JP3962464B2 - 検体用遠心分離機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、血液や尿などの検体中から、検査に必要な成分を遠心分離するための検体用遠心分離機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば各種の血液検査を行う前には、遠心分離により試験管（検体容器）内の血液（検体）を血清と血餅とに分離し、このうちの上澄み液である血清だけを分取後、複数本の検査容器に分注するという前処理が施されている。この際、血液を効率良く血清および血餅に分離する装置として、検体専用の遠心分離機が開発されている。
従来、この検体遠心分離機として、例えば本願出願人が先に出願して特許された特許第２５７４１２６号公報に記載されたものが知られている。
この従来技術は、テーブル外周部に試験管が着脱可能に装着される回転テーブルを備え、この回転テーブルを回転モータにより高速回転させることで、試験管中の血液を、その比重差で血清と血餅とに遠心分離する構造の装置である。なお、各試験管は、回転テーブルの外周部に、その周方向に一定ピッチで配置された装着部に、それぞれ装着されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の遠心分離機において、各試験管に注入された血液を遠心分離する際は、回転テーブルの回転中のバランス（以下、回転バランス）が問題となる。すなわち、回転テーブルの一部に試験管が偏って装着されると、回転中の回転テーブルのテーブル軸にブレが生じて、騒音が発生したり、ひどい場合には回転テーブルが振動するおそれがあった。
そこで、従来、これを解消する目的で、試験管が装着されていない所定の装着部に、それぞれダミーの試験管を装着して、回転テーブルに装着された試験管の本数を、回転バランスがとれる本数に調整していた。
しかしながら、各試験管に注入された血液の量は、通常、試験管ごとに異なっている。したがって、このようなダミー試験管を用いる方法では、正確に回転テーブルの回転バランスをとることはむずかしいという問題があった。
【０００４】
【発明の目的】
そこで、この発明は、遠心分離中の回転テーブルの回転バランスをより高精度にとることができる検体用遠心分離機を提供することを、その目的としている。また、この発明は、遠心分離中のボールバランサ同士の衝突などによる騒音を防止することができる検体用遠心分離機を提供することを、その目的としている。さらに、この発明は、ボールバランサが環状路を円滑に移動することができる検体用遠心分離機を提供することを、その目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、血液または尿などの検体を収納する複数本の検体容器が着脱可能に装着されて、かつ、テーブル中心点を中心として同心円状に配設された複数条の環状路が設けられた回転テーブルと、上記環状路内に収納されて、上記回転テーブルの回転時のバランスをとる複数個のボールバランサと、駆動部を有して、上記回転テーブルを高速回転させる回転手段とを備えた検体用遠心分離機である。
ここでいう検体としては、血液、尿などが挙げられる。
また、検体容器は、例えば試験管、採血管など、検体が扱える容器であればその種類、大きさ、形状、材質など限定されない。
【０００６】
回転テーブルに装着される検体容器の本数は、例えば２本，３本，４本，５本などの複数本である。これらの検体容器は、通常、円形の回転テーブルの外周部に、その周方向へ向かって一定角度（例えば４５°，６０°，９０°，１２０°，１８０°）ごとに配設される。これは、回転テーブルの回転バランスをとりやすくするためである。その際、検体容器は、例えば複数個の装着部が配設されたアダプタを用いて、一まとめに装着してもよい。また、テーブル外周部の全域に、その周方向に向かって一列または複数列でもって配設してもよい。
さらに、回転テーブルにおける環状路の形成位置は限定されない。例えば、回転テーブル上の検体容器の装着部よりテーブル中心側に設けたり、この装着部よりテーブル外周側に設けてもよい。
環状路は回転テーブルに真円状に配設された溝または管などで形成される。環状路の断面形状は限定されない。例えば円形、楕円形、三角形以上の多角形など、任意の形状でよい。また、この環状路の断面積の大きさも限定されない。
【０００７】
ボールバランサとしては、例えば金属製の球体，セラミック製の球体，プラスチック製の球体などが挙げられる。このうち、金属製の球体としては、例えば鉄，ステンレス，真鍮，銅，青銅などを素材とした比較的安価なものが好ましい。
ボールバランサの大きさは、環状路内で、このボールバランサが自由に転動することができる大きさであればよい。例えば、この環状路が断面円形の場合、環状路の直径よりわずかに小さい程度でもよい。また、この環状路の直径の２分の１，３分の１といったサイズでもよい。この場合の具体的な寸法としては、例えば直径５〜１５ｍｍ、特に１０ｍｍ前後である。また、その重量も適宜の値とすることができる。
【０００８】
回転手段の駆動部としては、例えばパルスモータ，サーボモータといった電動モータなどを採用することができる。回転手段としては、この駆動部により回転テーブルを周方向へ回転可能な動力伝達機構を有していれば限定されない。例えば、駆動部の出力軸にジョイントにより回転テーブルのテーブル軸を連結した構成であったり、プーリや動力伝達ベルトを用いる構成であったり、ギヤ方式のものであってもよい。
【０００９】
環状路の条数は、例えば２条，３条，４条，５条など限定されない。また、各環状路には、同一素材または同一サイズのボールバランサを収納してもよい。一方、異なる素材のボールバランサを収納してもよい。もちろん、各環状路に収納されるボールバランサの個数は、複数個であれば限定されない。
【００１０】
請求項２に記載した発明は、上記複数条の環状路には、異径のボールバランサがそれぞれ収納された請求項１に記載の検体用遠心分離機である。各環状路用のボールバランサ同士の異径の度合いは任意である。
【００１１】
請求項３に記載した発明は、上記ボールバランサは、その表面がゴムまたは合成樹脂によって被覆された請求項１または請求項２に記載の検体用遠心分離機である。
ここでいうボールバランサの被覆用のゴムとは、天然ゴム，合成ゴムのいずれでもよい。また、合成樹脂としては、例えばポリエチレン，ポリプロピレン，ポリスチレン，ＡＢＳ，ポリカーボネイト，ポリ塩化ビニルなど、その素材は限定されない。
【００１２】
請求項４に記載した発明は、上記ボールバランサの表面には、ジエチレングリコールが塗布された請求項１〜請求項３のうちいずれか１項に記載の検体用遠心分離機である。
自滑性の大きなコーティング剤としては、例えばジエチレングリコールなどが挙げられる。コーティング剤を塗布することにより、ボールバランサ外面の摩擦係数を小さくするものである。
【００１３】
【作用】
請求項１〜請求項４に記載の発明によれば、回転テーブルに複数本の検体容器を装着して、駆動部により回転手段を作動させると、この回転手段により回転テーブルが周方向へ高速回転する。これにより、検体容器に収納された検体が遠心分離される。
この際、仮に複数本の検体容器が装着された回転テーブルに、この容器の装着位置などを原因とする重心的な偏りがあっても、回転テーブルの回転中、例えば回転テーブルに偏在された検体容器のアンバランス力を利用して、この回転テーブルの回転力と振動系の特性により、この環状路内のボールバランサが、それぞれ回転テーブルの偏重側（例えば検体容器が多く装着された側）とは反対側へ移動して、このアンバランスを打ち消す。
【００１４】
これにより、検体容器を回転テーブルに装着する際において、各検体容器の装着位置を、この回転バランスがとれる位置に調整する必要がないとともに、各検体容器に収納された検体の量を統一するといったことなども不要となる。したがって、使用者は、複数本の検体容器を、単に回転テーブルの任意箇所に装着するだけで、回転バランスがとれた円滑な検体の遠心分離が可能となる。この結果、回転テーブルの高速回転中における騒音や、回転テーブルおよび検体容器の振動の発生を抑制することができる。
【００１５】
特に、環状路が、回転テーブルに同心円状態で複数条配設されているので、回転テーブルの高速回転中、他と比較するとテーブル中心側にある環状路に収納されたボールバランサと、他と比較するとテーブル外周側にある環状路に収納されたボールバランサとは、テーブル中心点からの距離の違いで起きる各ボールバランサにかかる遠心力の違いにより、それぞれ異なる速度でもって、前述した回転テーブルの偏重側とは反対側へ移動する。
これにより、比較的低い回転数の段階から回転テーブルの回転のアンバランス状態を回避することができるとともに、高速回転に到達した後も、単独条の環状路の場合に比べて、安定的な回転バランスがとれる。
【００１６】
また、請求項２に記載の発明によれば、回転テーブルに複数条配設された各環状路内に、異径のボールバランサを各々収納しているので、請求項２において述べたような、テーブル中心点から各環状路までの距離の違いから起きる各環状路内における異径のボールバランサの動きの差が大きくなる。これにより、低速回転中の回転アンバラスの回避や、高速回転中の安定した回転バランスの維持がさらに良好となる。
【００１７】
さらに、請求項３に記載の発明によれば、各ボールバランサの表面がゴムまたは合成樹脂によって被覆されているので、回転テーブルの回転中、例えば環状路内を移動するボールバランサ同士がぶつかり合ったり、環状路の内周面にボールバランサが衝突しても、それぞれのボールバランサに被覆されたゴムや合成樹脂が緩衝材の役割をはたす。この結果、このようなボールバランサの衝突を原因とした遠心分離中の騒音などを防止することができる。
【００１８】
さらにまた、請求項４に記載の発明によれば、ボールバランサの表面に自滑性の大きなコーティング剤を塗布しているので、回転テーブルの回転中、ボールバランサは、スムーズに環状路の内周面に沿って、回転テーブルの偏重側とは反対側へ向かって移動することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明に係る検体用遠心分離機を図面を参照して説明する。
図１はこの発明の一実施例に係る検体用遠心分離機の平面図である。図２はこの発明の一実施例に係る検体用遠心分離機の正面図である。図３は回転テーブルの要部拡大断面図である。図４はボールバランサの正面図である。
【００２０】
図１，図２において、１０は一実施例に係る検体用遠心分離機であり、この検体用遠心分離機１０は、検体としての血液を収納する検体容器の一例である試験管１１が着脱可能な回転テーブル１２と、この回転テーブル１２を高速回転させる回転手段１３とを備えている。
回転テーブル１２の外周部には、その周方向へ向かって９０°ピッチで、合計４個の切欠部１２ａが形成されている。各切欠部１２ａには、試験管１１を回転テーブル１２に着脱可能に装着するアダプタ１４が配設されている。なお、各アダプタ１４には、５本ずつ２列、合計１０本の試験管１１の装着部が配設されている。しかも、これらのアダプタ１４は、垂直面内で所定角度だけ回動することができるように、対応する切欠部１２ａに軸支されている。また、回転テーブル１２の中心部の下面には、テーブル軸１２ｂが垂設されている。
【００２１】
図３，図４に示すように、回転テーブル１２の中心部付近には、テーブル中心点を中心にした同心円状でもって、大小２条の環状路１５，１６が配設されている。両環状路１５，１６は、それぞれ断面半円形状の環状溝からなる。このうち、テーブル外周側にある比較的断面積が大きな環状路１５の内部には、ゴム１７で表面が被覆された比較的大径なボールバランサ１８が、多数個収納されている（図４（ａ）参照）。ボールバランサ１８はステンレス製の球体である。このゴム１７の表面には、自滑性に優れたジエチレングリコールが適量だけコーティングされている。
一方、テーブル中心側にある比較的断面積が小さな環状路１６の内部には、同様にゴム１７で表面が被覆された比較的小径なボールバランサ１９が、多数個収納されている（図４（ｂ）参照）。ボールバランサ１９はステンレス球である。この小径のボールバランサ１９も、ゴム１７の表面にジエチレングリコールが塗布されている。
【００２２】
図１，図２に示すように、上記回転手段１３は、駆動部の一例である遠心モータ２０を備えている。遠心モータ２０は、支持板２１および緩衝材２２を有する支持構造体によって、基台２３に片持ち状態で支持されている。遠心モータ２０の上向きになった出力軸２０ａには、ジョイント２４により、回転テーブル１２のテーブル軸１２ａが連結されている。
遠心モータ２０により回転テーブル１２を回転することで、各アダプタ１４の下部が垂直面内でテーブル外方へ若干回動しながら、テーブル周方向へ高速回転する。これにより、各アダプタ１４に収納された試験管１１に注入された血液が、上澄み液の血清と、沈下した血餅とに遠心分離される。
なお、図１において、１２ｃは環状路（半円形断面の環状溝）１５，１６を閉止するためのプラスチック板製の溝カバーであり、回転テーブル１２にネジ止めされている。また、これらの環状路１５，１６は断面円形の中空パイプを環状に湾曲形成してあってもよい。
【００２３】
次に、この一実施例に係る検体用遠心分離機１０の作動を説明する。
図１，図２に示すように、図外のロボットハンドを操作して、回転テーブル１２の各アダプタ１４に、それぞれ１０本ずつ試験管１１を収納する。その後、遠心モータ２０によって回転テーブル１２を周方向へ高速回転する。これにより、試験管１１内の血液は、血清と血餅とに遠心分離される。
ところで、回転中の回転テーブル１２は、各試験管１１の装着後の重心位置がテーブルの中心点にあるときは、テーブル軸１２ｂの軸線回りを円滑に回転する。しかしながら、試験管１１の装着時に、回転テーブル１２の回転バランスを考慮しなかった場合には、回転テーブル１２上に偏荷重が生じてしまう。
【００２４】
すなわち、この偏重状態で回転テーブル１２が回転すると、従来装置では、テーブル軸１２ｂにブレが生じ、騒音が発生したり、ひどいときにはこの音と同時に回転テーブル１２が振動するおそれがあった。しかしながら、この実施例の検体用遠心分離機１０では、回転テーブル１２に装着された試験管１１のアンバランス力を利用して、この回転テーブル１２の回転力と振動系の特性により、各環状路１５，１６内のそれぞれのボールバランサ１８，１９が、回転テーブル１２の偏重側（試験管１１がより多く装着された側）とは反対側へ向かって移動していく。これにより、アンバランス状態が打ち消され、回転テーブル１２は安定した高速回転を行う。また、ここでは２条の環状路１５，１６を配備したので、比較的低い回転数から回転テーブル１２の回転アンバランスを回避することができるとともに、高速回転に達した後も、単独条の環状路に比べて、安定した回転バランスをとることができる。
【００２５】
このように、回転テーブル１２に、複数個のボールバランサ１８，１９を収納した環状路１５，１６を設けたので、試験管１１を回転テーブル１２に装着する際、使用者は、とりわけ回転テーブル１２の回転バランスを考慮しなくても、単に試験管１１を、各アダプタ１４の任意位置にある装着部へ装着すれば、自動的に回転バランスがとれた安定的な遠心分離を行うことができる。したがって、回転テーブル１２の高速回転中におけるアンバランスによる騒音の発生や、回転テーブル１２および試験管１１の振動の発生を抑制することができる。
【００２６】
また、各環状路１５，１６内に、異径のボールバランサ１８，１９を各々収納しているので、各環状路１５，１６内におけるボールバランサ１８，１９の動きの差が大きくなる。これにより、低速回転中の回転アンバラスの回避や、高速回転中の安定した回転バランスの維持がさらに良好となる。
そして、各ボールバランサ１８，１９の表面がゴム１７によって被覆されているので、回転テーブル１２の回転中、例えば環状路１５，１６内を移動するボールバランサ１８，１９同士がぶつかり合ったり、環状路１５，１６の内周面にボールバランサ１８，１９が衝突しても、それぞれのボールバランサ１８，１９の表面を覆うゴム１７が、緩衝材の役割をはたす。この結果、この衝突を原因とした遠心分離中の騒音を防止することができる。
【００２７】
さらにまた、ボールバランサ１８，１９の表面に自滑性の大きなジエチレングリコールを塗布しているので、回転テーブル１２の回転中、ボールバランサ１８，１９は、スムーズに環状路１５，１６の内周面に沿って、回転テーブル１２の偏重側とは反対側へ向かって移動することができる。
【００２８】
【発明の効果】
請求項１〜請求項４に記載の発明によれば、回転テーブルの高速回転中、この回転テーブルに重心の偏りがあると、その偏重を原因としたアンバランス力を利用して、環状路内のボールバランサが、それぞれ回転テーブルの偏重側とは反対側へ移動し、このアンバランスを打ち消すように構成したので、回転テーブルの高速回転中におけるこの回転アンバランスを原因とした騒音の発生や、回転テーブルおよび検体容器の振動の発生を抑えることができる。
【００２９】
特に、環状路を回転テーブルに同心円状で複数条配設したので、比較的低い回転数からでも回転テーブルの回転アンバランスを回避することができるとともに、また高速回転に到達後も、単独条の環状路に比べて、安定した回転バランスがとれる。
【００３０】
また、請求項２に記載の発明によれば、複数条の環状路に収納されたボールバランサをそれぞれ異径としたので、各環状路におけるボールバランサの動きの差が大きくなる。この結果、前述した低速回転中の回転アンバラスの回避、および、高速回転中の安定的な回転バランスの維持がさらに良好となる。
【００３１】
そして、請求項３に記載の発明によれば、各ボールバランサの表面をゴムまたは合成樹脂により被覆したので、ボールバランサの衝突を原因とした検体の遠心分離中の騒音を防止することができる。
【００３２】
さらに、請求項４に記載の発明によれば、ボールバランサの表面に自滑性の大きなコーティング剤を塗布したので、回転テーブルの回転中、ボールバランサは円滑に環状路の内周面に沿って回転テーブルの偏重側とは反対側へ移動することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の一実施例に係る検体用遠心分離機の平面図である。
【図２】 この発明の一実施例に係る検体用遠心分離機の正面図である。
【図３】 この発明の一実施例に係る回転テーブルの要部拡大断面図である。
【図４】 この発明の一実施例に係るボールバランサの正面図である。
【符号の説明】
１０ 検体用遠心分離機、
１１ 試験管（検体容器）、
１２ 回転テーブル、
１３ 回転手段、
１５，１６ 環状路、
１７ ゴム、
１８，１９ ボールバランサ、
２０ 遠心モータ（駆動部）。

Claims (4)

1. 血液または尿などの検体を収納する複数本の検体容器が着脱可能に装着されて、かつ、テーブル中心点を中心として同心円状に配設された複数条の環状路が設けられた回転テーブルと、
   上記環状路内に収納されて、上記回転テーブルの回転時のバランスをとる複数個のボールバランサと、
   駆動部を有して、上記回転テーブルを高速回転させる回転手段とを備えた検体用遠心分離機。
2. 上記複数条の環状路には、異径のボールバランサがそれぞれ収納された請求項１に記載の検体用遠心分離機。
3. 上記ボールバランサは、その表面がゴムまたは合成樹脂によって被覆された請求項１または請求項２に記載の検体用遠心分離機。
4. 上記ボールバランサの表面には、ジエチレングリコールが塗布された請求項１〜請求項３のうちいずれか１項に記載の検体用遠心分離機。

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