部へのたが補強を提供する。支持スペーサは、チュー
ブステム24が支持スペーサ18の頂部を越えて伸びるのを
許容する高さである。これは、前記米国特許'895に記載
された支持スペーサより小さく、したがってより少ない
質量構造を生じさせる。チューブの一致する面の前記ベ
ル形状は、半球面を有する支持スペーサと比べて、より
材料の少ない、したがってより質量の少ない構造を形成
する。支持スペーサのより少ない質量は、チューブ上の
支持スペーサの遠心圧力に起因するチューブ変形の傾向
を減らす結果となる。
操作に際し、プラグ28が充填用のチューブステムの開
口26に挿入され、支持スペーサ18がチューブステム24に
スナップ作用で取り付けられる。プラグ28は、ひとたび
支持スペーサ18が所定の位置になると、チューブステム
24から緩むのが制限される。特に、チューブステム24
は、プラグ28の広がった端部29がチューブステム24の縮
められた直径を通って引き出されるのを可能にする変形
をするのが防止される。全体のチューブアッセンブリ
は、それから遠心分離のためにバケットに挿入される。
遠心操作中、遠心力が半径方向の外方へ作用し、バケッ
トを図示の水平位置へ向けて外方へ揺動させる。支持ス
ペーサ18は支持を与えるため、遠心機のチューブ22の頂
部20に負荷を及ぼす。隆起部34と溝36との間の互いにか
み合う結合は、揺動式バケットロータで使用されると
き、チューブステム24の直下のチューブ22内のエアポケ
ットの存在にもかかわらず、チューブステム24が軸線方
向で破壊または座屈しないことを保証する。
遠心操作後、支持スペーサおよびチューブアッセンブ
リは、図示しない、例えば出願中の特許出願（代理人整
理番号8D−1158）に開示されたピンセットのような適当
な引抜き手段を使用して、支持スペーサ18の頂部に設け
られたフランジ40を引っぱってロータの穴から取り外さ
れる。支持スペーサ18は、別の工具を必要とすることな
く、支持スペーサをねじり、チューブステムから引っ張
るだけでチューブステム24から取り外される。
支持スペーサ18のベル形状は、変形の大部分をその領
域に集中させ、それによってくさび効果を減らし、チュ
ーブをロータから取り外すのに必要な引抜き力を低下す
る。換言すると、ベル形状は、変形を防ぐことができな
いため、変形の位置の制御を可能にする。支持スペーサ
18とチューブステム24との間の互いにかみ合う結合は、
支持スペーサおよびチューブアッセンブリがチューブの
ロータからの引抜きの間損なわずに保持されるのを確実
にし、それによってプラグ28がチューブステム24に密封
されて保持するのを確実にする。
前記実施例はベル形状の頂部を有する遠心機のチュー
ブに関する。本発明は、半球状または円錐状の頂部の遠
心機のチューブにも等しく適用できる。図５に示すよう
に、支持スペーサ60は、遠心機のチューブ66の半球状の
凸頂部64に適合する半球状の凹面62を有する。本発明に
従って、支持スペーサ60は環状の溝68を備え、チューブ
ステム70は、互いにかみ合う結合を形成するため環状の
隆起部72を備える。図６に示すように、支持スペーサ80
は、遠心機のチューブ86の円錐形状の頂部84に適合する
円錐面82を有する。本発明に従って、支持スペーサ80は
環状の溝88を備え、チューブステム90は、互いにかみ合
う結合を形成するため環状の隆起部92を備える。
図７は、前記実施例のプラグの変形を示しており、プ
ラグ29の頂部から伸びるフランジ42を有する。遠心分離
し、チューブをロータの穴から、また支持スペーサ18を
チューブステム24から引き抜いた後、プラグ29は、プラ
グ29をチューブステム24から引き出すためにフランジ42
をつかむ引抜き工具を適用することによってチューブス
テム24から取り外される。
図８に図式的に示すように、遠心機の固定角度式ロー
タ10は、円周方向へ間隔をおいた複数の円筒形の穴12を
有し、各穴は遠心操作中液体サンプルを保持すべく形成
されている。穴12は、ロータ10の回転軸線14に関して傾
斜角度をなしている。この構造では、水平方向へ働く遠
心力は、各穴において横方向および軸線方向へ作用する
成分を有する。穴12に挿入されるのはサンプル収容チュ
ーブ16と、チューブ16の頂部に係合する浮き支持スペー
サ50である。支持スペーサ50は、チューブとの相互作用
や、支持スペーサと穴との間の摩擦接触以外では穴に沿
って自由に動く。
図９を参照するに、固定角度式ロータに使用するのに
適する支持スペーサ50が一層明瞭に示されている。支持
スペーサ50は、チューブステム上の環状の隆起部34と互
いにかみ合うための環状の溝52や、チューブステム24お
よびプラグ28を受け入れるべく形成されたチューブの一
致する形状を備える点を除いて、米国特許第4,304,356
号明細書に記載された支持スペーサと同様である。ねじ
付き穴53が支持スペーサをロータの穴から取り外すため
に使用されるべく、ねじ付き工具にとって十分な大きさ
で設けられている。チューブの頂部20の好ましい形状、
したがって支持スペーサのチューブと一致する好ましい
形状は、固定角度式ロータでの特別の適用のためにベル
形状である。
固定角度式ロータに支持スペーサ50がないと、遠心力
がチューブ16の非支持の頂部20とチューブステム24とを
変形するであろう。加えて、図８に示した固定角度式ロ
ータ10での特別な適用では、遠心操作による高い内部の
静圧が頂部20を破裂するかもしれない。ロータが30,000
rpm以上で回転する超遠心操作では、チューブ16に発現
される静圧は極めて大きくなることが注目される。たと
えば特別のロータでは、70,000rpmで500,000g以上が生
じ、8,000psiのオーダの静圧を発現する。チューブ22の
頂部の形状に一致する形状の支持スペーサ50は、頂部20
への内部の静圧に対してだけでなく、頂部20およびチュ
ーブステム24に作用する、変形させる遠心力に対しても
また、チューブの頂部への支持を与える。穴12に沿って
作用する遠心力の成分下で、支持スペーサ50は、チュー
ブの頂部との支持係合を維持する範囲で、穴内で浮いて
いるであろう。支持スペーサ50はチューブステム24と互
いにかみ合う一方、高い遠心力成分下で頂部20の面にぴ
ったりかみ合うために穴12に関して動くであろう。支持
スペーサ18の前記した、および他の利点はまた、米国特
許第4,304,356号明細書に記載されている。
支持スペーサ50のベル形状は、変形の大部分をその領
域に集中させ、それによってくさび効果を減らし、チュ
ーブをロータから取り外すのに必要な引抜き力を低減す
る（ロータの取外しは、図示しない適当な引抜き手段、
たとえば出願中の特許出願（代理人整理番号8D−1158）
に開示されたピンセットのような手段によって行う）。
換言すると、ベル形状は、変形を防ぐことができないた
め、変形の位置の制御を可能にする。ベル形状はまた、
チューブステムの重心に比べて支持スペーサ50の重心を
下げる。支持スペーサ50の重心はチューブステム24の重
心により近くなり、チューブステム回りの時計方向の回
転効果を除き、または減少する。これは、チューブ22の
半径方向の内側に起こる支持スペーサの揚力を除き、ま
たは減少する。その結果、遠心操作中の支持のために一
層制限する力をチューブの頂部に下向きに負荷させる。
固定角度式ロータへの適用のために、前記した環状の
互いにかみ合う構造がオプティシールチューブと同様な
自己密封式チューブのためには省略しうることが判明し
た。
本発明は、図示した実施例に関して説明したが、種々
の変更や改良が本発明の範囲および精神から離れること
なくしうることが当業者に明らかである。したがって、
本発明は図示した特別の実施例に制限されるものではな
く、添付の請求の範囲によってのみ制限されることが理
解されるべきである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−76796（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−309293（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−111158（ＪＰ，Ａ) 実開 平４−98451（ＪＰ，Ｕ) 特表 平６−506652（ＪＰ，Ａ) 米国特許3265296（ＵＳ，Ａ) 米国特許3071316（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B04B 5/02 B01L 3/14

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】遠心機のチューブを保持するための壁によ
    り取り囲まれた少なくとも１つの穴を有する遠心機のロ
    ータにおける組み合わせであって、 遠心機のチューブであって、頂部と、該頂部から伸びる
    チューブステムであってサンプル溶液を充填するための
    開口を端部に備え、かつ、外側に環状の隆起部を備える
    チューブステムとを有する遠心機のチューブと、 支持スペーサであって、前記遠心機のチューブの頂部を
    同軸的に取り巻き、また、前記遠心機のチューブの頂部
    と一致する内面と、全体に前記穴の壁に従う外面とを備
    え、さらに、前記環状の隆起部とかみ合いかつスナップ
    作用を与える、前記内面上に設けられた環状の溝を備え
    る支持スペーサとを含み、 前記遠心機が停止しているときに前記チューブの頂部と
    前記穴の壁との間で前記スペーサの浮き上がりを許し、
    また、前記遠心機が回転しているときに前記穴の壁と前
    記チューブとの間で前記スペーサの押し込みを許し、こ
    れにより、遠心分離の間、前記スペーサにより、前記チ
    ューブの頂部が支持される、組み合わせ。
  2. 【請求項２】前記スペーサは、プラグを受け入れる空洞
    を有する、請求項１に記載の組み合わせ。
  3. 【請求項３】前記スペーサの頂部は、環状のフランジを
    有する、請求項１に記載の組み合わせ。
  4. 【請求項４】前記スペーサは、前記ステムの伸長を許す
    貫通穴を有する、請求項１に記載の組み合わせ。
  5. 【請求項５】前記遠心機のロータは、固定角度式ロータ
    である、請求項１に記載の組み合わせ。
  6. 【請求項６】前記遠心機のロータは、揺動式バケットロ
    ータである、請求項１に記載の組み合わせ。
JP52240094A 1993-04-02 1994-04-01 遠心機の自己密封式チューブの支持スペーサ Expired - Lifetime JP3520303B2 (ja)

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