JP4941881B2

JP4941881B2 - 遠心分離用ロ−タおよび遠心機

Info

Publication number: JP4941881B2
Application number: JP2006046073A
Authority: JP
Inventors: 建一根本; 佳能二井内
Original assignee: Hitachi Koki Co Ltd
Current assignee: Koki Holdings Co Ltd
Priority date: 2006-02-23
Filing date: 2006-02-23
Publication date: 2012-05-30
Anticipated expiration: 2026-02-23
Also published as: JP2007222765A

Description

本発明は、医学、薬学、遺伝子工学等の遠心機の分野で使用される遠心分離用ロータおよびそれを用いた遠心機に関し、特に、アングル形遠心分離用ロータおよびそれを用いた遠心機に関する。

一般に、最高回転速度が１０，０００〜２２，０００ｒｐｍ程度で回転する遠心機は、遠心分離用ロータを回転させるロータ室内の気圧を低下させることなく、大気圧の状態で運転する場合が多い。遠心機においてロータ室内にセットされたロータが回転中に発生する空気との摩擦熱によって大きく温度上昇することが知られている。この温度上昇を低減するために、ロータの試料保持穴（試料チューブ挿入用穴）の上部をカバーで覆ってロータ表面をできる限り凹凸の無い形状にして摩擦熱の発生を抑制したり、ロータ室内に冷凍機等の冷却装置を実装したりしている。

しかし、１５，０００ｒｐｍ前後で遠心分離する遠心機では、ロータの保持穴への試料の出し入れを簡便にすることからカバーを取付けない構造とする遠心分離用ロータが一般的となっている。また、このような遠心分離用ロータでは１．５ｍｌ程度の容量をもつポリプロピレン製のサンプリングチューブ（遠心チューブ）を使い捨てで使用して遠心分離することが一般的となっている。サンプリングチューブは市販品であるため各社より様々な形状の製品が市販されている。例えば、エッペンドルフ社から販売されているセイフロックチューブがある。

この種のサンプリングチューブ２０は、図１１に示すように、円筒状の試料容器２１が注入口より先端底部にかけて略円錐状の形状を有し、さらに試料容器２１の上端部には遠心分離用ロータに係止させるための周縁当接部２３と、周縁当接部２３の内径部に嵌合し、試料の漏れを防止するための略楕円形状の外形を持つ蓋２２とが設けられているのが一般的である。各社から販売されているサンプリングチューブは、蓋の外形寸法等詳細な寸法は各社とも異なっているが、概略同様の形状ではある。このため、図１０に示すように、サンプリングチューブ２０を使用する遠心分離用ロータ１の遠心チューブ挿入用穴（試料体保持部）３ｂの穴径ｄ１１は、サンプリングチューブ２０の試料容器２１の円筒部外径ｄ１（図１１参照）よりも僅かに広い径として、試料容器２１の上端部２５の周縁当接部２３を試料容器２１の外径ｄ１より大きな外径ｄ２を持つように構成し、周縁当接部２３を遠心チューブ挿入穴３ｂの開口周縁部（周縁係止部）３ｃに係止させる構造とするのが一般的である。

しかしながら、図１１に示したようなサンプリングチューブ（遠心チューブ）２０を用いて遠心分離をした場合、図１０に示す遠心分離用ロータ１のロータ本体３の遠心チューブ挿入用穴３ｂ内にセットしたサンプリングチューブ２０のセット位置が、遠心分離中に遠心チューブ挿入用穴３ｂ内で初期の位置から自回転して初期位置の状態を保持できなくなるという問題点が見られるようになった。この問題点が発生する理由は、遠心分離用ロータ１の小形軽量化および遠心分離機の駆動能力の向上が進み、迅速な加速、減速が可能となったことにより発生する現象で、サンプリングチューブ２０の蓋に働く慣性力によってチューブが回転移動することが原因である。サンプリングチューブ２０に遠心分離前後で回転による位置ずれが発生した場合、動物血の白血球の分離等に代表される、特に、目視不可能な試料のバンド層を分離、抽出する用途においては、目的とする試料の沈殿位置またはバンド層を見極めることが極めて困難となり、かつ貴重な試料の回収率を低下させるという問題があった。

従って、本発明の目的は、上記した問題を解決し、分離性能を確保しながら、ロータの操作性を損なうことなく使い勝手の良い遠心分離用ロータおよび遠心機を提供することにある。

上記目的を達成するために、本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を説明すれば、以下のとおりである。

本発明の一つの特徴は、注入口を有し、試料を収納する試料容器部と、注入口の内径に嵌合する蓋部とを有する複数の遠心チューブを挿入する遠心チューブ挿入穴を、すり鉢状内周面に沿って形成した遠心分離用ロータにおいて、前記遠心チューブ挿入穴の周縁部に、前記蓋部の形状に対応した凹部又は凸部を形成し、前記凹部又は凸部の側壁を前記蓋部の一部と当接することにより、前記遠心チューブが前記遠心チューブ挿入用穴内において回転しないようにすると共に、前記凹部は、前記遠心チューブの蓋部の蝶番部に対応した四角形状を有し、前記四角形状の対向する少なくとも一対の側壁を前記蓋部と当接させるようにしたことにある。

本発明の他の特徴は、前記凹部が、ロータ本体の挿入面に粘着層を介して固定された部材に形成されていることにある。

本発明の他の特徴は、遠心分離用ロータを回転駆動する駆動装置と、前記遠心分離用ロータを収納するロータ室と、前記ロータ室上部に開閉可能に配置されるドアとを具備する遠心機において、注入口を有し、試料を収納する試料容器部と、注入口の内径に嵌合する蓋部とを有する複数の遠心チューブを挿入する遠心チューブ挿入穴を前記ロータのすり鉢状内周面に沿って形成すると共に、前記遠心チューブ挿入穴の周縁部に、前記蓋部の形状に対応した凹部又は凸部を形成し、前記凹部又は凸部の側壁を前記蓋部の一部と当接することにより、前記遠心チューブが前記遠心チューブ挿入用穴内において回転しないようにすると共に、前記凹部は、前記遠心チューブの蓋部の蝶番部に対応した四角形状を有し、前記四角形状の対向する少なくとも一対の側壁を前記蓋部と当接させるようにしたことにある。

ロータのチューブ挿入穴に挿入される前記遠心チューブの前記上端部（周縁当接部）の回転を防止するための回転防止部を配設するので、サンプリングチューブの遠心分離前後の自回転による位置ずれを防止できる。

本発明の上記目的および他の目的、ならびに上記特徴および他の特徴は、以下の本明細書の記述及び添付図面よりさらに明らかになるであろう。

以下、本発明に係る遠心分離用ロータおよびそれを用いた遠心機の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、実施形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明を省略する。また、従来技術と同一する部材についても、上述の従来技術の説明で使用した符号を用いる。

まず、図１を参照して本発明に係る遠心機本体の全体の構成について説明する。図１において、遠心機本体３０は、上面から見た断面形状が略四角形を有する筐体（フレーム）３１を備え、筐体３１の内部には、図１１に示した遠心チューブ（サンプリングチューブ）２０を保持するための遠心チューブ挿入用穴（試料容器保持部）３ｂを有する遠心分離用ロータ１と、遠心分離用ロータ１に駆動軸３５を介して駆動力を与えるためのモータ３４と、モータ３４の振動等を吸収する防振ゴム等から成るモータ支持部３６と、モータ支持部３６を固定するフレーム部３１ａと、ロータ１を収納するロータ室（回転室）３３とを具備し、さらに、筐体３１内に形成されたロータ室３３の上部開口部３３ａを密閉するためのドア３２とを備える。ロータ室３３は、ボウル形状の仕切部材３７によって区画され、該仕切部材３７および上記ドア３２によって、外気から密閉されている。モータ３４は、例えば、３００Ｖの３相交流電源で起動する３相誘導モータから構成され、上記ロータ１に、回転軸３５を介して、１５，０００ｒｐｍ等の高速回転を与えることができる。

本発明に係る遠心分離用ロータ１は、モータ３４の駆動軸３５に着脱自在に装着されており、ロータ室３３の上部に取付けられたドア３２を上方に開いた状態において、遠心分離用ロータ１はロータ室３３の上方から着脱できる構成となっている。

図２は、図１の遠心機本体３０に用いられる本発明の実施例に係る遠心分離用ロータ１を取り出して拡大した斜視図、図３は遠心分離用ロータ３の右側半分の断面図（側面図）、図４は遠心分離用ロータ１の部分拡大断面図をそれぞれ示す。

図３に示すように、遠心分離用ロ−タ１は、回転軸２に沿う中心部にモータ３４の駆動軸３５と締結するためのカップリング部３ａを有する。カップリング部３ａはネジ込み等によりモータ３４の駆動軸３５と接続される。ロータ本体３の挿入面３ｄは、略すり鉢状（逆円錐状）の内周面を有し、そのすり鉢状内周面には、図１１に示したサンプリングチューブ２０を挿入するための複数の遠心チューブ挿入用穴３ｂが形成されている。遠心チューブ挿入用穴３ｂの中心軸３ｅは、ロータ本体３の回転軸（中心軸）２に対し、一定の角度を持つように形成されている。

遠心チューブ挿入用穴３ｂの各々はロータ本体３の挿入面３ｄに対し垂直な中心軸３ｅに沿ってロータ本体３の内部より挿入面３ｄの開口部４ａ（または４ｂ）に延びている。図２および図４に示されるように、複数の開口部４ａ群は、すり鉢状内周面の一定の内径を持つ水平位置に沿って配列されており、他の複数の開口部４ｂ群は、開口部４ａ群の内径より大きい内径を持つ他の水平位置に沿って配列されている。つまり、本実施例では、２つの開口部４ａ群および開口部４ｂ群は、すり鉢状内周面に２段に配列されている。図３に示した遠心チューブ挿入用穴３ｂの穴径（内径）ｄ１１は、図１１に示したサンプリングチューブ２０の試料容器２１の外径ｄ１より大きく、その試料容器２１の上端部２５における周縁当接部２３の外径ｄ２より小さくなるように規定されている。これにより、開口部４ａ（または４ｂ）の周縁係止部３ｃに、試料保持容器２１の周縁当接部２３が当接するように試料容器２１を載置できる。

本発明の第１の実施形態に係る開口部４ａ群に対し設けられた回転防止部（障壁）５ａについて説明すれば、開口部４ａには、図５および図６に示すように、遠心チューブ挿入用穴３ｂの中心３ｅに対して半径方向外側に中心３ｇを持つ回転防止部（障壁）５ａが、遠心チューブ挿入用穴３ｂの中心３ｅに対して円周方向対称の位置において、サンプリングチューブ２０（図１１）の蓋２２（周縁載置部３ｆ）の側壁に当接するように円弧状に形成され、その障壁部５ａの高さは、例えば図６に示すように蓋２２の半分以上を覆うような高さに設定されている。障壁部５ａは、図５に示すように、例えば、ロータ本体３を機械加工して蓋２２を含む周縁載置部３ｆを底部とする溝を形成することによって設けることができる。

これによって、従来のロータ構造の場合、図１０に示すように遠心チューブ挿入用穴３ｂの開口部４には、サンプリングチューブ２０の回転を阻止するための障壁がないため、遠心チューブ挿入用穴３ｂの中で自回転してしまうという問題があったが、図５および図６に示すような本発明によれば、回転防止部（障壁）５ａがサンプリングチューブ２０の上端部２５における蓋２２（周縁載置部３ｆ）を半分以上覆う高さで形成されているので、蓋２２の側壁が回転防止部（障壁）５ａに当接してサンプリングチューブ２０が遠心チューブ挿入用穴３ｂ内で自己回転することを防止できる。

また、開口部４ｂ群に対し設けられた第２の実施形態に係る回転防止部５ｂは、図４に示すように、遠心チューブ挿入用穴３ｂの中心に対して半径方向外側の位置に円周方向対称の位置に形成した並行な二つの面（障壁面）５ｂによって構成されている。例えば、回転防止部５ｂは、図７および図８に示すように、回転防止部５ｂを有する金属材料から成るリング状障壁部材６を粘着シート６ａによって遠心分離用ロータ本体３に貼り付けて形成することができる。この並行な二面５ｂは、図１１に示すサンプリングチューブ２０の上端部２５における蓋２２の蝶番部２４（周縁載置部３ｆ）を挟み込むように当接して、上記回転防止部５ａと同様に、サンプリングチューブ２０が遠心チューブ挿入用穴３ｂ内で自己回転することを防止する。

更に、回転防止部は、図９に示すように、上記二つの並行面５ｂの代わりに円筒状の一対のピン５ｃで形成することによってサンプリングチューブ２０の蝶番部２４を挟み込めば、回転防止部５ｂと同様の効果を得ることができる。一対の円筒状のピン５ｃは、遠心分離用ロータ本体３の遠心チューブ挿入用穴３ｂの周縁載置部３ｆにおいて該当する箇所にピン穴を加工して圧入すれば容易に構成することが出来る。

なお、回転防止部５ａ、５ｂ、５ｃの高さはサンプリングチューブ２０の蓋部２２の側壁部が当接できるような高さであれば、蓋部２２の平面と同等もしくは平面より低い高さでもよい。

また、回転防止部５ａおよび５ｂは、ロータ本体３に機械加工によって形成した溝で構成してもよく、もしくはロータ本体３の挿入面に重ね合わせた障壁部材によって形成してもよい。

さらに、回転防止部における一対の障壁（５ａ、５ｂ、５ｃ）間の幅は、その間に挟み込まれるサンプリングチューブ２０の上端部２５の蓋部２２または蝶番部２４の幅に対応して設定されるが、遠心分離時にサンプリングチューブ２０に許容できる自回転角度が所定以内（例えば、３０度以内）であれば、広めの幅に設定してもよい。

以上の実施例の説明から明らかにされるように、本発明によれば、遠心分離用ロータの遠心チューブ挿入用穴に挿入される遠心チューブの回転を防止するための回転防止部を配設するので、サンプリングチューブの遠心分離前後のロータ内での自己回転による位置ずれを防止できる。従って、サンプリングチューブを目視不可能な試料のバンド層を分離、抽出するために使用する場合、目的とする試料の沈殿位置またはバンド層を判別することが容易となり、貴重な試料の回収率を向上させることができる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施形態に基づき説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。

本発明の遠心分離用ロータを用いた遠心機の側面断面図。本発明の第１および第２の実施形態に係る遠心分離用ロータの斜視図。図２に示した遠心分離用ロータの部分断面図。図２に示した遠心分離用ロータの部分斜視図。図２に示した遠心分離用ロータの部分平面図。図５に示した遠心分離用ロータのＸ−Ｘ線に沿う部分断面図。図２に示した遠心分離用ロータの構成部材を示す斜視図。図７に示した遠心分離用ロータの構成部材のＹ−Ｙ線に沿う断面図。本発明の第３の実施形態に係る遠心分離用ロータの斜視図。従来技術に係る遠心分離用ロータの斜視図。サンプリングチューブの斜視図。

符号の説明

１：遠心分離用ロータ２：中心軸３：ロータ本体
３ａ：カップリング部３ｂ：遠心チューブ挿入用穴（試料体保持部）
３ｃ：周縁係止部３ｄ：挿入面３ｅ：遠心チューブ挿入用穴の中心軸
３ｆ：周縁載置部４ａ：第１の実施形態に係る開口部
４ｂ：第２の実施形態に係る開口部４ｃ：第３の実施形態に係る開口部
５ａ：第１の実施形態に係る回転防止部
５ｂ：第２の実施形態に係る回転防止部６：障壁部材６ａ：粘着シート
５ｃ：第３の実施形態に係る回転防止部
２０：サンプリングチューブ２１：サンプリングチューブの試料容器
２２：サンプリングチューブの蓋２３：サンプリングチューブの周縁当接部
２４：サンプリングチューブの蝶番部２５：サンプリングチューブの上端部
３０：遠心機３１：フレーム（筐体）３１ａ：モータ取付用フレーム部
３２：ドア３３：ロータ室３４：モータ３５：駆動軸
３６：モータ支持部３７：隔壁部材

Claims

注入口を有し、試料を収納する試料容器部と、注入口の内径に嵌合する蓋部とを有する複数の遠心チューブを挿入する遠心チューブ挿入穴を、すり鉢状内周面に沿って形成した遠心分離用ロータにおいて、
前記遠心チューブ挿入穴の周縁部に、前記蓋部の形状に対応した凹部を形成し、前記凹部の側壁を前記蓋部の一部と当接することにより、前記遠心チューブが前記遠心チューブ挿入用穴内において回転しないようにすると共に、
前記凹部は、前記遠心チューブの蓋部の蝶番部に対応した四角形状を有し、前記四角形状の対向する少なくとも一対の側壁を前記蓋部と当接させるようにしたことを特徴とする遠心分離用ロータ。
前記凹部は、前記ロータ本体の挿入面に粘着層を介して固定された部材に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の遠心分離用ロータ。
遠心分離用ロータを回転駆動する駆動装置と、前記遠心分離用ロータを収納するロータ室と、前記ロータ室上部に開閉可能に配置されるドアとを具備する遠心機において、
前記遠心分離用ロータは、注入口を有し、試料を収納する試料容器部と、注入口の内径に嵌合する蓋部とを有する複数の遠心チューブを挿入する遠心チューブ挿入穴をすり鉢状内周面に沿って形成してなり、
前記遠心チューブ挿入穴の周縁部に、前記蓋部の形状に対応した凹部を形成し、前記凹部の側壁を前記蓋部の一部と当接することにより、前記遠心チューブが前記遠心チューブ挿入用穴内において回転しないようにし、
前記凹部は、前記遠心チューブの蓋部の蝶番部に対応した四角形状を有し、前記四角形状の対向する少なくとも一対の側壁を前記蓋部と当接させるようにしたことを特徴とする遠心機。
前記凹部は、前記ロータ本体の挿入面に粘着層を介して固定された部材に形成されていることを特徴とする請求項３に記載の遠心機。