JP4228728B2 - 遠心分離機及び遠心分離機用スイングロ−タ - Google Patents
遠心分離機及び遠心分離機用スイングロ−タ Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は遠心分離機及び遠心分離機用スイングロータに関し、特に、医学、薬学、遺伝子工学等の分野で使用され、空気中で回転される遠心分離機及び遠心分離機用スイングロータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
医学、薬学等の分野で用いられる遠心分離機はスイングロータを備えており、スイングロータは回転可能なロータボディを有している。図８乃至図１０に示されるように、スイングロータ１２０のロータボディ１２１は略Ｈ形状をしており、その中心部分は、駆動軸１１３Ｂに対して回転不能に固定されている。駆動軸１１３Ｂは鉛直方向に指向し、図示せぬモータの出力軸に駆動連結されており、図示せぬモータが駆動することによってロータボディ１２１が回転するように構成されている。
【０００３】
ロータボディの外形を略Ｈ形状とする４つの突出部１３１Ｍ、１３１Ｍ、１３１Ｍ、１３１Ｍは、２つで１セットとなり１つのバケット収納領域１２１Ｃをなし、計２つのバケット収納領域１２１Ｃ、１２１Ｃを構成する。１つのバケット収納領域１２１Ｃにおいて相対向する突出部１３１Ｍ、１３１Ｍの側面は、対向する一対の面１２１Ｉ、１２１Ｉをなす。
【０００４】
２つのバケット収納領域１２１Ｃ、１２１Ｃには、それぞれバケット１２２が１つずつ設けられている。バケット１２２は、底面部１２２Ｃと、底面部１２２Ｃから垂直に延出する４つの側面部１２２Ａ、１２２Ｂ、１２２Ｅ、１２２Ｆとを有しており、これらは２つずつが互いに対向し平行の位置関係にある。底面部１２２Ｃと接続されている４つの側面部１２２Ａ、１２２Ｂ、１２２Ｅ、１２２Ｆの一端に対する他端は、バケットの開口部１２２Ｄをなす。互いに対向する一対の側面部１２２Ａ、１２２Ｂには、それぞれ側面部１２２Ａ、１２２Ｂから離間する方向へ延出するピン１２５が設けられており、ピン１２５が一対の面１２１Ｉ、１２１Ｉによって支持されて、バケット１２２はロータボディ１２１に対して揺動自在に軸支される。
【０００５】
バケット１２２には、液体試料が注入された図示せぬ遠心管や、上面に液体試料を注入するための多数の凹状穴が縦横整然と設けられた図示せぬ箱状の試料容器（以下「マイクロプレート」という）が、アダプタ１２４を介してセット可能になっている。ここで、遠心管やマイクロプレート上に注入される液体試料は、血液成分や培養液あるいはＤＮＡ等である。
【０００６】
バケット１２２は、ロータボディ１２１に対して揺動自在であるため、ロータボディ１２１が回転しているときには、遠心力によってバケット１２２がロータボディ１２１に対して回動し、バケット１２２の底面部１２２Ｃがロータボディ１２１の駆動軸１１３Ｂからもっとも離間した位置となり、開口部１２２Ｄが駆動軸１１３Ｂの方向、即ち水平方向に指向する。このとき、図９の右側に示されるように、バケット１２２の一部、即ち、底面部１２２Ｃの一部等がロータボディ１２１の表面１２１Ｆ及び裏面１２１Ｇから鉛直上下方向に突出した状態となっている。ロータボディ１２１が静止しているときには、遠心力を受けずに重力に従いバケット１２２が回動し、バケット１２２の底面部１２２Ｃが鉛直方向の最も下の位置となり、開口部１２２Ｄが鉛直上方に指向する。
【０００７】
ロータボディ１２１は、一般に真空中ではなく空気中で回転させられる。このため、ロータボディ１２１の回転速度が速い場合には、ロータボディ１２１の表面１２１Ｆ及び裏面１２１Ｇから突出するバケット１２２の底面部１２２Ｃの部分が空気抵抗（風損）を受け、このため、回転数を高くすることができなかったり、回転騒音が大きかったり、また、大気中の空気との摩擦によって発熱が生じたりすることがある。
【０００８】
そこで、高速で回転して遠心分離を行う遠心分離機の場合には、図８乃至図１０に示されるように、ロータボディ１２１を円形のシェル１２７及びカバ１２８で覆う構成とし、全体としてスイングロータ１２０が構成される。なお、図８及び図１０では、説明の都合上、シェル１２７の上面及びカバ１２８を取り除いて、シェル１２７内部にあるロータボディ１２１等を見やすくしてある。
【０００９】
シェル１２７やカバ１２８でロータボディ１２１を覆う構成とすることによって、ロータボディ１２１やバケット１２２を大気から隔離し、風損や回転騒音の低減を図り、また、大気中の空気との摩擦によって生ずる発熱を低減し、スイングロータ１２０の高速化を図っている。ちなみに、図８乃至図１０に示されるスイングロータ１２０は、シェル１２７の最大外径が３８０mm程度であり、最高回転数が６，０００ｒｐｍ程度であり，最大遠心加速度が５,０００×ｇ程度の性能を有する。これに対し、４，０００ｒｐｍ以下の低速の回転数で回転する遠心分離機では、風損等はあまり問題とならないため、シェル１２７やカバ１２８は取り付けられないことが多い。
【００１０】
また、登録実用新案第２５１７６７４号公報や登録実用新案第２５１７６７５号公報に記載されている遠心分離機では、スイングロータを構成するロータボディの外形を略円盤形状とし、ロータボディの軸心方向へ向かって形成されたバケット収納凹部にバケットを収納するようにし、バケットをバケット収納凹部に倣った形状としている。
【００１１】
より具体的には、略円盤形状をしたロータボディの周面は、ロータボディの半径方向外方へふくらみロータボディの上面と下面をなめらかに結ぶ円弧形状になっている。また、バケットの底面部の外側面も、周面の円弧に一致した円弧形状になっている。従って、ロータボディが回転しているときにはバケットが回動し、バケット収納凹部がバケットによって埋められた状態となり、スイングロータの外形は円盤形状となる。バケットをバケット収納凹部に倣った形状とすることにより、ロータボディの回転中にバケットが収納凹部から突出しないようにして風損低減を図っている。
【００１２】
また、ロータボディの縦断面において、軸線方向から放射方向に流れる流線形の構造とすることによって風損を低減することが図られている。
【００１３】
【特許文献１】
登録実用新案第２５１７６７４号公報（第２頁〜３頁、図１〜図３）
【特許文献２】
登録実用新案第２５１７６７５号公報（第２頁〜３頁、図１〜図３）
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
近年では、遠心分離機を利用して、人体の健康に関する検査、ＤＮＡ、ＲＮＡ関連の諸研究、組織培養分野における様々な実験が盛んに行われるようになり、検査や実験の中間工程で必要となる遠心分離の工程の効率向上、あるいはその費用の低コスト化が求められている。
【００１５】
遠心分離の工程では、同工程で用いられる遠心分離機のロータボディの回転数を上昇させ、試料に与えられる遠心加速度を大きくすることによって目的物の回収率を向上させて、遠心分離工程の効率の向上を図ることができる。また、一度に処理できる検体数を増加することによっても効率の向上が図られる。
【００１６】
低コスト化は、スイングロータが安価であることはもとより、遠心機分離機全体が安価であることによって図られる。遠心分離機が安価であるためには、遠心分離機のスイングロータを構成する部材の少ない省資源形であことが肝要である。
【００１７】
しかし、従来の高速回転するスイングロータ１２０ではシェル１２７やカバ１２８を有し部品点数が多く、コストが増加していた。また、シェル１２７やカバ１２８が大きく、これらを含めたスイングロータ１２０全体が大径化し、慣性モーメントや風損も大であるため、遠心分離機全体の大型化を招いていた。また、慣性モーメントや風損も大であるため、ロータボディ１２１を駆動するモータのパワーアップが必要となり、遠心分離機に設けられる冷却装置も能力アップする必要があり、コストアップを招いていた。
【００１８】
また、登録実用新案第２５１７６７４号公報や登録実用新案第２５１７６７５号公報に記載されている従来の遠心分離機では、略円盤形状をしたロータボディが中実の部材により構成されていたためロータボディが重く、慣性モーメントや風損も大であるため、ロータボディを駆動するモータのパワーアップを余儀なくされていた。また、これに伴い遠心分離機に設けられる冷却装置も能力アップする必要があり、コストアップを招いていた。
【００１９】
また、バケットが箱形になっておらず、箱形の試料容器を使用することができず、試料容器の収納の点で問題があった。
【００２０】
また、従来のロータボディの縦断面において軸線方向から放射方向に流れる流線形とした場合には、この構造を実現するための機械加工が困難であり、また、試料容器が装着され試料容器を保持するバケットを流線形構造としなければならないため、箱状試料容器をバケットに収納するには、外周側にバケットを大きくしなければならず、ロータが大型化する問題があった。
【００２１】
そこで、本発明は、小型、高性能、安価で、且つ低エネルギーで動作させることができる遠心分離機及び当該遠心分離機に設けられるスイングロータを提供することを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、鉛直方向に指向する駆動軸と、スイングロータとを備え、該スイングロータは、対向する一対の面を有する少なくとも１個のバケット収納領域と該駆動軸に接続される駆動軸接続領域とを備え該駆動軸と共に回転可能なロータボディと、該一対の面に軸支されて該ロータボディに対して揺動可能であり開口部を有するバケットとを備え、該ロータボディの静止時には該ロータボディは該開口部が鉛直上方に指向した状態で該バケットを支持し、該ロータボディの回転時には該開口部が水平方向に指向した状態で該バケットを支持して該バケット内に収納された液体試料を遠心分離する遠心分離機において、該ロータボディは、余肉部を備えて該バケット収納領域と該駆動軸接続領域とにより全体として所定の厚さを有し表面及び裏面を有する略円盤形状をなすと共に該余肉部に凹部が形成されたロータボディ本体部と、該ロータボディ本体部と略同一半径を有し該凹部を閉鎖するように該ロータボディ本体部に固定される蓋部材とを有し、該一対の面の該ロータボディの半径方向外方の一端はそれぞれ該ロータボディ本体部の周面に接続され該一対の面の該一端に対する該ロータボディの半径方向内方の他端は接続面によって互いに接続されて該一対の面と該接続面とにより該ロータボディ本体部の外周面から該ロータボディの半径方向内方へ窪んだバケット収納凹部が該バケット収容領域に形成され、該バケットは、互いに対向し該一対の面に軸支される第１軸支面と第２軸支面と、該ロータボディの回転時に該表面と該裏面とにそれぞれ面一となる第１の面と第２の面と、該ロータボディの回転時に該駆動軸から最も離間した位置となる底面と、該底面に対向し該開口部となる開口面とを有し、該バケット収容凹部に収容され、該ロータボディの回転時において該第１軸支面及び該第２軸支面と該底面との接続位置は、該一対の面の該一端にそれぞれ略一致する遠心分離機を提供している。
【００２３】
ここで、該裏面と該表面とはそれぞれ壁部を備え、該壁部は、該接続面の位置よりも該ロータボディの半径方向外方の所定の位置まで延出し、該一対の面と該接続面とによって画成される空間を該一対の面及び該接続面と共に取囲むことが好ましい。
【００２４】
また、該底面は、該周面と同一の曲率を有する曲面をなし、該ロータボディの回転時には、該底面と該周面とにより該ロータボディの外周が円となることが好ましい。
【００２５】
また、本発明は、鉛直方向に指向する駆動軸と、スイングロータとを備え、該スイングロータは、対向する一対の面を有する少なくとも１個のバケット収納領域と該駆動軸に接続される駆動軸接続領域とを備え該駆動軸と共に回転可能なロータボディと、該一対の面に軸支されて該ロータボディに対して揺動可能であり開口部を有するバケットとを備え、該ロータボディの静止時には該ロータボディは該開口部が鉛直上方に指向した状態で該バケットを支持し、該ロータボディの回転時には該開口部が水平方向に指向した状態で該バケットを支持して該バケット内に収納された液体試料を遠心分離する遠心分離機において、該ロータボディは、該駆動軸方向に所定の厚さを有する断面非円形のロータボディ本体部と、該ロータボディ本体部に固着され、該ロータボディ本体部と相まって全体として所定の厚さを有し、表面と裏面とを有する略円盤形状を呈する中空外付け部材とを備える遠心分離機を提供している。
【００２６】
ここで、該一対の面の該ロータボディの半径方向外方の一端はそれぞれ該ロータボディ本体部の周面に接続され該一対の面の該一端に対する該ロータボディの半径方向内方の他端は接続面によって互いに接続されて該一対の面と該接続面とにより該ロータボディ本体部の外周面から該ロータボディの半径方向内方へ窪んだバケット収納凹部が該バケット収容領域に形成され、該バケットは、互いに対向し該一対の面に軸支される第１軸支面と第２軸支面と、該ロータボディの回転時に該表面と該裏面とにそれぞれ面一となる第１の面と第２の面と、該ロータボディの回転時に該駆動軸から最も離間した位置となる底面と、該底面に対向し該開口部となる開口面とを有し、該バケット収容凹部に収容され、該ロータボディの回転時において該第１軸支面及び該第２軸支面と該底面との接続位置は、該一対の面の該一端にそれぞれ略一致することが好ましい。
【００２７】
また、該裏面と該表面とはそれぞれ壁部を備え、該壁部は、該接続面の位置よりも該ロータボディの半径方向外方の所定の位置まで延出し、該一対の面と該接続面とによって画成される空間を該一対の面及び該接続面と共に取囲むことが好ましい。
【００２８】
また、該底面は、該周面と同一の曲率を有する曲面をなし、該ロータボディの回転時には、該底面と該周面とにより該ロータボディの外周が円となることが好ましい。
【００２９】
また、本発明は、対向する一対の面を有する少なくとも１個のバケット収納領域と鉛直方向に指向する遠心分離機の駆動軸に接続される駆動軸接続領域とを備え該駆動軸と共に回転可能なロータボディと、該一対の面に軸支されて該ロータボディに対して揺動可能であり開口部を有するバケットとを備え、該ロータボディの静止時には該ロータボディは該開口部が鉛直上方に指向した状態で該バケットを支持し、該ロータボディの回転時には該開口部が水平方向に指向した状態で該バケットを支持して該バケット内に収納された液体試料を遠心分離する遠心分離機用スイングロ−タにおいて、該ロータボディは、余肉部を備えて該バケット収納領域と該駆動軸接続領域とにより全体として所定の厚さを有し表面と裏面とを有する略円盤形状をなすと共に該余肉部に凹部が形成されたロータボディ本体部と、該ロータボディ本体部と略同一半径を有し該凹部を閉鎖するように該ロータボディ本体部に固定される蓋部材とを有し、該一対の面の該ロータボディの半径方向外方の一端はそれぞれ該ロータボディ本体部の周面に接続され該一対の面の該一端に対する該ロータボディの半径方向内方の他端は接続面によって互いに接続されて該一対の面と該接続面とにより該ロータボディ本体部の外周面から該ロータボディの半径方向内方へ窪んだバケット収納凹部が該バケット収容領域に形成され、該バケットは、互いに対向し該一対の面に軸支される第１軸支面と第２軸支面と、該ロータボディの回転時に該表面と該裏面とにそれぞれ面一となる第１の面と第２の面と、該ロータボディの回転時に該駆動軸から最も離間した位置となる底面と、該底面に対向し該開口部となる開口面とを有し、該バケット収容凹部に収容され、該ロータボディの回転時において該第１軸支面及び該第２軸支面と該底面との接続位置は、該一対の面の該一端にそれぞれ略一致する遠心分離機用スイングロータを提供している。
【００３０】
ここで、該裏面と該表面とはそれぞれ壁部を備え、該壁部は、該接続面の位置よりも該ロータボディの半径方向外方の所定の位置まで延出し、該一対の面と該接続面とによって画成される空間を該一対の面及び該接続面と共に取囲むことが好ましい。
【００３１】
また、該底面は、該周面と同一の曲率を有する曲面をなし、該ロータボディの回転時には、該底面と該周面とにより該ロータボディの外周が円となることが好ましい。
【００３２】
また、本発明は、対向する一対の面を有する少なくとも１個のバケット収納領域と鉛直方向に指向する遠心分離機の駆動軸に接続される駆動軸接続領域とを備え該駆動軸と共に回転可能なロータボディと、該一対の面に軸支されて該ロータボディに対して揺動可能であり、開口部を有するバケットとを備え、該ロータボディの静止時には該ロータボディは該開口部が鉛直上方に指向した状態で該バケットを支持し、該ロータボディの回転時には該開口部が水平方向に指向した状態で該バケットを支持して該バケット内に収納された液体試料を遠心分離する遠心分離機用スイングロ−タにおいて、該ロータボディは、該駆動軸方向に所定の厚さを有する断面非円形のロータボディ本体部と、該ロータボディ本体部に固着され、該ロータボディ本体部と相まって全体として所定の厚さを有し、表面と裏面とを有する略円盤形状を呈する中空外付け部材とを備える遠心分離機用スイングロータを提供している。
【００３３】
ここで、該一対の面の該ロータボディの半径方向外方の一端はそれぞれ該ロータボディ本体部の周面に接続され該一対の面の該一端に対する該ロータボディの半径方向内方の他端は接続面によって互いに接続されて該一対の面と該接続面とにより該ロータボディ本体部の外周面から該ロータボディの半径方向内方へ窪んだバケット収納凹部が該バケット収容領域に形成され、該バケットは、互いに対向し該一対の面に軸支される第１軸支面と第２軸支面と、該ロータボディの回転時に該表面と該裏面とにそれぞれ面一となる第１の面と第２の面と、該ロータボディの回転時に該駆動軸から最も離間した位置となる底面と、該底面に対向し該開口部となる開口面とを有し、該バケット収容凹部に収容され、該ロータボディの回転時において該第１軸支面及び該第２軸支面と該底面との接続位置は、該一対の面の該一端にそれぞれ略一致することが好ましい。
【００３４】
また、該裏面と該表面とはそれぞれ壁部を備え、該壁部は、該接続面の位置よりも該ロータボディの半径方向外方の所定の位置まで延出し、該一対の面と該接続面とによって画成される空間を該一対の面及び該接続面と共に取囲むことが好ましい。
【００３５】
また、該底面は、該周面と同一の曲率を有する曲面をなし、該ロータボディの回転時には、該底面と該周面とにより該ロータボディの外周が円となることが好ましい。
【００３６】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施の形態による遠心分離機、及び遠心分離機用スイングロータについて図１乃至図３に基づき説明する。図１に示されるように、遠心分離機１は、底面にキャスター１１が設けられた略箱形の本体フレーム１２を備えている。本体フレーム１２内には、モータ１３が駆動部支持ダンパ１７を介して、本体フレーム１２に固定されている。本体フレーム１２の上面には開口部１２ａが形成され、また、開口部１２ａを塞ぐためのドア１４が設けられている。
【００３７】
開口部１２ａのすぐ内側の位置には、有底筒状の断熱部材１５が配置されており、断熱部材１５の内周面には、内周面によって画成される遠心室を冷却するための冷媒管１６が配置されている。断熱部材１５の底部の中央の位置には開口１５ａが形成されており、この開口１５ａ内の空間にモータ１３のエンドブラケット１３Ａが挿通配置されている。
【００３８】
エンドブラケット１３Ａの中央の位置には、鉛直方向に指向する駆動軸１３Ｂが設けられている。駆動軸１３Ｂには、遠心分離機用スイングロータ２０が駆動軸１３Ｂと一体回転可能に設けられており、駆動軸１３Ｂが回転することによって遠心分離機用スイングロータ２０が回転するように構成されている。遠心分離機用スイングロータ２０には、後述のようにバケット２２が設けられているが、ドア１４が開かれた状態のときに、図示せぬロボットが、このバケット２２に液体試料の注入された遠心管等を、アダプタ２４（図２）を介してセットしたり取外したりすることができるように構成されている。本体フレーム１２の内部には、冷媒管１６に冷媒を供給し循環するための図示せぬ冷却器が設けられており、遠心室内の遠心分離機用スイングロータ２０は、常に所定の温度、例えば４℃に維持される。
【００３９】
遠心分離機用スイングロータ２０は、図２乃至図３に示されるように、アルミニウム合金又はステンレス鋼からなるロータボディ２１及びバケット２２を備える。ロータボディ２１はロータボディ本体部２１Ａと蓋部材２１Ｂ（図３）とを備える。ロータボディ本体部２１Ａはバケット収納領域２１Ｃと駆動軸接続領域２１Ｄと余肉部２１Ｅとを備え、全体として所定の厚さを有し、表面２１Ｆと裏面２１Ｇとを有する略円盤形状をなす。蓋部材２１Ｂはロータボディ２１の裏面２１Ｇをなす。ロータボディ本体部２１Ａの周面２１Ｈは、図２に示される断面視では、円弧状ではなく直線状（平面）になっており、周面２１Ｈと表面２１Ｆとは垂直に接続されている。
【００４０】
駆動軸接続領域２１Ｄは、ロータボディ本体部２１Ａの中心の部分によって構成され、軸心方向に貫通する貫通孔２１ａが形成されている。貫通孔２１ａには、図１に示されるように駆動軸１３Ｂが貫通しており、駆動軸接続領域２１Ｄにおいて駆動軸１３Ｂとロータボディ本体部２１Ａとが、互いに回転不能且つ移動不能に接続されている。バケット収納領域２１Ｃは、ロータボディ本体部２１Ａの周面２１Ｈから半径方向内方へ向けて窪んだ２つのバケット収納凹部２１ｂ、２１ｂの形成された、ロータボディ本体部２１Ａの一部によって構成されている。
【００４１】
バケット収納凹部２１ｂ、２１ｂは、図２に示されるように、駆動軸接続位置の貫通孔２１ａを挟んでロータボディ本体部２１Ａの直径方向の対向する位置に形成されている。バケット収納凹部２１ｂ、２１ｂは、バケット収納領域２１Ｃに設けられた対向する一対の面２１Ｉ、２１Ｉ、２１Ｉ、２１Ｉと、これら一対の面２１Ｉ、２１Ｉ、２１Ｉ、２１Ｉを互いに接続する接続面２１Ｊ、２１Ｊとによって画成されている。
【００４２】
より具体的には、一対の面２１Ｉ、２１Ｉは、それぞれ互いに平行であり、一対の面２１Ｉ、２１Ｉの中間位置を通る仮想直線は、貫通孔２１ａの軸心を通る位置関係にある。一対の面２１Ｉ、２１Ｉの一端２１Ｋであってロータボディ２１の半径方向外方の位置、即ち、一対の面２１Ｉ、２１Ｉの貫通孔２１ａから最も離間した位置は、それぞれロータボディ本体部２１Ａの周面２１Ｈに接続されている。一対の面２１Ｉ、２１Ｉの他端２１Ｌ、即ち、貫通孔２１ａに最も近い位置は、それぞれ接続面に接続されており、バケット収納凹部２１ｂ、２１ｂは、図２に示されるように、平面視では略コの字形状をなす。
【００４３】
バケット収納領域２１Ｃに形成されたバケット収納凹部２１ｂには、バケット２２が設けられている。バケット収納領域２１Ｃはロータボディ本体部２１Ａに２つ設けられているため、バケット２２も１つのロータボディ２１について計２つ設けられている。バケット２２には、液体試料が注入された図示せぬ遠心管やマイクロプレート２３が、アダプタ２４を介してセット可能になっている。遠心管やマイクロプレート２３上に注入される液体試料は、血液成分や培養液あるいはＤＮＡ等である。
【００４４】
バケット２２は、略直方体形状をなしており、第１軸支面２２Ａと第２軸支面２２Ｂと底面２２Ｃと開口面２２Ｄと第１の面２２Ｅと第２の面２２Ｆとを有する。開口面２２Ｄは面全体が開口部をなし、底面２２Ｃは開口面２２Ｄに対向する。第１軸支面２２Ａと第２軸支面２２Ｂとは互いに対向し、第１の面２２Ｅと第２の面２２Ｆとは互いに対向する。第１軸支面２２Ａ、第２軸支面２２Ｂ、第１の面２２Ｅ、及び第２の面２２Ｆは、略直方体形状をなすバケット２２の側面をなす。第１の面２２Ｅと第２の面２２Ｆとによって規定されるバケット２２の厚さは、ロータボディ本体部２１Ａの厚さと同一である。第１軸支面２２Ａ、第２軸支面２２Ｂ、底面２２Ｃ、第１の面２２Ｅ、及び第２の面２２Ｆは、それぞれ内側面、外側面共に平面になっている。
【００４５】
第１軸支面２２Ａ、第２軸支面２２Ｂは、それぞれバケット収納領域２１Ｃの一対の面２１Ｉ、２１Ｉに対向しており、且つ平行の位置関係をなす。第１軸支面２２Ａと第２軸支面２２Ｂには、ピン２５が設けられている。ピン２５は、図２に示されるように、第１軸支面２２Ａ、第２軸支面２２Ｂからそれぞれ離間する方向へ、バケット収納領域２１Ｃを貫通してロータボディ本体部２１Ａの周面２１Ｈに至るまで延出しており、ピン固定ネジ２５Ａによってロータボディ本体部２１Ａに対してピン２５の軸方向に移動不能に取付けられている。ピン２５がバケット収納領域２１Ｃの一対の面２１Ｉ、２１Ｉによって支持されることによって、バケット２２は一対の面２１Ｉ、２１Ｉにより揺動自在に軸支されている。
【００４６】
従って、ロータボディ２１が回転しているときには、遠心力によってバケット２２がロータボディ２１に対して回動し、バケット２２の底面２２Ｃがロータボディ２１の回転軸からもっとも離間した位置となり、開口面２２Ｄが回転軸の方向、即ち水平方向に指向する。このとき、第１の面２２Ｅと第２の面２２Ｆとによって規定されるバケット２２の厚さは、ロータボディ本体部２１Ａの厚さと同一であるため、第１の面２２Ｅ、第２の面２２Ｆは、図３の左側に示されるように、それぞれロータボディ２１の表面２１Ｆ、裏面２１Ｇとそれぞれ面一となる。このため、ロータボディ２１の回転時には、ロータボディ２１の表面２１Ｆ、裏面２１Ｇからバケット２２の第１の面２２Ｅ、第２の面２２Ｆが飛び出したり、凹んだりした状態とはならない。
【００４７】
また、底面２２Ｃと開口面２２Ｄとによって規定されるバケット２２の高さは所定の値を有しており、ロータボディ２１の回転時に、バケット２２における第１軸支面２２Ａ及び第２軸支面２２Ｂと底面２２Ｃとの接続位置が、図２の左側に示されるように、一対の面２１Ｉ、２１Ｉの一端２１Ｋ、即ち、一対の面２１Ｉ、２１Ｉとロータボディ本体部２１Ａの周面２１Ｈとの接続位置にそれぞれ略一致するように構成されている。このため、ロータボディ２１の回転時には、ロータボディ２１の周面２１Ｈからバケット２２の底面２２Ｃが飛び出したり、凹んだりした状態とはならず、ロータボディ２１の周面２１Ｈとバケット２２の底面２２Ｃとの間における風損を低減することができる。ロータボディ２１が静止しているときには、遠心力を受けずに重力に従いバケット２２が回動し、バケット２２の底面２２Ｃが鉛直方向の最も下の位置となり、開口面２２Ｄが鉛直上方に指向する。
【００４８】
余肉部２１Ｅは、ロータボディ本体部２１Ａのうちの駆動軸接続領域２１Ｄとバケット収納領域２１Ｃとを除いた部分によって構成される。より具体的には、図２に示されるロータボディ２１の上端寄りの部分及び下端寄りの部分である。余肉部２１Ｅには凹部２１ｃが形成されている。凹部２１ｃは、図３に示されるように、ロータボディ本体部２１Ａの裏面２１Ｇ相当位置から表面２１Ｆ相当位置へ向かって窪んで形成されており、ロータボディ本体部２１Ａの裏面２１Ｇ相当位置に開口する開口部２１ｄが形成されている。
【００４９】
蓋部材２１Ｂは、ロータボディ本体部２１Ａの裏面２１Ｇ相当位置に固着されている。蓋部材２１Ｂは、ロータボディ２１の表面２１Ｆ形状と同一の板状をしており、固定ねじ２６によって裏面２１Ｇ全体に固着され、且つ凹部２１ｃの開口部２１ｄを覆い閉鎖する。従って、ロータボディ２１の外観からは凹部２１ｃの存在が分からないようになっている。
【００５０】
ロータボディ２１が全体として略円盤形状とされ、余肉部２１Ｅに凹部２１ｃが形成されて余肉部２１Ｅが減肉されているため、ロータボディ２１を空気抵抗（風損）の少ない形状とすることができ、回転騒音を最小限とすることができる。更に、ロータボディ２１の軽量化を図ることができ、慣性モーメントの低減を図ることができる。このため、少ないパワーでモータ１３を駆動させてロータボディ２１を回転させることができ、遠心分離機１に設けられる図示せぬ冷却装置も小型化することができ、遠心分離機１のコスト低減を図ることができる。
【００５１】
また、ロータボディ２１の軽量化や慣性モーメントの低減は、遠心分離機１の取扱操作性の向上や、ロータボディ２１の加速時間、減速時間の短縮に大きく寄与する。また、駆動軸１３Ｂを支承するための図示せぬボールベアリングが遠心分離機１には設けられているが、ロータボディ２１の軽量化は、このボールベアリングへの負荷の低減をもたらし、ボールベアリングを長寿命化することができる。また、ボールベアリングに求められる性能をそれほど高いものとせずに済み、原価の低減を図ることができる。
【００５２】
また、第１の面２２Ｅと第２の面２２Ｆとによって規定されるバケット２２の厚さは、ロータボディ本体部２１Ａの厚さと同一であるため、ロータボディ２１の回転時には、第１の面２２Ｅ、第２の面２２Ｆはそれぞれロータボディ２１の表面２１Ｆ、裏面２１Ｇとそれぞれ面一とすることができ、ロータボディ２１の表面２１Ｆ、裏面２１Ｇにおける風損を少なくすることができる。
【００５３】
次に、第２の実施の形態による遠心分離機及び遠心分離機用スイングロータについて、図４乃至図５に基づき説明する。第２の実施の形態による遠心分離機に設けられる遠心分離機用スイングロータ３０は、ロータボディ３１が、駆動軸接続領域３１Ｄとバケット収納領域３１Ｃとからなるロータボディ本体部３１Ａと、中空外付け部材３１Ｅとによって構成されている点で、第１の実施の形態による遠心分離機１に設けられる遠心分離機用スイングロータ２０とは異なる。
【００５４】
図４に示されるように、ロータボディ本体部３１Ａは、略Ｈ形状をしており、その中央の部分は、中心位置に貫通孔２１ａの形成された駆動軸接続領域３１Ｄをなす。ロータボディ本体部３１Ａの一部であって駆動軸接続領域３１Ｄ以外の部分、即ち、ロータボディ３１の外形を略Ｈ形状としている４つの突出部３１Ｍは、２つで１セットとなって１つのバケット収納領域３１Ｃをなし、計２つのバケット収納領域３１Ｃ、３１Ｃを構成する。１つのバケット収納領域３１Ｃにおいて、突出部３１Ｍ、３１Ｍ同士が相対向している側面は対向する一対の面２１Ｉ、２１Ｉをなしている。一対の面２１Ｉ、２１Ｉどうしが接続面２１Ｊによって接続されており、また、バケット収納領域３１Ｃにバケット２２が収納されていることは、第１の実施の形態による遠心分離機１に設けられる遠心分離機用スイングロータ２０のロータボディ２１と同様である。
【００５５】
略Ｈ字形状をなすロータボディ本体部３１Ａの両サイド、即ち、図４に示されるロータボディ本体部３１Ａの上側と下側の部分には、中空外付け部材３１Ｅが設けられている。中空外付け部材３１Ｅは、内部が中空であり、プラスチック又はアルミニウム合金からなる軽量部材である。
【００５６】
中空外付け部材３１Ｅは、図４に示される平面視では、外形が円の一部をなす円弧形状をなしており、固定ねじ３６によってロータボディ本体部３１Ａに固定されている。なお、固定ネジ３６は、中空外付け部材３１Ｅに形成された貫通孔３１ｅ（図５）から中空外付け部材３１Ｅ内に挿入される。
【００５７】
貫通孔２１ａの指向する方向における中空外付け部材３１Ｅの厚さは、ロータボディ本体３１Ａの厚さと同一である。従って、中空外付け部材３１Ｅがロータボディ本体部３１Ａに固定されている状態のロータボディ３１の外観は、略円盤形状をなす。軽量の中空外付け部材３１Ｅを用いて、ロータボディ３１の外観を略円盤形状としたため、ロータボディ３１を大幅に軽量化することができ、第１の実施の形態におけるロータボディ２１の軽量化の効果を、より傑出したものとすることができる。
【００５８】
次に、第３の実施の形態による遠心分離機及び遠心分離機用スイングロータについて、図６乃至図７に基づき説明する。第３の実施の形態による遠心分離機に設けられる遠心分離機用スイングロータ４０は、ロータボディ４１の表面４１Ｆ、裏面４１Ｇにそれぞれ壁部４１Ｎ、４１Ｎが設けられている点、及び、バケット４２の底面４２Ｃの形状が異なる点において、第１、第２の実施の形態による遠心分離機に設けられる遠心分離機用スイングロータ２０、３０とは異なる。
【００５９】
バケット４２の底面４２Ｃの内側面４２Ｇは、第１の実施の形態におけるバケット２２の底面２２Ｃの内側面と同様に平面であるが、外側面４２Ｈは曲面になっている。外側面４２Ｈの曲率は、貫通孔２１ａの指向する方向に垂直の面で切った断面では、図６に示されるようにロータボディ本体部４１Ａの周面４１Ｈの曲率と同一である。従って、ロータボディ４１の回転時には、ロータボディ４１の周面４１Ｈとバケット４２の底面４２Ｃの外側面４２Ｈとで形作られる外形は、凹凸のない円盤形状をなし、貫通孔２１ａに垂直の面で切った断面では円をなす。
【００６０】
このため、バケット４２の底面４２Ｃと、ロータボディ４１の周面４１Ｈとの間における風損を減らすことができ、第１の実施の形態における風損の低減による効果を、より傑出したものとすることができる。
【００６１】
ロータボディ４１の表面４１Ｆ、裏面４１Ｇには壁部４１Ｎ、４１Ｎが設けられている。壁部４１Ｎは、図７に示されるように、接続面２１Ｊが設けられている位置からロータボディ４１の半径方向外方の所定の位置まで延出している。従って、壁部４１Ｎは、一対の面２１Ｉ、２１Ｉと接続面２１Ｊとによって画成される空間を、一対の面２１Ｉ、２１Ｉ及び接続面２１Ｊと共に取囲んでいる。壁部４１Ｎが延出する所定の位置は、図７に示されるように、バケット４２の開口面４２Ｄの軌跡Ａにまでは至らない位置であり、バケット４２が揺動しているときに壁部４１Ｎに接触しないように構成されている。
【００６２】
一対の面２１Ｉ、２１Ｉと接続面２１Ｊによって規定される空間は、図６乃至図７に示されるように、ロータボディ４１の表面４１Ｆ、裏面４１Ｇに開口しているが、ロータボディ４１の表面４１Ｆ、裏面４１Ｇに壁部４１Ｎが設けられているため、当該開口している部分の面積を小さくすることができる。このため、開口する部分における風損を低減することができ、ロータボディ４１の回転により発生する騒音を低減することができる。
【００６３】
本発明による遠心分離機及び遠心分離機用スイングロータは、上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変形や改良が可能である。例えば本実施の形態では、ロータボディ２１、３１、４１、バケット２２、４２は、それぞれアルミニウム合金又はステンレス鋼によって構成されたが、強度的に許されるのであれば、プラスチック材料や複合材料によって構成されてもよい。
【００６４】
また、第１の実施の形態による遠心分離機用スイングロータ２０では、凹部２１ｃは、ロータボディ本体部２１Ａの裏面２１Ｇ相当位置から表面２１Ｆ相当位置へ向かって窪んでいたが、表面相当位置から裏面相当位置へ向かって窪んで形成されてもよい。この場合には、蓋部材をロータボディ本体の表面相当位置に固着させるようにすればよい。
【００６５】
また、第３の実施の形態では、ロータボディ４１の表面４１Ｆと裏面４１Ｇとに壁部４１Ｎが設けられている点、及び、バケット４２の底面４２Ｃの外側面４２Ｇが曲面とされている点の計２点で第２の実施の形態とは異なっていたが、何れか一点のみにおいて異なるようにしてもよい。また、第１の実施の形態による遠心分離用スイングロータ２０においてこのような壁部を設けたり、また、バケットの底面の外側面を曲面としたりしてもよい。
【００６６】
【発明の効果】
請求項１、８記載の遠心分離機及び遠心分離機用スイングロータによれば、ロータボディは、余肉部を備えてバケット収納領域と駆動軸接続領域とにより全体として略円盤形状をなし、余肉部に凹部が形成されたロータボディ本体部と、ロータボディ本体部と略同一半径を有し凹部を閉鎖するようにロータボディ本体部に固定される蓋部材とを有しているため、スイングロータにシェルやカバを設けずに、高速回転時における風損や回転騒音を低減することができる。このため、安価で高性能の遠心機およびスイングロータを提供することができる。
【００６７】
また、ロータボディ自体の軽量化を図ることができるため、ロータボディの慣性モーメントの低減を図ることができる。また、少ないパワーでロータボディを駆動することができ、遠心分離機に設けられる冷却装置も小型とすることができ、遠心分離機のコスト低減を図ることができる。
【００６８】
また、ロータボディの軽量化や慣性モーメントの低減を図ることができるため、遠心分離機の取扱操作性を向上させることができ、ロータボディの加速時間、減速時間を大幅に短縮することができる。
【００６９】
また、駆動軸を支承するためのボールベアリングへの負荷を低減することができ、ボールベアリングを長寿命化することができる。また、ボールベアリングに求められる性能をそれほど高いものとせずに済み、原価の低減を図ることができる。
【００７０】
また、シェルやカバによってロータボディが覆われていないため、バケットへのマイクロプレート等のセットや取り外しを、ロボットが容易に行うことができる。
【００７１】
また、ロータボディの回転時において第１軸支面及び第２軸支面と底面との接続位置は、一対の面の一端にそれぞれ略一致するため、ロータボディの回転時に、ロータボディの周面からバケットの底面が飛び出したり凹んだりした状態とはならず、ロータボディの周面とバケットの底面との間における風損を低減することができる。
【００７２】
また、第１の面と第２の面とは、ロータボディの回転時に表面と裏面とにそれぞれ面一となるため、ロータボディの回転時に、ロータボディの表面、裏面における風損を少なくすることができる。
【００７３】
請求項２、６、９、１３記載の遠心分離機及び遠心分離機用スイングロータによれば、裏面と表面とはそれぞれ壁部を備え、壁部は、接続面の位置よりもロータボディの半径方向外方の所定の位置まで延出し、一対の面と接続面とによって画成される空間を一対の面及び接続面と共に取囲んでいるため、当該空間がロータボディの表面、裏面に開口する部分の面積を小さくすることができる。このため、開口する部分における風損を低減することができ、ロータボディの回転により発生する騒音を低減することができる。
【００７４】
請求項３、７、１０、１４記載の遠心分離機及び遠心分離機用スイングロータによれば、底面は、周面と同一の曲率を有する曲面をなし、ロータボディの回転時には、底面と周面とによりロータボディの外周が円となるため、バケットの底面とロータボディの周面との間における風損を減らすことができる。
【００７５】
請求項４、１１記載の遠心分離機及び遠心分離機用スイングロータによれば、ロータボディは、駆動軸方向に所定の厚さを有する断面非円形のロータボディ本体部と、ロータボディ本体部に固着され、ロータボディ本体部と相まって全体として所定の厚さを有し、表面と裏面とを有する略円盤形状を呈する中空外付け部材とを備えるため、ロータボディを大幅に軽量化することができる。
【００７６】
また、シェルやカバによってロータボディが覆われていないため、バケットへのマイクロプレート等のセットや取り外しを、ロボットが容易に行うことができる。
【００７７】
請求項５、１２記載の遠心分離機及び遠心分離機用スイングロータによれば、ロータボディの回転時において第１軸支面及び第２軸支面と底面との接続位置は、一対の面の一端にそれぞれ略一致するため、ロータボディの回転時に、ロータボディの周面からバケットの底面が飛び出したり凹んだりした状態とはならず、ロータボディの周面とバケットの底面との間における風損を低減することができる。
【００７８】
また、第１の面と第２の面とは、ロータボディの回転時に表面と裏面とにそれぞれ面一となるため、ロータボディの回転時に、ロータボディの表面、裏面における風損を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施の形態による遠心分離機を示す側面部分断面図。
【図２】 本発明の第１の実施の形態による遠心分離機に設けられるスイングロータを示す平面部分断面図であり、左半分がスイングロータの回転している状態を示し、右半分が停止している状態を示す。
【図３】 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図。
【図４】 本発明の第２の実施の形態による遠心分離機に設けられるスイングロータを示す平面部分断面図であり、左半分がスイングロータの回転している状態を示し、右半分が停止している状態を示す。
【図５】 図４のＶ−Ｖ線に沿った断面図。
【図６】 本発明の第３の実施の形態による遠心分離機に設けられるスイングロータを示す平面部分断面図であり、左半分がスイングロータの回転している状態を示し、右半分が停止している状態を示す。
【図７】 図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った断面図。
【図８】 従来のスイングロ−タのシェルの上部及びカバが取外された様子を示す斜視図。
【図９】 従来のスイングロ−タの断面図であり、右半分がスイングロータの回転している状態を示し、左半分が停止している状態を示す。
【図１０】 従来のスイングロ−タのシェルの上部及びカバが取外された様子を示す平面部分断面図であり、右半分がスイングロータの回転している状態を示し、左半分が停止している状態を示す。
【符号の説明】
１・・・遠心分離機 １３Ｂ・・・駆動軸 ２０・・・スイングロータ ２１・・・ロータボディ ２１Ｂ・・・蓋部材 ２１Ｃ・・・バケット収納領域 ２１ｃ・・・凹部 ２１Ｄ・・・駆動軸接続領域 ２１Ｅ・・・余肉部 ２１F・・・表面 ２１Ｇ・・・裏面 ２１Ｈ・・・周面 ２１Ｉ・・・一対の面 ２１Ｊ・・・接続面 ２１Ｋ・・・一端 ２１Ｌ・・・他端 ２２・・・バケット ２２Ａ・・・第１軸支面 ２２Ｂ・・・第２軸支面 ２２Ｃ・・・底面 ２２Ｄ・・・開口面 ２２Ｅ・・・第１の面 ２２Ｆ・・・第２の面 ４１Ｎ・・・壁部
【発明の属する技術分野】
本発明は遠心分離機及び遠心分離機用スイングロータに関し、特に、医学、薬学、遺伝子工学等の分野で使用され、空気中で回転される遠心分離機及び遠心分離機用スイングロータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
医学、薬学等の分野で用いられる遠心分離機はスイングロータを備えており、スイングロータは回転可能なロータボディを有している。図８乃至図１０に示されるように、スイングロータ１２０のロータボディ１２１は略Ｈ形状をしており、その中心部分は、駆動軸１１３Ｂに対して回転不能に固定されている。駆動軸１１３Ｂは鉛直方向に指向し、図示せぬモータの出力軸に駆動連結されており、図示せぬモータが駆動することによってロータボディ１２１が回転するように構成されている。
【０００３】
ロータボディの外形を略Ｈ形状とする４つの突出部１３１Ｍ、１３１Ｍ、１３１Ｍ、１３１Ｍは、２つで１セットとなり１つのバケット収納領域１２１Ｃをなし、計２つのバケット収納領域１２１Ｃ、１２１Ｃを構成する。１つのバケット収納領域１２１Ｃにおいて相対向する突出部１３１Ｍ、１３１Ｍの側面は、対向する一対の面１２１Ｉ、１２１Ｉをなす。
【０００４】
２つのバケット収納領域１２１Ｃ、１２１Ｃには、それぞれバケット１２２が１つずつ設けられている。バケット１２２は、底面部１２２Ｃと、底面部１２２Ｃから垂直に延出する４つの側面部１２２Ａ、１２２Ｂ、１２２Ｅ、１２２Ｆとを有しており、これらは２つずつが互いに対向し平行の位置関係にある。底面部１２２Ｃと接続されている４つの側面部１２２Ａ、１２２Ｂ、１２２Ｅ、１２２Ｆの一端に対する他端は、バケットの開口部１２２Ｄをなす。互いに対向する一対の側面部１２２Ａ、１２２Ｂには、それぞれ側面部１２２Ａ、１２２Ｂから離間する方向へ延出するピン１２５が設けられており、ピン１２５が一対の面１２１Ｉ、１２１Ｉによって支持されて、バケット１２２はロータボディ１２１に対して揺動自在に軸支される。
【０００５】
バケット１２２には、液体試料が注入された図示せぬ遠心管や、上面に液体試料を注入するための多数の凹状穴が縦横整然と設けられた図示せぬ箱状の試料容器（以下「マイクロプレート」という）が、アダプタ１２４を介してセット可能になっている。ここで、遠心管やマイクロプレート上に注入される液体試料は、血液成分や培養液あるいはＤＮＡ等である。
【０００６】
バケット１２２は、ロータボディ１２１に対して揺動自在であるため、ロータボディ１２１が回転しているときには、遠心力によってバケット１２２がロータボディ１２１に対して回動し、バケット１２２の底面部１２２Ｃがロータボディ１２１の駆動軸１１３Ｂからもっとも離間した位置となり、開口部１２２Ｄが駆動軸１１３Ｂの方向、即ち水平方向に指向する。このとき、図９の右側に示されるように、バケット１２２の一部、即ち、底面部１２２Ｃの一部等がロータボディ１２１の表面１２１Ｆ及び裏面１２１Ｇから鉛直上下方向に突出した状態となっている。ロータボディ１２１が静止しているときには、遠心力を受けずに重力に従いバケット１２２が回動し、バケット１２２の底面部１２２Ｃが鉛直方向の最も下の位置となり、開口部１２２Ｄが鉛直上方に指向する。
【０００７】
ロータボディ１２１は、一般に真空中ではなく空気中で回転させられる。このため、ロータボディ１２１の回転速度が速い場合には、ロータボディ１２１の表面１２１Ｆ及び裏面１２１Ｇから突出するバケット１２２の底面部１２２Ｃの部分が空気抵抗（風損）を受け、このため、回転数を高くすることができなかったり、回転騒音が大きかったり、また、大気中の空気との摩擦によって発熱が生じたりすることがある。
【０００８】
そこで、高速で回転して遠心分離を行う遠心分離機の場合には、図８乃至図１０に示されるように、ロータボディ１２１を円形のシェル１２７及びカバ１２８で覆う構成とし、全体としてスイングロータ１２０が構成される。なお、図８及び図１０では、説明の都合上、シェル１２７の上面及びカバ１２８を取り除いて、シェル１２７内部にあるロータボディ１２１等を見やすくしてある。
【０００９】
シェル１２７やカバ１２８でロータボディ１２１を覆う構成とすることによって、ロータボディ１２１やバケット１２２を大気から隔離し、風損や回転騒音の低減を図り、また、大気中の空気との摩擦によって生ずる発熱を低減し、スイングロータ１２０の高速化を図っている。ちなみに、図８乃至図１０に示されるスイングロータ１２０は、シェル１２７の最大外径が３８０mm程度であり、最高回転数が６，０００ｒｐｍ程度であり，最大遠心加速度が５,０００×ｇ程度の性能を有する。これに対し、４，０００ｒｐｍ以下の低速の回転数で回転する遠心分離機では、風損等はあまり問題とならないため、シェル１２７やカバ１２８は取り付けられないことが多い。
【００１０】
また、登録実用新案第２５１７６７４号公報や登録実用新案第２５１７６７５号公報に記載されている遠心分離機では、スイングロータを構成するロータボディの外形を略円盤形状とし、ロータボディの軸心方向へ向かって形成されたバケット収納凹部にバケットを収納するようにし、バケットをバケット収納凹部に倣った形状としている。
【００１１】
より具体的には、略円盤形状をしたロータボディの周面は、ロータボディの半径方向外方へふくらみロータボディの上面と下面をなめらかに結ぶ円弧形状になっている。また、バケットの底面部の外側面も、周面の円弧に一致した円弧形状になっている。従って、ロータボディが回転しているときにはバケットが回動し、バケット収納凹部がバケットによって埋められた状態となり、スイングロータの外形は円盤形状となる。バケットをバケット収納凹部に倣った形状とすることにより、ロータボディの回転中にバケットが収納凹部から突出しないようにして風損低減を図っている。
【００１２】
また、ロータボディの縦断面において、軸線方向から放射方向に流れる流線形の構造とすることによって風損を低減することが図られている。
【００１３】
【特許文献１】
登録実用新案第２５１７６７４号公報（第２頁〜３頁、図１〜図３）
【特許文献２】
登録実用新案第２５１７６７５号公報（第２頁〜３頁、図１〜図３）
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
近年では、遠心分離機を利用して、人体の健康に関する検査、ＤＮＡ、ＲＮＡ関連の諸研究、組織培養分野における様々な実験が盛んに行われるようになり、検査や実験の中間工程で必要となる遠心分離の工程の効率向上、あるいはその費用の低コスト化が求められている。
【００１５】
遠心分離の工程では、同工程で用いられる遠心分離機のロータボディの回転数を上昇させ、試料に与えられる遠心加速度を大きくすることによって目的物の回収率を向上させて、遠心分離工程の効率の向上を図ることができる。また、一度に処理できる検体数を増加することによっても効率の向上が図られる。
【００１６】
低コスト化は、スイングロータが安価であることはもとより、遠心機分離機全体が安価であることによって図られる。遠心分離機が安価であるためには、遠心分離機のスイングロータを構成する部材の少ない省資源形であことが肝要である。
【００１７】
しかし、従来の高速回転するスイングロータ１２０ではシェル１２７やカバ１２８を有し部品点数が多く、コストが増加していた。また、シェル１２７やカバ１２８が大きく、これらを含めたスイングロータ１２０全体が大径化し、慣性モーメントや風損も大であるため、遠心分離機全体の大型化を招いていた。また、慣性モーメントや風損も大であるため、ロータボディ１２１を駆動するモータのパワーアップが必要となり、遠心分離機に設けられる冷却装置も能力アップする必要があり、コストアップを招いていた。
【００１８】
また、登録実用新案第２５１７６７４号公報や登録実用新案第２５１７６７５号公報に記載されている従来の遠心分離機では、略円盤形状をしたロータボディが中実の部材により構成されていたためロータボディが重く、慣性モーメントや風損も大であるため、ロータボディを駆動するモータのパワーアップを余儀なくされていた。また、これに伴い遠心分離機に設けられる冷却装置も能力アップする必要があり、コストアップを招いていた。
【００１９】
また、バケットが箱形になっておらず、箱形の試料容器を使用することができず、試料容器の収納の点で問題があった。
【００２０】
また、従来のロータボディの縦断面において軸線方向から放射方向に流れる流線形とした場合には、この構造を実現するための機械加工が困難であり、また、試料容器が装着され試料容器を保持するバケットを流線形構造としなければならないため、箱状試料容器をバケットに収納するには、外周側にバケットを大きくしなければならず、ロータが大型化する問題があった。
【００２１】
そこで、本発明は、小型、高性能、安価で、且つ低エネルギーで動作させることができる遠心分離機及び当該遠心分離機に設けられるスイングロータを提供することを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、鉛直方向に指向する駆動軸と、スイングロータとを備え、該スイングロータは、対向する一対の面を有する少なくとも１個のバケット収納領域と該駆動軸に接続される駆動軸接続領域とを備え該駆動軸と共に回転可能なロータボディと、該一対の面に軸支されて該ロータボディに対して揺動可能であり開口部を有するバケットとを備え、該ロータボディの静止時には該ロータボディは該開口部が鉛直上方に指向した状態で該バケットを支持し、該ロータボディの回転時には該開口部が水平方向に指向した状態で該バケットを支持して該バケット内に収納された液体試料を遠心分離する遠心分離機において、該ロータボディは、余肉部を備えて該バケット収納領域と該駆動軸接続領域とにより全体として所定の厚さを有し表面及び裏面を有する略円盤形状をなすと共に該余肉部に凹部が形成されたロータボディ本体部と、該ロータボディ本体部と略同一半径を有し該凹部を閉鎖するように該ロータボディ本体部に固定される蓋部材とを有し、該一対の面の該ロータボディの半径方向外方の一端はそれぞれ該ロータボディ本体部の周面に接続され該一対の面の該一端に対する該ロータボディの半径方向内方の他端は接続面によって互いに接続されて該一対の面と該接続面とにより該ロータボディ本体部の外周面から該ロータボディの半径方向内方へ窪んだバケット収納凹部が該バケット収容領域に形成され、該バケットは、互いに対向し該一対の面に軸支される第１軸支面と第２軸支面と、該ロータボディの回転時に該表面と該裏面とにそれぞれ面一となる第１の面と第２の面と、該ロータボディの回転時に該駆動軸から最も離間した位置となる底面と、該底面に対向し該開口部となる開口面とを有し、該バケット収容凹部に収容され、該ロータボディの回転時において該第１軸支面及び該第２軸支面と該底面との接続位置は、該一対の面の該一端にそれぞれ略一致する遠心分離機を提供している。
【００２３】
ここで、該裏面と該表面とはそれぞれ壁部を備え、該壁部は、該接続面の位置よりも該ロータボディの半径方向外方の所定の位置まで延出し、該一対の面と該接続面とによって画成される空間を該一対の面及び該接続面と共に取囲むことが好ましい。
【００２４】
また、該底面は、該周面と同一の曲率を有する曲面をなし、該ロータボディの回転時には、該底面と該周面とにより該ロータボディの外周が円となることが好ましい。
【００２５】
また、本発明は、鉛直方向に指向する駆動軸と、スイングロータとを備え、該スイングロータは、対向する一対の面を有する少なくとも１個のバケット収納領域と該駆動軸に接続される駆動軸接続領域とを備え該駆動軸と共に回転可能なロータボディと、該一対の面に軸支されて該ロータボディに対して揺動可能であり開口部を有するバケットとを備え、該ロータボディの静止時には該ロータボディは該開口部が鉛直上方に指向した状態で該バケットを支持し、該ロータボディの回転時には該開口部が水平方向に指向した状態で該バケットを支持して該バケット内に収納された液体試料を遠心分離する遠心分離機において、該ロータボディは、該駆動軸方向に所定の厚さを有する断面非円形のロータボディ本体部と、該ロータボディ本体部に固着され、該ロータボディ本体部と相まって全体として所定の厚さを有し、表面と裏面とを有する略円盤形状を呈する中空外付け部材とを備える遠心分離機を提供している。
【００２６】
ここで、該一対の面の該ロータボディの半径方向外方の一端はそれぞれ該ロータボディ本体部の周面に接続され該一対の面の該一端に対する該ロータボディの半径方向内方の他端は接続面によって互いに接続されて該一対の面と該接続面とにより該ロータボディ本体部の外周面から該ロータボディの半径方向内方へ窪んだバケット収納凹部が該バケット収容領域に形成され、該バケットは、互いに対向し該一対の面に軸支される第１軸支面と第２軸支面と、該ロータボディの回転時に該表面と該裏面とにそれぞれ面一となる第１の面と第２の面と、該ロータボディの回転時に該駆動軸から最も離間した位置となる底面と、該底面に対向し該開口部となる開口面とを有し、該バケット収容凹部に収容され、該ロータボディの回転時において該第１軸支面及び該第２軸支面と該底面との接続位置は、該一対の面の該一端にそれぞれ略一致することが好ましい。
【００２７】
また、該裏面と該表面とはそれぞれ壁部を備え、該壁部は、該接続面の位置よりも該ロータボディの半径方向外方の所定の位置まで延出し、該一対の面と該接続面とによって画成される空間を該一対の面及び該接続面と共に取囲むことが好ましい。
【００２８】
また、該底面は、該周面と同一の曲率を有する曲面をなし、該ロータボディの回転時には、該底面と該周面とにより該ロータボディの外周が円となることが好ましい。
【００２９】
また、本発明は、対向する一対の面を有する少なくとも１個のバケット収納領域と鉛直方向に指向する遠心分離機の駆動軸に接続される駆動軸接続領域とを備え該駆動軸と共に回転可能なロータボディと、該一対の面に軸支されて該ロータボディに対して揺動可能であり開口部を有するバケットとを備え、該ロータボディの静止時には該ロータボディは該開口部が鉛直上方に指向した状態で該バケットを支持し、該ロータボディの回転時には該開口部が水平方向に指向した状態で該バケットを支持して該バケット内に収納された液体試料を遠心分離する遠心分離機用スイングロ−タにおいて、該ロータボディは、余肉部を備えて該バケット収納領域と該駆動軸接続領域とにより全体として所定の厚さを有し表面と裏面とを有する略円盤形状をなすと共に該余肉部に凹部が形成されたロータボディ本体部と、該ロータボディ本体部と略同一半径を有し該凹部を閉鎖するように該ロータボディ本体部に固定される蓋部材とを有し、該一対の面の該ロータボディの半径方向外方の一端はそれぞれ該ロータボディ本体部の周面に接続され該一対の面の該一端に対する該ロータボディの半径方向内方の他端は接続面によって互いに接続されて該一対の面と該接続面とにより該ロータボディ本体部の外周面から該ロータボディの半径方向内方へ窪んだバケット収納凹部が該バケット収容領域に形成され、該バケットは、互いに対向し該一対の面に軸支される第１軸支面と第２軸支面と、該ロータボディの回転時に該表面と該裏面とにそれぞれ面一となる第１の面と第２の面と、該ロータボディの回転時に該駆動軸から最も離間した位置となる底面と、該底面に対向し該開口部となる開口面とを有し、該バケット収容凹部に収容され、該ロータボディの回転時において該第１軸支面及び該第２軸支面と該底面との接続位置は、該一対の面の該一端にそれぞれ略一致する遠心分離機用スイングロータを提供している。
【００３０】
ここで、該裏面と該表面とはそれぞれ壁部を備え、該壁部は、該接続面の位置よりも該ロータボディの半径方向外方の所定の位置まで延出し、該一対の面と該接続面とによって画成される空間を該一対の面及び該接続面と共に取囲むことが好ましい。
【００３１】
また、該底面は、該周面と同一の曲率を有する曲面をなし、該ロータボディの回転時には、該底面と該周面とにより該ロータボディの外周が円となることが好ましい。
【００３２】
また、本発明は、対向する一対の面を有する少なくとも１個のバケット収納領域と鉛直方向に指向する遠心分離機の駆動軸に接続される駆動軸接続領域とを備え該駆動軸と共に回転可能なロータボディと、該一対の面に軸支されて該ロータボディに対して揺動可能であり、開口部を有するバケットとを備え、該ロータボディの静止時には該ロータボディは該開口部が鉛直上方に指向した状態で該バケットを支持し、該ロータボディの回転時には該開口部が水平方向に指向した状態で該バケットを支持して該バケット内に収納された液体試料を遠心分離する遠心分離機用スイングロ−タにおいて、該ロータボディは、該駆動軸方向に所定の厚さを有する断面非円形のロータボディ本体部と、該ロータボディ本体部に固着され、該ロータボディ本体部と相まって全体として所定の厚さを有し、表面と裏面とを有する略円盤形状を呈する中空外付け部材とを備える遠心分離機用スイングロータを提供している。
【００３３】
ここで、該一対の面の該ロータボディの半径方向外方の一端はそれぞれ該ロータボディ本体部の周面に接続され該一対の面の該一端に対する該ロータボディの半径方向内方の他端は接続面によって互いに接続されて該一対の面と該接続面とにより該ロータボディ本体部の外周面から該ロータボディの半径方向内方へ窪んだバケット収納凹部が該バケット収容領域に形成され、該バケットは、互いに対向し該一対の面に軸支される第１軸支面と第２軸支面と、該ロータボディの回転時に該表面と該裏面とにそれぞれ面一となる第１の面と第２の面と、該ロータボディの回転時に該駆動軸から最も離間した位置となる底面と、該底面に対向し該開口部となる開口面とを有し、該バケット収容凹部に収容され、該ロータボディの回転時において該第１軸支面及び該第２軸支面と該底面との接続位置は、該一対の面の該一端にそれぞれ略一致することが好ましい。
【００３４】
また、該裏面と該表面とはそれぞれ壁部を備え、該壁部は、該接続面の位置よりも該ロータボディの半径方向外方の所定の位置まで延出し、該一対の面と該接続面とによって画成される空間を該一対の面及び該接続面と共に取囲むことが好ましい。
【００３５】
また、該底面は、該周面と同一の曲率を有する曲面をなし、該ロータボディの回転時には、該底面と該周面とにより該ロータボディの外周が円となることが好ましい。
【００３６】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施の形態による遠心分離機、及び遠心分離機用スイングロータについて図１乃至図３に基づき説明する。図１に示されるように、遠心分離機１は、底面にキャスター１１が設けられた略箱形の本体フレーム１２を備えている。本体フレーム１２内には、モータ１３が駆動部支持ダンパ１７を介して、本体フレーム１２に固定されている。本体フレーム１２の上面には開口部１２ａが形成され、また、開口部１２ａを塞ぐためのドア１４が設けられている。
【００３７】
開口部１２ａのすぐ内側の位置には、有底筒状の断熱部材１５が配置されており、断熱部材１５の内周面には、内周面によって画成される遠心室を冷却するための冷媒管１６が配置されている。断熱部材１５の底部の中央の位置には開口１５ａが形成されており、この開口１５ａ内の空間にモータ１３のエンドブラケット１３Ａが挿通配置されている。
【００３８】
エンドブラケット１３Ａの中央の位置には、鉛直方向に指向する駆動軸１３Ｂが設けられている。駆動軸１３Ｂには、遠心分離機用スイングロータ２０が駆動軸１３Ｂと一体回転可能に設けられており、駆動軸１３Ｂが回転することによって遠心分離機用スイングロータ２０が回転するように構成されている。遠心分離機用スイングロータ２０には、後述のようにバケット２２が設けられているが、ドア１４が開かれた状態のときに、図示せぬロボットが、このバケット２２に液体試料の注入された遠心管等を、アダプタ２４（図２）を介してセットしたり取外したりすることができるように構成されている。本体フレーム１２の内部には、冷媒管１６に冷媒を供給し循環するための図示せぬ冷却器が設けられており、遠心室内の遠心分離機用スイングロータ２０は、常に所定の温度、例えば４℃に維持される。
【００３９】
遠心分離機用スイングロータ２０は、図２乃至図３に示されるように、アルミニウム合金又はステンレス鋼からなるロータボディ２１及びバケット２２を備える。ロータボディ２１はロータボディ本体部２１Ａと蓋部材２１Ｂ（図３）とを備える。ロータボディ本体部２１Ａはバケット収納領域２１Ｃと駆動軸接続領域２１Ｄと余肉部２１Ｅとを備え、全体として所定の厚さを有し、表面２１Ｆと裏面２１Ｇとを有する略円盤形状をなす。蓋部材２１Ｂはロータボディ２１の裏面２１Ｇをなす。ロータボディ本体部２１Ａの周面２１Ｈは、図２に示される断面視では、円弧状ではなく直線状（平面）になっており、周面２１Ｈと表面２１Ｆとは垂直に接続されている。
【００４０】
駆動軸接続領域２１Ｄは、ロータボディ本体部２１Ａの中心の部分によって構成され、軸心方向に貫通する貫通孔２１ａが形成されている。貫通孔２１ａには、図１に示されるように駆動軸１３Ｂが貫通しており、駆動軸接続領域２１Ｄにおいて駆動軸１３Ｂとロータボディ本体部２１Ａとが、互いに回転不能且つ移動不能に接続されている。バケット収納領域２１Ｃは、ロータボディ本体部２１Ａの周面２１Ｈから半径方向内方へ向けて窪んだ２つのバケット収納凹部２１ｂ、２１ｂの形成された、ロータボディ本体部２１Ａの一部によって構成されている。
【００４１】
バケット収納凹部２１ｂ、２１ｂは、図２に示されるように、駆動軸接続位置の貫通孔２１ａを挟んでロータボディ本体部２１Ａの直径方向の対向する位置に形成されている。バケット収納凹部２１ｂ、２１ｂは、バケット収納領域２１Ｃに設けられた対向する一対の面２１Ｉ、２１Ｉ、２１Ｉ、２１Ｉと、これら一対の面２１Ｉ、２１Ｉ、２１Ｉ、２１Ｉを互いに接続する接続面２１Ｊ、２１Ｊとによって画成されている。
【００４２】
より具体的には、一対の面２１Ｉ、２１Ｉは、それぞれ互いに平行であり、一対の面２１Ｉ、２１Ｉの中間位置を通る仮想直線は、貫通孔２１ａの軸心を通る位置関係にある。一対の面２１Ｉ、２１Ｉの一端２１Ｋであってロータボディ２１の半径方向外方の位置、即ち、一対の面２１Ｉ、２１Ｉの貫通孔２１ａから最も離間した位置は、それぞれロータボディ本体部２１Ａの周面２１Ｈに接続されている。一対の面２１Ｉ、２１Ｉの他端２１Ｌ、即ち、貫通孔２１ａに最も近い位置は、それぞれ接続面に接続されており、バケット収納凹部２１ｂ、２１ｂは、図２に示されるように、平面視では略コの字形状をなす。
【００４３】
バケット収納領域２１Ｃに形成されたバケット収納凹部２１ｂには、バケット２２が設けられている。バケット収納領域２１Ｃはロータボディ本体部２１Ａに２つ設けられているため、バケット２２も１つのロータボディ２１について計２つ設けられている。バケット２２には、液体試料が注入された図示せぬ遠心管やマイクロプレート２３が、アダプタ２４を介してセット可能になっている。遠心管やマイクロプレート２３上に注入される液体試料は、血液成分や培養液あるいはＤＮＡ等である。
【００４４】
バケット２２は、略直方体形状をなしており、第１軸支面２２Ａと第２軸支面２２Ｂと底面２２Ｃと開口面２２Ｄと第１の面２２Ｅと第２の面２２Ｆとを有する。開口面２２Ｄは面全体が開口部をなし、底面２２Ｃは開口面２２Ｄに対向する。第１軸支面２２Ａと第２軸支面２２Ｂとは互いに対向し、第１の面２２Ｅと第２の面２２Ｆとは互いに対向する。第１軸支面２２Ａ、第２軸支面２２Ｂ、第１の面２２Ｅ、及び第２の面２２Ｆは、略直方体形状をなすバケット２２の側面をなす。第１の面２２Ｅと第２の面２２Ｆとによって規定されるバケット２２の厚さは、ロータボディ本体部２１Ａの厚さと同一である。第１軸支面２２Ａ、第２軸支面２２Ｂ、底面２２Ｃ、第１の面２２Ｅ、及び第２の面２２Ｆは、それぞれ内側面、外側面共に平面になっている。
【００４５】
第１軸支面２２Ａ、第２軸支面２２Ｂは、それぞれバケット収納領域２１Ｃの一対の面２１Ｉ、２１Ｉに対向しており、且つ平行の位置関係をなす。第１軸支面２２Ａと第２軸支面２２Ｂには、ピン２５が設けられている。ピン２５は、図２に示されるように、第１軸支面２２Ａ、第２軸支面２２Ｂからそれぞれ離間する方向へ、バケット収納領域２１Ｃを貫通してロータボディ本体部２１Ａの周面２１Ｈに至るまで延出しており、ピン固定ネジ２５Ａによってロータボディ本体部２１Ａに対してピン２５の軸方向に移動不能に取付けられている。ピン２５がバケット収納領域２１Ｃの一対の面２１Ｉ、２１Ｉによって支持されることによって、バケット２２は一対の面２１Ｉ、２１Ｉにより揺動自在に軸支されている。
【００４６】
従って、ロータボディ２１が回転しているときには、遠心力によってバケット２２がロータボディ２１に対して回動し、バケット２２の底面２２Ｃがロータボディ２１の回転軸からもっとも離間した位置となり、開口面２２Ｄが回転軸の方向、即ち水平方向に指向する。このとき、第１の面２２Ｅと第２の面２２Ｆとによって規定されるバケット２２の厚さは、ロータボディ本体部２１Ａの厚さと同一であるため、第１の面２２Ｅ、第２の面２２Ｆは、図３の左側に示されるように、それぞれロータボディ２１の表面２１Ｆ、裏面２１Ｇとそれぞれ面一となる。このため、ロータボディ２１の回転時には、ロータボディ２１の表面２１Ｆ、裏面２１Ｇからバケット２２の第１の面２２Ｅ、第２の面２２Ｆが飛び出したり、凹んだりした状態とはならない。
【００４７】
また、底面２２Ｃと開口面２２Ｄとによって規定されるバケット２２の高さは所定の値を有しており、ロータボディ２１の回転時に、バケット２２における第１軸支面２２Ａ及び第２軸支面２２Ｂと底面２２Ｃとの接続位置が、図２の左側に示されるように、一対の面２１Ｉ、２１Ｉの一端２１Ｋ、即ち、一対の面２１Ｉ、２１Ｉとロータボディ本体部２１Ａの周面２１Ｈとの接続位置にそれぞれ略一致するように構成されている。このため、ロータボディ２１の回転時には、ロータボディ２１の周面２１Ｈからバケット２２の底面２２Ｃが飛び出したり、凹んだりした状態とはならず、ロータボディ２１の周面２１Ｈとバケット２２の底面２２Ｃとの間における風損を低減することができる。ロータボディ２１が静止しているときには、遠心力を受けずに重力に従いバケット２２が回動し、バケット２２の底面２２Ｃが鉛直方向の最も下の位置となり、開口面２２Ｄが鉛直上方に指向する。
【００４８】
余肉部２１Ｅは、ロータボディ本体部２１Ａのうちの駆動軸接続領域２１Ｄとバケット収納領域２１Ｃとを除いた部分によって構成される。より具体的には、図２に示されるロータボディ２１の上端寄りの部分及び下端寄りの部分である。余肉部２１Ｅには凹部２１ｃが形成されている。凹部２１ｃは、図３に示されるように、ロータボディ本体部２１Ａの裏面２１Ｇ相当位置から表面２１Ｆ相当位置へ向かって窪んで形成されており、ロータボディ本体部２１Ａの裏面２１Ｇ相当位置に開口する開口部２１ｄが形成されている。
【００４９】
蓋部材２１Ｂは、ロータボディ本体部２１Ａの裏面２１Ｇ相当位置に固着されている。蓋部材２１Ｂは、ロータボディ２１の表面２１Ｆ形状と同一の板状をしており、固定ねじ２６によって裏面２１Ｇ全体に固着され、且つ凹部２１ｃの開口部２１ｄを覆い閉鎖する。従って、ロータボディ２１の外観からは凹部２１ｃの存在が分からないようになっている。
【００５０】
ロータボディ２１が全体として略円盤形状とされ、余肉部２１Ｅに凹部２１ｃが形成されて余肉部２１Ｅが減肉されているため、ロータボディ２１を空気抵抗（風損）の少ない形状とすることができ、回転騒音を最小限とすることができる。更に、ロータボディ２１の軽量化を図ることができ、慣性モーメントの低減を図ることができる。このため、少ないパワーでモータ１３を駆動させてロータボディ２１を回転させることができ、遠心分離機１に設けられる図示せぬ冷却装置も小型化することができ、遠心分離機１のコスト低減を図ることができる。
【００５１】
また、ロータボディ２１の軽量化や慣性モーメントの低減は、遠心分離機１の取扱操作性の向上や、ロータボディ２１の加速時間、減速時間の短縮に大きく寄与する。また、駆動軸１３Ｂを支承するための図示せぬボールベアリングが遠心分離機１には設けられているが、ロータボディ２１の軽量化は、このボールベアリングへの負荷の低減をもたらし、ボールベアリングを長寿命化することができる。また、ボールベアリングに求められる性能をそれほど高いものとせずに済み、原価の低減を図ることができる。
【００５２】
また、第１の面２２Ｅと第２の面２２Ｆとによって規定されるバケット２２の厚さは、ロータボディ本体部２１Ａの厚さと同一であるため、ロータボディ２１の回転時には、第１の面２２Ｅ、第２の面２２Ｆはそれぞれロータボディ２１の表面２１Ｆ、裏面２１Ｇとそれぞれ面一とすることができ、ロータボディ２１の表面２１Ｆ、裏面２１Ｇにおける風損を少なくすることができる。
【００５３】
次に、第２の実施の形態による遠心分離機及び遠心分離機用スイングロータについて、図４乃至図５に基づき説明する。第２の実施の形態による遠心分離機に設けられる遠心分離機用スイングロータ３０は、ロータボディ３１が、駆動軸接続領域３１Ｄとバケット収納領域３１Ｃとからなるロータボディ本体部３１Ａと、中空外付け部材３１Ｅとによって構成されている点で、第１の実施の形態による遠心分離機１に設けられる遠心分離機用スイングロータ２０とは異なる。
【００５４】
図４に示されるように、ロータボディ本体部３１Ａは、略Ｈ形状をしており、その中央の部分は、中心位置に貫通孔２１ａの形成された駆動軸接続領域３１Ｄをなす。ロータボディ本体部３１Ａの一部であって駆動軸接続領域３１Ｄ以外の部分、即ち、ロータボディ３１の外形を略Ｈ形状としている４つの突出部３１Ｍは、２つで１セットとなって１つのバケット収納領域３１Ｃをなし、計２つのバケット収納領域３１Ｃ、３１Ｃを構成する。１つのバケット収納領域３１Ｃにおいて、突出部３１Ｍ、３１Ｍ同士が相対向している側面は対向する一対の面２１Ｉ、２１Ｉをなしている。一対の面２１Ｉ、２１Ｉどうしが接続面２１Ｊによって接続されており、また、バケット収納領域３１Ｃにバケット２２が収納されていることは、第１の実施の形態による遠心分離機１に設けられる遠心分離機用スイングロータ２０のロータボディ２１と同様である。
【００５５】
略Ｈ字形状をなすロータボディ本体部３１Ａの両サイド、即ち、図４に示されるロータボディ本体部３１Ａの上側と下側の部分には、中空外付け部材３１Ｅが設けられている。中空外付け部材３１Ｅは、内部が中空であり、プラスチック又はアルミニウム合金からなる軽量部材である。
【００５６】
中空外付け部材３１Ｅは、図４に示される平面視では、外形が円の一部をなす円弧形状をなしており、固定ねじ３６によってロータボディ本体部３１Ａに固定されている。なお、固定ネジ３６は、中空外付け部材３１Ｅに形成された貫通孔３１ｅ（図５）から中空外付け部材３１Ｅ内に挿入される。
【００５７】
貫通孔２１ａの指向する方向における中空外付け部材３１Ｅの厚さは、ロータボディ本体３１Ａの厚さと同一である。従って、中空外付け部材３１Ｅがロータボディ本体部３１Ａに固定されている状態のロータボディ３１の外観は、略円盤形状をなす。軽量の中空外付け部材３１Ｅを用いて、ロータボディ３１の外観を略円盤形状としたため、ロータボディ３１を大幅に軽量化することができ、第１の実施の形態におけるロータボディ２１の軽量化の効果を、より傑出したものとすることができる。
【００５８】
次に、第３の実施の形態による遠心分離機及び遠心分離機用スイングロータについて、図６乃至図７に基づき説明する。第３の実施の形態による遠心分離機に設けられる遠心分離機用スイングロータ４０は、ロータボディ４１の表面４１Ｆ、裏面４１Ｇにそれぞれ壁部４１Ｎ、４１Ｎが設けられている点、及び、バケット４２の底面４２Ｃの形状が異なる点において、第１、第２の実施の形態による遠心分離機に設けられる遠心分離機用スイングロータ２０、３０とは異なる。
【００５９】
バケット４２の底面４２Ｃの内側面４２Ｇは、第１の実施の形態におけるバケット２２の底面２２Ｃの内側面と同様に平面であるが、外側面４２Ｈは曲面になっている。外側面４２Ｈの曲率は、貫通孔２１ａの指向する方向に垂直の面で切った断面では、図６に示されるようにロータボディ本体部４１Ａの周面４１Ｈの曲率と同一である。従って、ロータボディ４１の回転時には、ロータボディ４１の周面４１Ｈとバケット４２の底面４２Ｃの外側面４２Ｈとで形作られる外形は、凹凸のない円盤形状をなし、貫通孔２１ａに垂直の面で切った断面では円をなす。
【００６０】
このため、バケット４２の底面４２Ｃと、ロータボディ４１の周面４１Ｈとの間における風損を減らすことができ、第１の実施の形態における風損の低減による効果を、より傑出したものとすることができる。
【００６１】
ロータボディ４１の表面４１Ｆ、裏面４１Ｇには壁部４１Ｎ、４１Ｎが設けられている。壁部４１Ｎは、図７に示されるように、接続面２１Ｊが設けられている位置からロータボディ４１の半径方向外方の所定の位置まで延出している。従って、壁部４１Ｎは、一対の面２１Ｉ、２１Ｉと接続面２１Ｊとによって画成される空間を、一対の面２１Ｉ、２１Ｉ及び接続面２１Ｊと共に取囲んでいる。壁部４１Ｎが延出する所定の位置は、図７に示されるように、バケット４２の開口面４２Ｄの軌跡Ａにまでは至らない位置であり、バケット４２が揺動しているときに壁部４１Ｎに接触しないように構成されている。
【００６２】
一対の面２１Ｉ、２１Ｉと接続面２１Ｊによって規定される空間は、図６乃至図７に示されるように、ロータボディ４１の表面４１Ｆ、裏面４１Ｇに開口しているが、ロータボディ４１の表面４１Ｆ、裏面４１Ｇに壁部４１Ｎが設けられているため、当該開口している部分の面積を小さくすることができる。このため、開口する部分における風損を低減することができ、ロータボディ４１の回転により発生する騒音を低減することができる。
【００６３】
本発明による遠心分離機及び遠心分離機用スイングロータは、上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変形や改良が可能である。例えば本実施の形態では、ロータボディ２１、３１、４１、バケット２２、４２は、それぞれアルミニウム合金又はステンレス鋼によって構成されたが、強度的に許されるのであれば、プラスチック材料や複合材料によって構成されてもよい。
【００６４】
また、第１の実施の形態による遠心分離機用スイングロータ２０では、凹部２１ｃは、ロータボディ本体部２１Ａの裏面２１Ｇ相当位置から表面２１Ｆ相当位置へ向かって窪んでいたが、表面相当位置から裏面相当位置へ向かって窪んで形成されてもよい。この場合には、蓋部材をロータボディ本体の表面相当位置に固着させるようにすればよい。
【００６５】
また、第３の実施の形態では、ロータボディ４１の表面４１Ｆと裏面４１Ｇとに壁部４１Ｎが設けられている点、及び、バケット４２の底面４２Ｃの外側面４２Ｇが曲面とされている点の計２点で第２の実施の形態とは異なっていたが、何れか一点のみにおいて異なるようにしてもよい。また、第１の実施の形態による遠心分離用スイングロータ２０においてこのような壁部を設けたり、また、バケットの底面の外側面を曲面としたりしてもよい。
【００６６】
【発明の効果】
請求項１、８記載の遠心分離機及び遠心分離機用スイングロータによれば、ロータボディは、余肉部を備えてバケット収納領域と駆動軸接続領域とにより全体として略円盤形状をなし、余肉部に凹部が形成されたロータボディ本体部と、ロータボディ本体部と略同一半径を有し凹部を閉鎖するようにロータボディ本体部に固定される蓋部材とを有しているため、スイングロータにシェルやカバを設けずに、高速回転時における風損や回転騒音を低減することができる。このため、安価で高性能の遠心機およびスイングロータを提供することができる。
【００６７】
また、ロータボディ自体の軽量化を図ることができるため、ロータボディの慣性モーメントの低減を図ることができる。また、少ないパワーでロータボディを駆動することができ、遠心分離機に設けられる冷却装置も小型とすることができ、遠心分離機のコスト低減を図ることができる。
【００６８】
また、ロータボディの軽量化や慣性モーメントの低減を図ることができるため、遠心分離機の取扱操作性を向上させることができ、ロータボディの加速時間、減速時間を大幅に短縮することができる。
【００６９】
また、駆動軸を支承するためのボールベアリングへの負荷を低減することができ、ボールベアリングを長寿命化することができる。また、ボールベアリングに求められる性能をそれほど高いものとせずに済み、原価の低減を図ることができる。
【００７０】
また、シェルやカバによってロータボディが覆われていないため、バケットへのマイクロプレート等のセットや取り外しを、ロボットが容易に行うことができる。
【００７１】
また、ロータボディの回転時において第１軸支面及び第２軸支面と底面との接続位置は、一対の面の一端にそれぞれ略一致するため、ロータボディの回転時に、ロータボディの周面からバケットの底面が飛び出したり凹んだりした状態とはならず、ロータボディの周面とバケットの底面との間における風損を低減することができる。
【００７２】
また、第１の面と第２の面とは、ロータボディの回転時に表面と裏面とにそれぞれ面一となるため、ロータボディの回転時に、ロータボディの表面、裏面における風損を少なくすることができる。
【００７３】
請求項２、６、９、１３記載の遠心分離機及び遠心分離機用スイングロータによれば、裏面と表面とはそれぞれ壁部を備え、壁部は、接続面の位置よりもロータボディの半径方向外方の所定の位置まで延出し、一対の面と接続面とによって画成される空間を一対の面及び接続面と共に取囲んでいるため、当該空間がロータボディの表面、裏面に開口する部分の面積を小さくすることができる。このため、開口する部分における風損を低減することができ、ロータボディの回転により発生する騒音を低減することができる。
【００７４】
請求項３、７、１０、１４記載の遠心分離機及び遠心分離機用スイングロータによれば、底面は、周面と同一の曲率を有する曲面をなし、ロータボディの回転時には、底面と周面とによりロータボディの外周が円となるため、バケットの底面とロータボディの周面との間における風損を減らすことができる。
【００７５】
請求項４、１１記載の遠心分離機及び遠心分離機用スイングロータによれば、ロータボディは、駆動軸方向に所定の厚さを有する断面非円形のロータボディ本体部と、ロータボディ本体部に固着され、ロータボディ本体部と相まって全体として所定の厚さを有し、表面と裏面とを有する略円盤形状を呈する中空外付け部材とを備えるため、ロータボディを大幅に軽量化することができる。
【００７６】
また、シェルやカバによってロータボディが覆われていないため、バケットへのマイクロプレート等のセットや取り外しを、ロボットが容易に行うことができる。
【００７７】
請求項５、１２記載の遠心分離機及び遠心分離機用スイングロータによれば、ロータボディの回転時において第１軸支面及び第２軸支面と底面との接続位置は、一対の面の一端にそれぞれ略一致するため、ロータボディの回転時に、ロータボディの周面からバケットの底面が飛び出したり凹んだりした状態とはならず、ロータボディの周面とバケットの底面との間における風損を低減することができる。
【００７８】
また、第１の面と第２の面とは、ロータボディの回転時に表面と裏面とにそれぞれ面一となるため、ロータボディの回転時に、ロータボディの表面、裏面における風損を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施の形態による遠心分離機を示す側面部分断面図。
【図２】 本発明の第１の実施の形態による遠心分離機に設けられるスイングロータを示す平面部分断面図であり、左半分がスイングロータの回転している状態を示し、右半分が停止している状態を示す。
【図３】 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図。
【図４】 本発明の第２の実施の形態による遠心分離機に設けられるスイングロータを示す平面部分断面図であり、左半分がスイングロータの回転している状態を示し、右半分が停止している状態を示す。
【図５】 図４のＶ−Ｖ線に沿った断面図。
【図６】 本発明の第３の実施の形態による遠心分離機に設けられるスイングロータを示す平面部分断面図であり、左半分がスイングロータの回転している状態を示し、右半分が停止している状態を示す。
【図７】 図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った断面図。
【図８】 従来のスイングロ−タのシェルの上部及びカバが取外された様子を示す斜視図。
【図９】 従来のスイングロ−タの断面図であり、右半分がスイングロータの回転している状態を示し、左半分が停止している状態を示す。
【図１０】 従来のスイングロ−タのシェルの上部及びカバが取外された様子を示す平面部分断面図であり、右半分がスイングロータの回転している状態を示し、左半分が停止している状態を示す。
【符号の説明】
１・・・遠心分離機 １３Ｂ・・・駆動軸 ２０・・・スイングロータ ２１・・・ロータボディ ２１Ｂ・・・蓋部材 ２１Ｃ・・・バケット収納領域 ２１ｃ・・・凹部 ２１Ｄ・・・駆動軸接続領域 ２１Ｅ・・・余肉部 ２１F・・・表面 ２１Ｇ・・・裏面 ２１Ｈ・・・周面 ２１Ｉ・・・一対の面 ２１Ｊ・・・接続面 ２１Ｋ・・・一端 ２１Ｌ・・・他端 ２２・・・バケット ２２Ａ・・・第１軸支面 ２２Ｂ・・・第２軸支面 ２２Ｃ・・・底面 ２２Ｄ・・・開口面 ２２Ｅ・・・第１の面 ２２Ｆ・・・第２の面 ４１Ｎ・・・壁部
Claims (14)
- 鉛直方向に指向する駆動軸と、
スイングロータとを備え、
該スイングロータは、対向する一対の面を有する少なくとも１個のバケット収納領域と該駆動軸に接続される駆動軸接続領域とを備え該駆動軸と共に回転可能なロータボディと、該一対の面に軸支されて該ロータボディに対して揺動可能であり開口部を有するバケットとを備え、該ロータボディの静止時には該ロータボディは該開口部が鉛直上方に指向した状態で該バケットを支持し、該ロータボディの回転時には該開口部が水平方向に指向した状態で該バケットを支持して該バケット内に収納された液体試料を遠心分離する遠心分離機において、
該ロータボディは、余肉部を備えて該バケット収納領域と該駆動軸接続領域とにより全体として所定の厚さを有し表面及び裏面を有する略円盤形状をなすと共に該余肉部に凹部が形成されたロータボディ本体部と、該ロータボディ本体部と略同一半径を有し該凹部を閉鎖するように該ロータボディ本体部に固定される蓋部材とを有し、
該一対の面の該ロータボディの半径方向外方の一端はそれぞれ該ロータボディ本体部の周面に接続され該一対の面の該一端に対する該ロータボディの半径方向内方の他端は接続面によって互いに接続されて該一対の面と該接続面とにより該ロータボディ本体部の外周面から該ロータボディの半径方向内方へ窪んだバケット収納凹部が該バケット収容領域に形成され、
該バケットは、互いに対向し該一対の面に軸支される第１軸支面と第２軸支面と、該ロータボディの回転時に該表面と該裏面とにそれぞれ面一となる第１の面と第２の面と、該ロータボディの回転時に該駆動軸から最も離間した位置となる底面と、該底面に対向し該開口部となる開口面とを有し、該バケット収容凹部に収容され、
該ロータボディの回転時において該第１軸支面及び該第２軸支面と該底面との接続位置は、該一対の面の該一端にそれぞれ略一致することを特徴とする遠心分離機。 - 該裏面と該表面とはそれぞれ壁部を備え、該壁部は、該接続面の位置よりも該ロータボディの半径方向外方の所定の位置まで延出し、該一対の面と該接続面とによって画成される空間を該一対の面及び該接続面と共に取囲むことを特徴とする請求項１記載の遠心分離機。
- 該底面は、該周面と同一の曲率を有する曲面をなし、
該ロータボディの回転時には、該底面と該周面とにより該ロータボディの外周が円となることを特徴とする請求項１記載の遠心分離機。 - 鉛直方向に指向する駆動軸と、
スイングロータとを備え、
該スイングロータは、対向する一対の面を有する少なくとも１個のバケット収納領域と該駆動軸に接続される駆動軸接続領域とを備え該駆動軸と共に回転可能なロータボディと、該一対の面に軸支されて該ロータボディに対して揺動可能であり開口部を有するバケットとを備え、該ロータボディの静止時には該ロータボディは該開口部が鉛直上方に指向した状態で該バケットを支持し、該ロータボディの回転時には該開口部が水平方向に指向した状態で該バケットを支持して該バケット内に収納された液体試料を遠心分離する遠心分離機において、
該ロータボディは、該駆動軸方向に所定の厚さを有する断面非円形のロータボディ本体部と、
該ロータボディ本体部に固着され、該ロータボディ本体部と相まって全体として所定の厚さを有し、表面と裏面とを有する略円盤形状を呈する中空外付け部材とを備えることを特徴とする遠心分離機。 - 該一対の面の該ロータボディの半径方向外方の一端はそれぞれ該ロータボディ本体部の周面に接続され該一対の面の該一端に対する該ロータボディの半径方向 内方の他端は接続面によって互いに接続されて該一対の面と該接続面とにより該ロータボディ本体部の外周面から該ロータボディの半径方向内方へ窪んだバケット収納凹部が該バケット収容領域に形成され、
該バケットは、互いに対向し該一対の面に軸支される第１軸支面と第２軸支面と、該ロータボディの回転時に該表面と該裏面とにそれぞれ面一となる第１の面と第２の面と、該ロータボディの回転時に該駆動軸から最も離間した位置となる底面と、該底面に対向し該開口部となる開口面とを有し、該バケット収容凹部に収容され、
該ロータボディの回転時において該第１軸支面及び該第２軸支面と該底面との接続位置は、該一対の面の該一端にそれぞれ略一致することを特徴とする請求項４記載の遠心分離機。 - 該裏面と該表面とはそれぞれ壁部を備え、該壁部は、該接続面の位置よりも該ロータボディの半径方向外方の所定の位置まで延出し、該一対の面と該接続面とによって画成される空間を該一対の面及び該接続面と共に取囲むことを特徴とする請求項５記載の遠心分離機。
- 該底面は、該周面と同一の曲率を有する曲面をなし、
該ロータボディの回転時には、該底面と該周面とにより該ロータボディの外周が円となることを特徴とする請求項５記載の遠心分離機。 - 対向する一対の面を有する少なくとも１個のバケット収納領域と鉛直方向に指向する遠心分離機の駆動軸に接続される駆動軸接続領域とを備え該駆動軸と共に回転可能なロータボディと、
該一対の面に軸支されて該ロータボディに対して揺動可能であり開口部を有するバケットとを備え、
該ロータボディの静止時には該ロータボディは該開口部が鉛直上方に指向した状態で該バケットを支持し、該ロータボディの回転時には該開口部が水平方向に指向した状態で該バケットを支持して該バケット内に収納された液体試料を遠心分離する遠心分離機用スイングロ−タにおいて、
該ロータボディは、余肉部を備えて該バケット収納領域と該駆動軸接続領域とにより全体として所定の厚さを有し表面と裏面とを有する略円盤形状をなすと共に該余肉部に凹部が形成されたロータボディ本体部と、該ロータボディ本体部と略同一半径を有し該凹部を閉鎖するように該ロータボディ本体部に固定される蓋部材とを有し、
該一対の面の該ロータボディの半径方向外方の一端はそれぞれ該ロータボディ本体部の周面に接続され該一対の面の該一端に対する該ロータボディの半径方向内方の他端は接続面によって互いに接続されて該一対の面と該接続面とにより該ロータボディ本体部の外周面から該ロータボディの半径方向内方へ窪んだバケット収納凹部が該バケット収容領域に形成され、
該バケットは、互いに対向し該一対の面に軸支される第１軸支面と第２軸支面と、該ロータボディの回転時に該表面と該裏面とにそれぞれ面一となる第１の面と第２の面と、該ロータボディの回転時に該駆動軸から最も離間した位置となる底面と、該底面に対向し該開口部となる開口面とを有し、該バケット収容凹部に収容され、
該ロータボディの回転時において該第１軸支面及び該第２軸支面と該底面との接続位置は、該一対の面の該一端にそれぞれ略一致することを特徴とする遠心分離機用スイングロータ。 - 該裏面と該表面とはそれぞれ壁部を備え、該壁部は、該接続面の位置よりも該ロータボディの半径方向外方の所定の位置まで延出し、該一対の面と該接続面とによって画成される空間を該一対の面及び該接続面と共に取囲むことを特徴とする請求項８記載の遠心分離機用スイングロータ。
- 該底面は、該周面と同一の曲率を有する曲面をなし、
該ロータボディの回転時には、該底面と該周面とにより該ロータボディの外周が円となることを特徴とする請求項８記載の遠心分離機用スイングロータ。 - 対向する一対の面を有する少なくとも１個のバケット収納領域と鉛直方向に指向する遠心分離機の駆動軸に接続される駆動軸接続領域とを備え該駆動軸と共に回転可能なロータボディと、
該一対の面に軸支されて該ロータボディに対して揺動可能であり、開口部を有するバケットとを備え、
該ロータボディの静止時には該ロータボディは該開口部が鉛直上方に指向した状態で該バケットを支持し、該ロータボディの回転時には該開口部が水平方向に指向した状態で該バケットを支持して該バケット内に収納された液体試料を遠心分離する遠心分離機用スイングロ−タにおいて、
該ロータボディは、該駆動軸方向に所定の厚さを有する断面非円形のロータボディ本体部と、
該ロータボディ本体部に固着され、該ロータボディ本体部と相まって全体として所定の厚さを有し、表面と裏面とを有する略円盤形状を呈する中空外付け部材とを備えることを特徴とする遠心分離機用スイングロータ。 - 該一対の面の該ロータボディの半径方向外方の一端はそれぞれ該ロータボディ本体部の周面に接続され該一対の面の該一端に対する該ロータボディの半径方向内方の他端は接続面によって互いに接続されて該一対の面と該接続面とにより該ロータボディ本体部の外周面から該ロータボディの半径方向内方へ窪んだバケット収納凹部が該バケット収容領域に形成され、
該バケットは、互いに対向し該一対の面に軸支される第１軸支面と第２軸支面と、該ロータボディの回転時に該表面と該裏面とにそれぞれ面一となる第１の面と第２の面と、該ロータボディの回転時に該駆動軸から最も離間した位置となる底面と、該底面に対向し該開口部となる開口面とを有し、該バケット収容凹部に収容され、
該ロータボディの回転時において該第１軸支面及び該第２軸支面と該底面との接続位置は、該一対の面の該一端にそれぞれ略一致することを特徴とする請求項１１記載の遠心分離機用スイングロータ。 - 該裏面と該表面とはそれぞれ壁部を備え、該壁部は、該接続面の位置よりも該ロータボディの半径方向外方の所定の位置まで延出し、該一対の面と該接続面とによって画成される空間を該一対の面及び該接続面と共に取囲むことを特徴とする請求項１２記載の遠心分離機用スイングロータ。
- 該底面は、該周面と同一の曲率を有する曲面をなし、
該ロータボディの回転時には、該底面と該周面とにより該ロータボディの外周が円となることを特徴とする請求項１２記載の遠心分離機用スイングロータ。
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