JP5147154B2 - 円周状に駆動される連続流遠心分離 - Google Patents

Description

【０００１】
（発明の背景）
本発明は、遠心分離装置（ａｐｐａｒａｔｉ）に関し、そしてより具体的には、カセット、ローターまたは他のデバイス（これは、流体保持チャンバおよびデバイスの軸に固定して取り付けられた流体流れ管材を有する）と共に働く遠心機に関する。
【０００２】
連続流遠心機として知られるようになった機構の状況において、ある長さの管材が、遠心分離されるべき流体材料を含むデバイスの回転軸に固定して取り付けられる場合、管材の全長は、管材のねじれを避けるように、回転シールの使用またはいくつかの他の手段によって回転されねばならない。回転シールの使用を避けるための周知の方法は、軸から外向きに、そしてローター、またはカセットなどの周りの外縁でその管材長を湾曲させ、ローター／カセット自体の回転速度の半分でローター／カセットの周りに環状の形態で管材を回転させることである。従って、管のねじれを除外するためのこのような方法およびそのための装置が、例えば、米国特許第４，２１６，７７０号、同第４，４１９，０８９号および同第４，３８９，２０６号に開示される。
【０００３】
遠心分離回転の軸の周りで流体流れ管材を回転させるような先行装置に固有の問題は、回転軸が垂直に配置され、管材が軸シャフトを通り、そしてこの装置が軸シャフトを駆動することによって駆動し、この軸シャフトは高い縦横比および長手方向のシャフト（これらは、回転速度を制限し、装置を不安定にする）を必要とし、そして使用者が、装置のチャック構成要素の反対側に第２のカセット、ローターなどを搭載する能力を制限することである。
【０００４】
前述にしたがって、参考はまた、米国特許第５，６６５，０４８号に対してなされ、これは、流体保持ハウジングを回転させるための遠心機（これは、流体保持ハウジングの回転軸に固定して連結された流体の流入管材および流出管材を有する）を提供し、この遠心機は、以下：フレーム；回転軸を有する第１の回転可能な機構（ここでは、流体保持ハウジングが、第１の回転可能な機構と共に同時回転するために、第１の回転可能な機構の上に同軸に搭載されている）；回転軸を有する第２の回転可能な機構（ここでは、第１および第２の回転機構は、フレーム上に同軸に搭載されている）を含み、第２の回転可能な機構は、駆動機構に係合する外部円周状表面を有し、この駆動機構は、選択された回転速度Ｘで第２の回転可能な機構が回転するように外部円周状表面を駆動し；第１の回転可能な機構は、第１の回転可能な機構が、回転速度２Ｘで第２の回転可能な機構と一緒に同時に回転するように第２の回転可能な機構と相互連結している。
【０００５】
第２の回転可能な機能は、流体保持ハウジングの軸から延びる流出管材の遠位長を保持するためのシートを含み、ここで、このシートによって保持された流出管材の遠位長は、第２の回転可能な機構と同じ回転速度で回転軸の周りを回転する。このような配置に関連する問題の１つは、管材とシートとの間に絶え間ない摩擦があることである。
【０００６】
（発明の要旨）
従って、本発明によると、遠心機に改良、特に、流体管材の支持によって、流体管材に関する改良が提供される。本発明によると、ハウジングの回転時に、ハウジング内に保持された流体に懸濁した１以上の選択された材料が遠心分離されるように、流体保持ハウジングを回転させるための遠心機が提供される。この遠心機は、第１の回転可能な機構を含み、これは、第１の回転可能な機構と共に同時回転するために第１の回転可能な機構に同軸に搭載されている流体保持ハウジングと共に回転アクセスを有する。第２の回転可能な機構も提供され、これは、回転軸を有し、第１および第２の回転可能な機構は、共通軸の周りで同時回転するために同軸に相互連結されている。流体保持ハウジングの軸に連結された流体管材は、流体保持ハウジングから外側で軸方向に延びる遠位長を有する。本発明の１つの実施形態に従うと、改良は、第２の回転可能な機構に搭載された支持アーム、それを介して流体管材の遠位長の少なくとも一部を支えるための支持チューブ、およびこの支持アームに支持チューブを回転可能に支持するための軸受部材を含む（ここで、第１および第２の回転機構の回転時に、流体管材は、自由に、流体管材とその支持体との間の摩擦を最小限にするように、この支持チューブと共に回転するか、またはこの支持チューブに関連して回転するかのいずれかである）。
【０００７】
本発明の別の実施形態において、第１の流体を含む機構と流体を受ける回転可能に駆動されるローターとの間に１以上の流体を送達するための長手方向の複数のチューブを含む多管腔ロープが提供される。このロープの一端は、駆動されるローターの中心に取り付けられ、そしてこのロープの他端は、第１流体保持機構に取り付けられる。第１流体保持機構は、ロープの他端の取り付け点がローターの軸と実質的に同軸であるように、ローターの反対側に搭載される。先述の長手方向のチューブは、螺旋状の巻きに配置された、少なくとも１つのチューブを含み得る。これは、一本かまたは複数本のストランドの巻きのいずれかであり得、そして反時計回りか時計回りのいずれかの方向であり得る。そしてまた、一本または複数本のストランドにおいて、一端では、螺旋状の巻きはまた時計回りであり得、一方、他端では、反時計回りであり得、そしてまた、必要に応じて、それらの間に真っ直ぐな部分を有し得る。
【０００８】
（詳細な説明）
図１は、遠心装置１０を示し、この基本的な構成は、米国特許第５，６６５，０４８号に記載されるものと実質的に同じであり得る。本発明が関する限り、これは、管材７０により関連し、そして特に、遠心装置１０からのその支持体に関連する。この支持体は、支持アーム５０ならびにその案内部材５２および５４を含む。
【０００９】
前記のように、遠心装置１０の基本構造は、米国特許第５，６６５，０４８号に記載されるものと同じであり得る。従って、米国特許第５，６６５，０４８号は、これによって、ここで、本明細書中で参考として援用される。この装置は、バッグセット２０を含む。これはまた、自己収容流体保持遠心カセットまたはローターといわれ得、これは、内部回転可能なチャック６０に搭載される。バックセット２０は、図１および図３に図示されるように、カセット２０の軸４０に同軸かつ固定して取り付けられた流体流入および流出管材７０を有する。示されるように、カセットは、その回転軸が共通軸４０に沿って同軸であるようにチャック６０に搭載される。従って、チャック６０が回転する場合、固定して取り付けられた管材７０は、それと共に同時回転する。示されるように、固定された取り付け器具７１の領域から外側で軸方向に延びる管材７０の長さ７２がある。管材の長さ７２は、軸方向に後ろに向かって湾曲し、そして個別に回転可能な半径方向外側のプーリー９０を通じて伸長し、このプーリーは、ＸＲＰＭの速度でプーリー９０とチャック６０を相互連結する歯車列によって回転し、一方、チャックは、２ＸＲＰＭの速度で回転する。また、参考が、米国特許第５，６６５，０４８号（これは本明細書中で参考として援用される）に対してチャックおよびプーリーの配置の操作についてなされる。図１は、チャック６０を示す切取図面および歯車９１（前述の歯車列の一部）を示すさらなる切取図面を実際に示す。
【００１０】
操作の際、プーリー９０が回転する場合、後に向かって湾曲した管材の長さ７２は、ＸＲＰＭの速度で軸４０の周りで回転して、一方、管材７０の固定して取り付けられた末端７１は、２ＸＲＰＭの速度で実際に回転する。この現象は、カセット２０およびチャック６０が管材７０、７１を軸上で回転させる場合でさえ、管材７０がその軸の周りでねじれるのを避けることを可能とするので、当該分野において周知である。この現象のより完全な記載は、米国特許第５，６６５，０４８号および同第ＲＥ２９，７８３（３，５８６，４１３）号（Ａｄａｍｓ）に記載される。
【００１１】
ここで、参考は、さらに図２および図３に対してなされ、これらは、支持アーム５０を図示する。この支持アーム５０は、その中心区間５６で、プーリー９０の内部周辺に固定して取り付けられる。従って、支持アーム５０は、ハブ９０と一緒に回転する。
【００１２】
支持アーム５０は、図１に示されるように、長手方向の形状であり、そして遠心装置１０のどちらかの側に延びる。図２に示されるように、支持アーム５０は、長手方向のチャネル５８を有し、これは、支持チューブ８０を支える。支持チューブ８０は、図３および図４に図示される一組の軸受８２によってチャネル５８で実際に支持される。これらの軸受の各々は、図２に示されるように、支持アームの反対の端で対応する凹部８４に収容される。
【００１３】
従って、支持アーム５０は、プーリー９０に固定して取り付けられ、支持チューブ８０は、チャネルおよび支持アーム内に、軸受８２によって支持され、そして、次いで、流体チューブ７０は、支持チューブ８０を介して延びるが、この点において、図１は、最終的な組み立てられた状態にあるこれらの種々の構成要素を示す。流体管材７０は、Ｃ形の案内部材５２によって、支持チューブ８０の一端に案内されているのが示される。支持チューブの他端では、図１に図示されるように、流体管材長７２が、支持チューブから出て伸び、そしてＳ形の管材案内部材５４へと延びる。
【００１４】
流体管材が多管腔ロープの形態にある場合、その実施形態は、本明細書中で後に記載され、回転アクセスから最も遠くのロープの要素は、支持表面に対して大きな力をかけ、そして引き続いて、滑りロープ作用を起こすのに必要なねじれを妨げる大きな摩擦力を生み出す。以下のパラメータ（ｐｅｒｉｍｅｔｅｒ）は、多管腔スキップロープの適切な操作のために所望されることが分かっている；
１）強力だが可撓性なスキップロープ組立体；
２）ロープに損傷を与えずにトルクを伝達する能力；
３）ロープと、回転軸から特に離れた（ここでは、ｇ場が高い）支持体との間の低い摩擦。
【００１５】
パラメータ１および２は、通常、比較的小さい直径の、デュロメーターで測定したとき高い硬度をもつ熱可塑性管材を選択することによって満たされる。接着方法および固定は、少なくとも９つの管腔の組立体が、まさに揃った管材位置、そしてそれ故の剛性ならびに強度でうまく取り付けられ得るように使用された。この組立体は均一性を向上させるために螺旋状に巻かれた構成である。
【００１６】
参考はまた、ここで、ロープの種々の設計のために図５Ａ〜５Ｈになされる。図５Ａは、一本のストランド１００Ａが時計回りに巻きつくのを示し、一方、図５Ｂは、複数本のストランド１００Ｂが、反時計回りに巻きつくのを示す。図５Ｃは、一本のストランド１００Ｃが時計回りに巻きつくのを示し、一方、図５Ｄは、複数本のストランド１００Ｄが時計回りにまきつくのを示す。試験および観察を通じて、スキップロープの２つの端は、非対称に動くことが見い出される。これは、一端が時計回りにねじれ、そして他端が反時計回りにねじれるという事実に起因する。一端がねじれ上がり、一方、他端はねじれない。従って、１つの実施形態に従って、ロープの組立の間、ねじれ方向は、ロープの中間で反対となり得ることが見い出された。この点について、図５Ａ、５Ｆおよび５Ｈを参照のこと。中間のロープの小区間は、ねじれが全くないことが注目される。このようにすることによって、ロープの両端が同じねじれ状態にあるようにロープを設置し得る。ロープは、最大のトルク剛性を与えるために両端がねじれるように設置され得、その結果、両端は、チューブ内の流体流れに対して最小の制限を与えるようにはねじれない。
【００１７】
本発明に従うと、所望の低摩擦を提供するために、流体管材に関して、スキップロープの部分は、周辺（ここでは、ロープが非常に滑らかなテフロン（登録商標）のしっかりコートされたアルミニウム部分を介して案内される）からの回転アクセスから湾曲した支持体を通じて前に進むことが注目される。図３ならびに案内部材５２および５４を参照してください。これらの領域において、スキップロープと案内部材との間の摩擦係数は、好ましくは０．２未満である。
【００１８】
回転の中心からの最大直径でのスキップロープの区間は、種々の長さの直線部分である。この区間は、ロープをねじるのに必要な全体のトルクにとって非常に重要であり得る。実際に、スキップロープ組立体の（流体で満たされている場合は流体をプラスした）重さは、Ｇ場によって増加し、これは１，０００以上の掛け算になり得る。ねじれ動作を駆動するのに必要なトルクを減少するために、スキップロープのこの区間は、前述の支持チューブ８０によって支持される。これは、好ましくは、金属か構造用プラスチックのいずれかの剛性のチューブである。この剛性のチューブは、それ自身が、前述の低摩擦軸受８２によって支持され、それ自身の軸の周りで完全に回転することを可能とする。これは、スキップロープ組立体のこの領域を駆動するのに必要なトルクを、まさに実質的にゼロまで減少させる。支持チューブおよび軸受のこの構造は、案内部材５２および５４間の流体管材長または管腔に対して有利な支持を提供する。この支持チューブが自由に回転するので、図１の６０および９０のような部材（言い換えれば、第１および第２の回転可能な機構）の回転時に、流体管材は、自由に、支持チューブと共に回転するか、または支持チューブに関連して回転するかのいずれかである。
【００１９】
本発明の別の特徴は、例えば、図５Ｂに図示されるように、多管腔ロープ自身の構造に関する。これは、中心管腔１０２Ｂの周りの複数の少なくとも８つの管腔１００Ｂからなり得る。図５Ｂに図示されるように、中心管腔１０２Ｂは、真っ直ぐで、一方、他の周辺管腔は巻きつく。中心管腔１０２Ｂは、押出成形チューブであり得、一方、管腔１００Ｂは、加工チューブであり得る。別の方向に置くと、チューブ１０２Ｂは、流入管材であり得、そして管材１００Ｂは流出管材であり得る。流入管材および流出管材はまた逆であり得る。
【００２０】
ここで、他の実施形態、改良、詳細および使用が前述の開示の文書および精神に一致してならびにこの特許の範囲内でなされ得ることが、当業者に理解される。この特許は、前述の特許請求の範囲によってのみ制限され、等価論を含めて特許法に従って解釈される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、本発明に従った遠心装置の斜視図である。
【図２】 図２は、図１の装置の一部分、特に支持アームの斜視図である。
【図３】 図３は、末端案内部材を有する支持アームおよび流体管材を有する流体保持ハウジングを示す分解斜視図である。
【図４】 図４は、流体保持ハウジングおよび流体管材の構成要素を示す分解斜視図である。
【図５Ａ】 図５Ａは、本発明に従う、流体管材または多管腔ロープの種々の別の実施形態を開示する。
【図５Ｂ】 図５Ｂは、本発明に従う、流体管材または多管腔ロープの種々の別の実施形態を開示する。
【図５Ｃ】 図５Ｃは、本発明に従う、流体管材または多管腔ロープの種々の別の実施形態を開示する。
【図５Ｄ】 図５Ｄは、本発明に従う、流体管材または多管腔ロープの種々の別の実施形態を開示する。
【図５Ｅ】 図５Ｅは、本発明に従う、流体管材または多管腔ロープの種々の別の実施形態を開示する。
【図５Ｆ】 図５Ｆは、本発明に従う、流体管材または多管腔ロープの種々の別の実施形態を開示する。
【図５Ｇ】 図５Ｇは、本発明に従う、流体管材または多管腔ロープの種々の別の実施形態を開示する。
【図５Ｈ】 図５Ｈは、本発明に従う、流体管材または多管腔ロープの種々の別の実施形態を開示する。

Claims (8)

1. 流体保持ハウジングを回転させるための遠心機であって、該ハウジング内に保持される流体内に懸濁した１以上の選択された材料が該ハウジングの回転時に遠心分離されるような遠心機であって、該遠心機は、以下：
   回転軸を有する第１の回転可能な機構であって、該流体保持ハウジングが、該第１の回転可能な機構と共に同時回転するために第１の回転可能な機構に同軸に搭載されている、第１の回転可能な機構；
   回転軸を有する第２の回転可能な機構であって、該第１および第２の回転可能な機構が共通軸の周りを同時回転するために同軸に相互連結されている、第２の回転可能な機構；
   流体管材であって、該流体保持ハウジングの軸に連結され、そして該流体保持ハウジングから外向きに軸方向に延びる遠位長を有する、流体管材；
   を含む遠心機において、該第２の回転可能な機構に搭載された支持アーム、支持チューブであって、該支持チューブを介して該流体管材の該遠位長の少なくとも一部分を受けるための支持チューブ、該支持チューブの１つの末端にあるＣ形案内部材および該支持チューブの反対の末端にあるＳ形案内部材、および該支持アームに該支持チューブを回転可能に支持するための軸受部材、を含み、これによって、該第１の回転可能な機構および該第２の回転可能機構の回転時に、該流体管材が、自由に、該支持チューブと共に回転するか、該支持チューブに関連して回転するかのいずれかであり、ここで、該支持アームが、該第１および第２の回転可能な機構のいずれかの側面に延びる遠心機。
2. 前記支持アームが、前記支持チューブを支えるための長手方向のチャネルを含む、請求項１に記載の遠心機。
3. 前記支持アームがまた、前記軸受部材を支えるために該支持アームの反対の末端に配置された凹部を含む、請求項２に記載の遠心機。
4. 前記軸受部材が、前記支持チューブの反対の末端を支持するための、前記支持アームの前記凹部に支えられた形態の一組の軸受を含む、請求項３に記載の遠心機。
5. 前記流体管材が、ウレタン管材を含む、請求項１に記載の遠心機。
6. 前記案内部材が、それぞれ滑らかな、テフロン（登録商標）のしっかりとコートされたアルミニウム部材である、請求項１に記載の遠心機。
7. 流体保持ハウジングの回転軸に固定して連結された流体流入および流出管材を有する該流体保持ハウジングを回転させるための遠心機であって、該遠心機は、以下：
   フレーム；
   回転軸および第１の直径を有する第１の回転可能な機構であって、該流体保持ハウジングが、該第１の回転可能な機構と共に同時回転するために、該第１の回転可能な機構に同軸に搭載されている、第１の回転可能な機構；
   回転軸、および該第１の直径より大きな第２の直径を有する第２の回転可能な機構であって、該第１および第２の回転可能な機構が、該フレームに同軸に搭載されている、第２の回転可能な機構；
   該第２の回転可能な機構に搭載された支持アームであって、ここで、該支持アームが、該第１および第２の回転可能な機構のいずれかの側面に延びる支持アーム；
   支持チューブであって、該支持チューブを介して該流体管材の遠位長の少なくとも一部分を支えるための支持チューブ；
   該支持チューブの１つの末端にあるＣ形案内部材および該支持チューブの反対の末端にあるＳ形案内部材；および
   該支持アームに該支持チューブを回転可能に支持するための軸受部材、
   を含み、該第２の回転可能な機構は、駆動機構に係合した外部円周状表面を有し、該駆動機構は、該第２の回転可能な機構が選択された回転速度Ｘで回転するように、外部円周状表面を駆動し、該第１の回転可能な機構は、該第１の回転可能な機構が回転速度２Ｘで該第２の回転可能な機構と共に同時に回転するように、第２の回転可能な機構に相互連結されており、これによって、該第１および第２の回転機構の回転時に、該流体管材は、自由に、該支持チューブと共に回転するか該支持チューブに関連して回転するかのいずれかである、遠心機。
8. 前記支持アームが、前記支持チューブを支えるためのチャネルおよび前記軸受部材を含む一組の軸受を支えるための反対の凹部を有する、請求項７に記載の遠心機。

Images