JP5932155B2 - 遠心分離装置及び遠心分離装置を動作させる方法 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１のプリアンブルに記載の遠心分離装置、及び遠心分離装置を動作させる方法に関する。

この種の遠心分離装置は、固定部、例えばハウジングと、駆動シャフトを備える駆動装置とを備える。回転子が、第１の回転軸の回りで回動可能に固定部に装着される。この回転子は、駆動装置によって第１の回転軸の回りで駆動可能である。伝達シャフトが、第１の回転軸に対して偏心している第２の回転軸の回りで回動可能に回転子に設置される（ａｒｒａｎｇｅｄ）。伝達シャフトは、伝動装置を介して固定部に連結され、回転子が回動する場合、駆動シャフトが回転子に対して第２の回転軸の回りで回動するようになっている。遠心分離チャンバーが、第３の回転軸の回りで回動可能であるとともに、駆動シャフトに作動的に接続され、伝達シャフトが回動する場合、遠心分離チャンバーが回動するようになっている。さらに、回転子上に設置され、遠心分離チャンバーを回転子上で軸方向に固定する役目を果たすロック装置が設けられる。ロック装置は、ロック部材と、ロック部材を調整する作動部材とを備える。ロック部材は、遠心分離チャンバーが回転子上で軸方向に固定されるロック位置と、遠心分離チャンバーを回転子から脱離することができるロック解除位置との間で調整することができる。

このような遠心分離装置は、特に、摺動式シールを備えない、いわゆる連続流遠心分離機を実現することができ、例えば、細胞分離に用いるか又は自動輸血装置として用いることができる。例えば、外科手術中の自動輸血に用いる場合、患者の外科手術部位から血液を吸引し、自動輸血装置内部で処理し、続いて患者に送り返す。このような自動輸血装置の中心的要素は遠心分離チャンバーである。遠心分離チャンバーにおいて、赤血球が、他の血液成分から分離され、浄化及び濃縮した形態で患者に送り返すために、生理食塩液を使用して洗浄される。ここでの処理は、血液が、回動する遠心分離チャンバーを通って流れ、濃縮赤血球（ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ ｏｆ ｒｅｄ ｂｌｏｏｄ）が返血バッグ（ｒｅ−ｔｒａｎｓｆｕｓｉｏｎ ｂａｇ）に送達されることから連続して行われる。

遠心分離チャンバーを通る連続流を可能にするためには、通常、以下のことが必要とされる。すなわち、そのような遠心分離装置内部で、遠心分離チャンバーを例えばポンプベッドに接続するために、１つ又は複数のチューブを遠心分離チャンバーに対してガイドすることが必要とされる。遠心分離装置を動作させる場合の遠心分離チャンバーの回動に起因するチューブのねじれを防止するように、このような遠心分離装置は、いわゆる２Ωの法則（２−Ｏｍｅｇａ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ）（アダムの法則（Ａｄａｍｓ’ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ）とも称される）を用いる。この法則に従って、チューブは、遠心分離チャンバーの半分の回転速度で遠心分離チャンバーを追跡するように動く。これにより、遠心分離装置の動作中にチューブがねじれることなく、チューブを、一方では例えばポンプベッドにしっかりと接続し、他方では遠心分離チャンバーにしっかりと接続することが可能になる。

チューブは、例えば、遠心分離装置の回転子上でガイドすることができる。回転子は、遠心分離チャンバーの半分の回転速度で回動し、遠心分離チャンバーを追跡するようにチューブをガイドする。

回転子及び遠心分離チャンバーを駆動する、異なる駆動概念が提案されている。このような駆動概念は、通常、遠心分離装置の比較的大きい構造空間を必要とし、その構造（ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｂｕｉｌｔ）が比較的複雑である。

例えば、特許文献１から既知の従来の遠心分離装置は、ベルト駆動部を用いて、駆動シャフトから遠心分離チャンバーに回転トルクを伝達する。

特許文献２から既知の遠心分離装置では、遠心分離チャンバーが回動可能に設置されている回転子が設けられる。この回転子は、連結部材を介して遠心分離チャンバーに回動を伝達し、遠心分離装置の動作中、この遠心分離チャンバーが回転子の２倍の回転速度で回動するようになっている。ここで、連結部材は、回転子上の水平回転軸の回りで回動式に装着されている円錐状ギアホイールによって構成される。円錐状ギアホイールは、一方では固定子と作用し合い、他方では遠心分離チャンバーと作用し合って、それにより、回転子の回動を遠心分離チャンバーに伝達する伝動装置（ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｇｅａｒｉｎｇ）を提供する。

特許文献３から既知の遠心分離装置内部では、回転子は、駆動装置に作動的に接続されている。回転子には、作動部材と、偏心体（ｅｘｃｅｎｔｅｒ）を介して作動部材に連結されるカムローラーとを備えるロック装置が設置されている。カムローラーは、ロック位置では遠心分離チャンバーにロック係合し、偏心体を調整することにより、カムローラーを遠心分離チャンバーとの係合から外すために、遠心分離チャンバーに対して動かすことができる。

特許文献４から既知の遠心分離装置では、遠心分離チャンバーは、回転子上に設置されている。回転子は、２つの伝達シャフトを保持する。これらの伝達シャフトは、一方では伝動装置を介してハウジングに連結され、他方では遠心分離チャンバーに係合される。回転子を回動させることにより、伝達シャフトが回動し、ひいては遠心分離チャンバーを回転子の２倍の回転速度で回転駆動する。

別の遠心分離装置が、特許文献５から既知である。ここで、遠心分離チャンバーは、回転子上に設置され、回転子を回動させることによって駆動される。

独国特許第３２４２５４１号 欧州特許出願公開第０９３００９９号 欧州特許出願公開第０６４２８３４号 米国特許第４，１６３，５１９号 米国特許第４，９５０，４０１号

単純な構造を有することができ、必要とされる空間が少なく、比較的少数の部品を用いることができる遠心分離装置が所望されている。

本発明の目的は、小型構造の遠心分離装置を可能にすると同時に、少数の部品を用いて、比較的単純な構造を有する遠心分離装置、及び遠心分離装置を動作させる方法を提供することである。

この目的は、請求項１の特徴を有する遠心分離装置により達成される。

したがって、前記駆動装置は、前記作動部材と作動的に接続され、前記駆動シャフトが前記第１の回転軸の回りで第１の回転方向に回動する場合、該駆動装置が前記作動部材を介して前記回転子を駆動し、前記駆動シャフトが前記第１の回転方向とは反対の第２の回転方向に回動する場合、前記作動部材が前記回転子に対して動くようになっている。

本発明は、一方では遠心分離装置の通常動作中に回転子を駆動し、他方ではロック装置を作動させる単一の駆動装置を提供するという構想に基づく。このため、駆動装置は、ロック装置の作動部材に作動的に接続される。ここで、第１の回転方向に駆動シャフトを回す場合、駆動力は、作動部材を介して回転子に作用し、回転子が付勢されて回動し、遠心分離チャンバーを駆動するようになっている。したがって、駆動装置は、作動部材に作用して回転子を駆動し、駆動シャフトが第１の回転方向に回動する場合、回転子を動かす。対照的に、駆動シャフトが第１の回転方向とは反対の第２の回転方向に動く場合、駆動装置は、回転子を連携させることなく作動部材に作用する。このように、作動部材は、ロック装置を作動させて、例えばそのロック位置からそのロック解除位置に移行させ、遠心分離チャンバーを回転子から脱離させるように、回転子に対して位置を調整される。

遠心分離装置を駆動するのに単一の駆動装置しか必要とされないため、低減した空間要件を伴う構成を得ることができる。駆動装置の駆動方向の単純な逆転によって、ロック装置の作動を達成することができるため、ロック装置の複雑な作動機構が必要でない。

回転子は、第１の回転速度で回動し、遠心分離チャンバーは、回転子の第１の回転速度の２倍である第２の回転速度で回動することが有利である。ここで、回転子は、遠心分離チャンバーを外部装置、例えばポンプベッド、又は輸血バッグ等の液体容器に接続する１つ又は複数のチューブをガイドすることができ、回転子が回転子上に設置されるチューブを遠心分離チャンバーの半分の回転速度で動かし、ひいては遠心分離チャンバーを追跡するようになっている。これにより、いわゆる２Ωの法則（アダムの法則）に従って、チューブが遠心分離装置の動作中にねじれることなく、チューブを、一方の側では遠心分離チャンバーにしっかりと接続し、他方の側では外部装置にしっかりと接続することが可能になる。

伝達シャフトにより、回転子の回動が遠心分離チャンバーに伝達され、それにより、遠心分離装置の動作中、回転子及び遠心分離チャンバーが単一の駆動装置により回動される。このために、伝達シャフトは、遠心分離チャンバーのギアホイールに作動的に接続することができる。伝達シャフトは、例えば、駆動ホイールに回転取付けして連結される。駆動ホイールは、例えば歯を介して、遠心分離チャンバーのギアホイールの歯と係合する。

伝達シャフトは、伝動装置を介して遠心分離装置の固定部に連結される連結ホイールを保持することが有利である。伝動装置は、例えば、ベルト伝動装置として構成することができ、ベルトを備えることができる。このベルトを介して、連結ホイールが、遠心分離装置の固定部にしっかりと設置されているギアホイールに作動的に接続される。

上記ベルトは、歯付きベルトとして構成され、連結ホイール及びギアホイールに噛合することが好ましい。ベルトを固定部、例えば遠心分離装置のハウジングに接続するのに介するギアホイールは、駆動シャフトの第１の回転軸に対して同心に設置され、駆動シャフトの回りに延びることが好ましい。ここで、ギアホイールは、径方向に、回転子上に設置される伝達シャフトの移動経路内に位置し、それにより、遠心分離装置の動作中、伝達シャフトがギアホイールの回りで旋回する（ｏｒｂｉｔｓ）ことが好ましい。

ベルト伝動装置を用いることにより、単純で、安価で、信頼性のある、遠心分離装置の固定部に対する伝達シャフトの連結部がもたらされる。回転子が回動する場合、伝動装置を介して、伝達シャフトが回転子に対して回動する。ここで、回転子の回動を伝達して遠心分離チャンバーを回動することにおいて、伝達率が２：１であることが好ましい。この伝達率は、伝達シャフトを固定部に連結する伝動装置と、伝達シャフトを遠心分離チャンバーに連結する駆動ホイールとによって規定される。

駆動ホイールの直径は、比較的大径が選択され、それにより、遠心分離装置の動作中の騒音の低減を可能にすることが好ましい。駆動ホイールは、伝達シャフトを遠心分離チャンバーの好適なギアホイールに連結するのに介され、遠心分離チャンバーのギアホイールに係合する、例えば歯付きホイールとして構成される。この駆動ホイールは、比較的大径を有するため、ギアホイールを駆動ホイールに係合することにより発生する騒音が比較的小さい。

（遠心分離チャンバーの）第３の回転軸は、（回転子の）第１の回転軸に対して同心であることが有利である。したがって、遠心分離チャンバー及び回転子は、同じ軸の回りで回動する。

遠心分離装置の動作中、遠心分離チャンバーは、軸方向に固定され、伝達ホイールを介して回転子に作動的に接続され、駆動装置によって回転子を駆動することによって遠心分離チャンバーが回動するようになっている。遠心分離チャンバーを回転子上に定置させるために、ロック装置が設けられる。このロック装置は、回転子上に設置され、回転子が、回転子に対応する（ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ）第１の回転軸回りで回動する場合、回転子と一緒に回動する。ロック装置が、遠心分離チャンバーを、遠心分離チャンバーに対応する第３の回転軸に対して軸方向に固定する役目を果たし、遠心分離チャンバーが、回転子上で軸方向に保持され、遠心分離装置の動作中、軸方向に動くことができないようになっている。

作動部材は、第４の回転軸の回りで旋回可能に回転子上に設置され、ロック部材に接続されるロック用偏心体に連結されることが有利である。ここで、連結部は、作動部材を第４の回転軸の回りで旋回することにより、ロック部材をロック位置とロック解除位置との間で調整することができるようになっている。ロック部材は、例えば、回動可能にロック用偏心体上に設置されるロック用ローラーとして構成することができ、ロック用ローラーは、ロック位置では遠心分離チャンバーにロック係合し、ロック解除位置では遠心分離チャンバーから係脱する。

駆動シャフトを第２の回転方向に駆動することにより、作動部材は回転子に対して動くことができ、それにより、ロック用偏心体が旋回し、ロック用偏心体上に設置されるロック部材がロック位置からロック解除位置に移行する。したがって、ロック装置は、ロック解除され、それにより、遠心分離チャンバーが回転子から脱離することができる。遠心分離チャンバーを再びロックするものとする場合、駆動装置は、第１の回転方向に駆動され、それにより、作動部材が回転子に対して動き、ロック部材が遠心分離チャンバーにロック係合される。ロック位置に達すると、回転子は、連携して回動し、遠心分離チャンバーを駆動する。

ロック部材は、ロック用ローラーとして構成されるため、遠心分離チャンバーがロック部材に沿って回転することから、遠心分離装置の動作中、ロック部材は、ロック用偏心体の回りで回動することができる。ロック用ローラーとして構成されるロック部材は、例えば、ロック部材の回りに延びる溝を有することができる。ロック位置では、遠心分離チャンバーの第３の回転軸の回りに延びる遠心分離チャンバーの突出部が、この溝にロック係合し、遠心分離チャンバーが回転子に対して軸方向に保持されるようになっている。ロック装置をロック解除するのに、ロック部材は旋回して遠心分離チャンバーから離れることができ、それにより、ロック部材は、遠心分離チャンバーにもはや係合せず、遠心分離チャンバーは回転子に対してもはや軸方向に固定されない。

ロック部材は、ロック装置のロック位置及びロック解除位置に安定して保持されることから、双安定位置を有することが好ましい。ロック部材をロック位置又はロック解除位置に動かすと、ロック部材は、そのとった位置に留まる。特に、ロック解除位置は安定であるため、ロック部材をロック解除位置に保持するのに駆動装置にエネルギー付与する必要がなく、これにより、遠心分離装置のエネルギー消費を低減することを可能にすることができる。駆動装置のエネルギー付与は、ロック装置を作動させるためにのみ必要であり、ロック装置を現在位置に保持するためには必要でない。

その一方、原理的には、例えば弾性の張力付与装置によって、その位置のうちの一方、例えばロック位置に向けてロック部材に予張力を付与し、それにより、ロック装置自体によるロック解除動作の後、ロック装置をロック位置に復帰させることも考えられる。

ロック装置は、例えば、ロック用ローラーによってそれぞれ構成される複数のロック部材を備えることが好ましい。例えば、３つのロック部材を設けることができ、これらのロック部材は、遠心分離チャンバーの回転軸の回りに等間隔で、遠心分離チャンバーの回りに設置され、ロック装置のロック位置では遠心分離チャンバーにロック係合する。

これに関して、全てのロック部材が、ロック装置をロック位置とロック解除位置との間で動かすように、位置を調整可能であることが考えられる。しかし、特定の一実施形態において、全てではなく、ただ１つ又は一部の複数のロック部材が調整可能である。例えば、全部で３つのロック部材が設けられる場合、１つの実施形態において、単一のロック部材が位置を調整可能であり、その一方、残りのロック部材は位置を調整可能ではなく、したがって遠心分離チャンバーに対して位置を調整することができない。

１つ又は複数のロック部材が調整可能でないという記載は、この文書に関して、ロック部材がロック用ローラーとして構成される場合、ロック部材の回転軸の位置を回転子に対して調整することができず、したがって回転子に対して位置固定されることを意味するものとする。それにもかかわらず、一方では、ロック用ローラーとして構成されるロック部材は、回転子に対してその回転軸の回りで回動することができる。

対照的に、ロック用ローラーとして構成されるロック部材が、位置を調整することができる場合、回転子に対するロックの回転軸の位置は、例えば、遠心分離チャンバーをロック解除するのに回転軸を遠心分離チャンバーから変位することができるように変更することができる。したがって、ロック用ローラーの全体位置が調整可能である。

１つの実施形態において、回転子に対する作動部材の調整動作中、回転子を制動するブレーキ装置が設けられることが好ましい。特に、磁気制動力を回転子に印加する磁気ブレーキによって構成されるこのブレーキ装置は、作動部材を動かす場合、回転子が連携しないように、ロック装置をロック解除する場合、回転子をその現在位置に保持する役目を果たす。ブレーキ装置は、そのロック解除位置からロック装置をロックする間、回転子をその現在位置に保持する役目も果たす。ロック装置のロック位置に達した後初めて、回転子は、遠心分離チャンバーを駆動するように連携する。

本発明の目的は、遠心分離装置を動作させる方法によっても達成される。遠心分離装置は、固定部と、駆動シャフトを備える駆動装置とを備える。回転子が、第１の回転軸の回りで回動可能に固定部に装着され、この回転子は、駆動装置によって第１の回転軸の回りで回動させることができる。駆動シャフトは、第１の回転軸に対して偏心している第２の回転軸の回りで回動可能に回転子上に設置される。伝達シャフトは、伝動装置を介して固定部に連結され、回転子の回動中、伝達シャフトが回転子に対して第２の回転軸の回りで回動するようになっている。第３の回転軸の回りで回動可能である遠心分離チャンバーは、伝達シャフトに作動的に接続され、伝達シャフトの回動中、遠心分離チャンバーが回動するようになっている。回転子上に設置され、遠心分離チャンバーを回転子上で軸方向に固定するロック装置が、ロック部材と、このロック部材を作動させる作動部材とを備える。ロック部材は、遠心分離チャンバーが回転子に対して軸方向に固定されるロック位置と、遠心分離チャンバーを脱離することができるロック解除位置との間で調整することができる。ここで、駆動装置は、作動部材に作動的に接続され、駆動装置は、駆動シャフトが第１の回転軸の回りで第１の回転方向に回動する場合、作動部材を介して回転子を駆動し、駆動シャフトを第１の回転方向とは反対の第２の回転方向に回動させる場合、回転子に対して作動部材を動かすことが規定される。

本遠心分離装置に関して上述した利点及び有利な実施形態は、本方法にも同様に適用可能であり、そのため上記を参照するものとする。

本発明の基礎をなす構想は、続いて、図面に示されている実施形態に従ってより詳細に記載されるものとする。

回転子と、回転子上に設置されている伝達シャフトとを備える遠心分離装置の概略断面図である。 遠心分離装置の概略上面図である。

図１及び図２は、回動可能な回転子３と、回動可能な遠心分離チャンバー５とを備える遠心分離装置１の一実施形態を異なる視点で示している。

遠心分離装置１は、摺動式シールを備えない連続流遠心分離機として構成されている。ここで、遠心分離チャンバー５は、ポンプベッド、又は流体容器、例えば輸血バッグ等のポート９に接続される外部装置に対する流れ接続を提供するために、チューブ８を介してポート９に接続される。

ここで、チューブ８は、第１の端部８０を介して遠心分離チャンバー５に取り付けられ、第２の端部８１を介してポート９に取り付けられる。

チューブ８は、回転子３のガイド装置３５上でガイドされる。ここで、遠心分離装置１の動作中、回転子３は、第１の回転速度Ｖ１で回動する。第１の回転速度Ｖ１は、遠心分離チャンバー５の回転速度Ｖ２の半分に等しい。このように、遠心分離装置１は、いわゆる２Ωの法則（アダムの法則）を働く。この法則に従って、遠心分離チャンバー５の回転中、チューブ８が回転子３上でガイドされることにより、チューブ８のねじれが防止される。

遠心分離チャンバー５を用いて、遠心分離によって特定の成分を他の成分から分離することができることから、流体、特に血液を処理することができる。例えば、自動輸血に関して、濃縮赤血球を得ることができ、これを浄化した形態で患者に送り返すことができる。

回転子３は、第１の回転軸Ｄ１の回りで回動式に装着される。第１の回転軸Ｄ１は、遠心分離チャンバー５の回転軸Ｄ３に対して同心である。伝達シャフト４０は、回転軸Ｄ２の回りで回動可能に回転子３に装着される。回転軸Ｄ２は、回転子３の回転軸Ｄ１に対して偏心しているが、この回転軸Ｄ１に対して平行に延びる。伝達シャフト４０は、連鎖駆動機構（ｄｒｉｖｅ ｃｈａｉｎ）４の一体部分であり、回転子３から遠心分離チャンバー５に回動を伝達する。

伝達シャフト４０には、歯付きホイールの形態の連結ホイール４１が設置されている。連結ホイール４１は、回転子３の駆動装置７に面する側に設置され、歯付きベルトの形態のベルト４３を介して、伝動ホイール４４に連結される。伝動ホイール４４は、遠心分離装置１のハウジング２にしっかりと設置される。歯付きベルトの形態のベルト４３は、一方では連結ホイール４１の歯に係合し、他方では伝動ホイール４４の歯に係合する。それにより、ベルト４３は、回転軸Ｄ１の回りでの回転子３の回動中、連結ホイール４１と連結ホイール４１に随伴する伝達シャフト４０とが、回転子３に対して伝達シャフト４０に対応する回転軸Ｄ２の回りで回動するように、伝動ホイール４４の回りで走行し、実質的に滑ることなく伝動ホイール４４上を回り続ける。

したがって、遠心分離装置１の動作中、伝達シャフト４０の回動は、互いに重なる２つの回転成分で生成される。伝達シャフト４０は、一方では、回転子３の回転軸Ｄ１の回りで回転子３とともに回動する。伝達シャフト４０は、他方では、連結ホイール４１、ベルト４３、及び伝動ホイール４４により形成される伝動装置を介して、回転子３に対して回動され、ひいては、回転子３が回動する場合、回転子３に対して回転軸Ｄ２の回りで回動を行う。

伝達シャフト４０は、回転子３の遠心分離チャンバー５に面する側に、駆動ホイール４２を保持する。駆動ホイール４２は、歯付きホイールとして形成され、遠心分離チャンバー５の歯付きホイールの形態の伝動ホイール５０に係合する。駆動ホイール４２は、伝動ホイール５０の対応する歯に係合する外歯５００を有する。伝達シャフト４０の回動は、駆動ホイール４２を介して遠心分離チャンバー５に伝達される。遠心分離装置１の動作中、連鎖駆動機構４は、遠心分離チャンバー５が回転子３の回転速度Ｖ１の２倍の回転速度Ｖ２で回動するように伝達を行う設計になっている。

ベルト伝動装置を介して伝達シャフト４０をハウジング２に連結することにより、単一の伝動ステージのみを用いて、単純で費用効果的に、回転子３の回転速度Ｖ１が遠心分離チャンバー５の回転速度Ｖ２に伝達される。ここで、連鎖駆動機構４の構成により、比較的大径の駆動ホイール４２を使用することが可能になり、これにより、遠心分離装置１の比較的静かな動作が可能になる。

例えば、電気モーターによって構成される駆動装置７は、駆動シャフト７０を介して、ロック装置６の伝動ホイール６０に連結され、遠心分離装置１の通常動作中、伝動ホイール６０と、作動ホイール６１の形態の作動部材とを介して、回転子３にトルクを伝達する。駆動シャフト７０は、回転子３に回動可能に装着され、伝動ホイール６０にしっかりと接続され、伝動ホイール６０は、作動ホイール６１に更に噛合する。

作動ホイール６１は、シャフト６２上に設置され、シャフト６２は、第４の回転軸Ｄ４の回りで旋回可能に回転子３に装着される。

遠心分離装置１の通常動作中、駆動シャフト７０は、回転軸Ｄ１の回りで回転方向Ａ１に回動し、それにより、これに応じて伝動ホイール６０が回動する。ここで、伝動ホイール６０は、作動ホイール６１に作用し、作動ホイール６１は、回転子３を連携させ、回転軸Ｄ１の回りで回転方向Ａ１に回動を行うように回転子３を駆動する。ここで、回転子３の回動は、上記で説明したように、連鎖駆動機構４を介して遠心分離チャンバー５に伝達される。

ロック装置６は、ロック用偏心体６３に連結されるロック用ローラー６４の形態のロック部材を介して、遠心分離チャンバー５を軸方向にロックする設計になっている。ロック装置６がロック位置にある場合、遠心分離チャンバー５は、対応する回転軸Ｄ３に沿って、回転子３に対して軸方向に動くことができない。ロック用ローラー６４は、回転軸Ｄ４’の回りで対応するロック用偏心体６３に回動可能に装着される。ロック用ローラー６４は、ロック位置では遠心分離チャンバー５の周方向突出部５１に係合する溝６４０を有し、遠心分離チャンバー５が軸方向に適所に保持されるようになっている。

図１による概略断面図では、ロック用偏心体６３及び作動ホイール６１に対応する、単一のロック用ローラー６４のみが示されている。しかし、回転子３には、図２に示されているように、全部で３つのロック用ローラー６４、６５、６６が、回転軸Ｄ１の回りに等間隔で設置されている。このようなロック用ローラー６４、６５、６６のうち、ロック用ローラー６４のみが、その位置を調整可能であり、これに応じて、対応するロック用偏心体６３上に設置される。残りのロック用ローラー６５、６６は、回転子３に対して、対応する回転軸Ｄ５、Ｄ６の回りで回動可能であるが、その回転軸Ｄ５、Ｄ６の位置は調整可能でなく、したがって、位置を固定されて回転子３上に設置されている。

その一方、原理的には、全てのロック用ローラー６４、６５、６６が、その回転軸Ｄ４、Ｄ５、Ｄ６の位置を調整することもできる。この場合、各ロック用ローラー６４、６５、６６がロック用偏心体６３に対応し、ロック用偏心体６３は、作動ホイール６１に連結され、作動ホイール６１を介して伝動ホイール６０に連結される。

遠心分離装置１の通常動作中、ロック用ローラー６４、６５、６６は、回転子３とともに回転軸Ｄ１の回りで、回転速度Ｖ１で回動する。遠心分離チャンバー５は回転子の回転速度Ｖ１の２倍の回転速度Ｖ２で回動するため、ロック用ローラー６４、６５、６６は、遠心分離チャンバー５の円周方向突出部５１に沿って回転し、突出部５１の、ロック用ローラー６４、６５、６６に対するロック係合を維持したまま、対応する回転軸Ｄ４、Ｄ５、Ｄ６の回りで回動する。

ロック装置６は、ロック状態（図１に示されている）及びロック解除状態をとることができる。ロック状態では、ロック用ローラー６４は、その溝６４０を介して遠心分離チャンバー５の円周方向突出部５１に係合する。同様に、残りの調整不能ロック用ローラー６５、６６は、対応する溝を介して突出部５１に係合し、それにより、遠心分離チャンバー５が回転子３に軸方向に固定される。対照的に、ロック解除状態では、調整可能ロック用ローラー６４は、突出部５１から径方向に脱離し、それにより、突出部５１が調整可能ロック用ローラー６４の溝６４０にもはや係合しない。したがって、遠心分離チャンバー５は、回転子３から軸方向に持ち上げることにより、回転子３から脱離することができる。

調整可能ロック用ローラー６４のロック用偏心体６３の作動は、作動ホイール６１を介して行われる。回転子３がロック装置６を介して駆動される通常の動作状態では、ロック装置６は、遠心分離チャンバー５が軸方向に固定されるロック位置にある。ロック装置６をロック解除するものとする場合、回転子３は停止され、駆動装置７の回転方向を逆転させることにより、駆動シャフト７０を反対の回転方向Ａ２（図１を参照）に駆動させることによって、作動ホイール６１は、対応する回転軸Ｄ４の回りで旋回し、それにより、ロック用ローラー６４が、対応するロック用偏心体６３を介して動き、遠心分離チャンバー５の円周方向突出部５１から係脱する。

したがって、回転子３の駆動及びロック装置６の作動は、同じ駆動装置７を用いることによって行われる。駆動装置７は、その回転方向Ａ１、Ａ２に応じて、回転子３を駆動するか、又は、回転子３の停止中、回転子３に対して作動ホイール６１を動かし、このようにロック装置６を作動させる。

作動ホイール６１は、回転子３を連携させるように、例えば、ロック装置６のロック位置に達し、ロック部材６４が遠心分離チャンバー５の突出部５１に係合すると、回転子３の停止部に当接することができる。しかし、駆動シャフト７０が回転方向Ａ１に回動する場合、作動ホイール６１を回転子３に対して更に動かすことができないようにロック部材６４が遠心分離チャンバー５に当接することのみによって、回転子３が連携されることも考えられる。

作動ホイール６１のシャフト６２に調整レバー６７が設置され、調整レバー６７を手動で作動させ、ロック用偏心体６３と、ロック用偏心体６３上に設置されるロック用ローラー６４とを手動で動かすことができる。このように、ロック装置６は、回転子３から脱離することが可能であるように遠心分離チャンバー５をロック解除するために、手動でロック解除位置に動かすことができる。同様に、ロック装置６は、遠心分離チャンバー５を遠心分離装置１に挿入した後、手動で再びロックすることもできる。

ロック装置６は、ロック位置及びロック解除位置それぞれが安定であることから、双安定であることが好ましい。したがって、ロック用ローラー６４が設置されているロック用偏心体６３は、ロック位置又はロック解除位置に動かされた場合、ロック位置又はロック解除位置にそれぞれ留まる。特に、このように、ロック用偏心体６３をロック解除位置に保持するために駆動装置７にエネルギー付与することが必要でない。むしろ、ロック用偏心体６３は、ロック装置６をロック解除した後、ロック解除位置に留まり、ロック解除位置から能動的に動かされるまで、そのとった位置を維持する。

ロック解除中又はロック中、例えば、作動ホイール６１と回転子３との間に作用する摩擦力に起因して、回転子３が作動ホイール６１とともに動かないことを確実にするために、磁気ブレーキの形態のブレーキ装置３０が設けられる。ブレーキ装置３０は、少なくとも１つの磁石を備える。この少なくとも１つの磁石は、回転子３上の対応する磁石機構に対向して磁気で引き合うように配置され、それにより、所定の保持力によって、回転子３が現在とっている位置に保持される。例えば、作動ホイール６１の摩擦力により回転子３が動く可能性がない程度の保持力を有するブレーキ装置３０により、作動ホイール６１が回転子３に対して動くことができるように、ロック装置６が駆動シャフト７０を回転方向Ａ２に回動させることによりロック解除される場合、回転子３が適所に保持されることが確実になる。これと反対に、ロック装置６をそのロック解除位置からロック位置に調整する場合も、回転子３は、ロック位置に達し、したがってロック用ローラー６４が遠心分離チャンバー５に当接するまで適所に保持される。このとき初めて、駆動シャフト７０を回転方向Ａ１に更に回動させる場合、回転子３は、連携され、したがって遠心分離チャンバー５を駆動するように回動される。

本発明の基礎をなす構想は、上述の実施形態に限定されず、全く異なる実施形態において実現することもできる。

本明細書に記載の遠心分離装置によれば、静かに動作することができる小型構造を有する装置が提供される。遠心分離チャンバーを駆動するとともにロック装置を作動させるのに、比較的少数の部品しか必要とされないため、遠心分離装置の全体費用を低減することができる。ロック装置及び回転子は、単一の駆動装置によって駆動されるため、そうでなければロック装置の作動に必要となる追加の駆動装置が不要になる。

ロック装置が双安定位置を有し、さらに、手動で作動させることができる場合、例えば、電力が利用可能でなくてもロック装置のロック解除が可能であるため、停電の場合の緊急稼動用の追加のバッテリーが必要とされない。

１ 遠心分離装置
２ ハウジング
３ 回転子
３０ ブレーキ装置
３５ ガイド装置
４ 連鎖駆動機構
４０ シャフト
４１ 連結ホイール
４２ 駆動ホイール
４３ ベルト
４４ 伝動ホイール
５ 遠心分離チャンバー
５０ 伝動ホイール
５００ 歯
５１ 周方向突出部
６ ロック装置
６０ 伝動ホイール
６１ 作動部材（作動ホイール）
６２ シャフト
６３ ロック用偏心体
６４ ロック部材（ロック用ローラー）
６４０ 溝
６５、６６ロック部材（ロック用ローラー）
６７ 調整レバー
７ 駆動装置（モーター）
７０ 駆動シャフト
８ チューブ
８０、８１ 端部
９ ポート
Ａ１、Ａ２ 回転方向
Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、Ｄ４’、Ｄ５、Ｄ６ 回転軸
Ｖ１、Ｖ２ 回転速度

Claims (15)

1. 遠心分離装置（１）であって、
   固定部（２）と、
   駆動シャフト（７０）を備える駆動装置（７）と、
   第１の回転軸（Ｄ１）の回りで回動可能に前記固定部（２）に装着される回転子（３）であって、該回転子（３）は、前記駆動装置（７）によって前記第１の回転軸（Ｄ１）の回りで駆動可能である、回転子と、
   前記回転子（３）に装着され、前記第１の回転軸（Ｄ１）に対して偏心している第２の回転軸（Ｄ２）の回りで回動可能な伝達シャフト（４０）であって、該伝達シャフト（４０）は、伝動装置（４３、４４）を介して前記固定部（２）に連結され、前記回転子（３）の回動中、該伝達シャフト（４０）が該回転子（３）に対して前記第２の回転軸（Ｄ２）の回りで回動するようになっている、伝達シャフトと、
   第３の回転軸（Ｄ３）の回りで回動可能である遠心分離チャンバー（５）であって、該遠心分離チャンバー（５）は、前記伝達シャフト（４０）に作動的に接続され、該伝達シャフト（４０）の回動中、該遠心分離チャンバー（５）が回動するようになっている、遠心分離チャンバーと、
   前記回転子（３）上に設置され、前記遠心分離チャンバー（５）を前記回転子（３）上で軸方向に固定するロック装置（６）であって、該ロック装置（６）は、ロック部材（６４）と、該ロック部材（６４）を調整する作動部材（６１）とを備え、前記ロック部材（６４）は、前記遠心分離チャンバー（５）が前記回転子（３）に対して軸方向に固定されるロック位置と、前記遠心分離チャンバーが前記回転子（３）から脱離可能であるロック解除位置との間で調整可能である、ロック装置と、
   を備え、
   前記駆動装置（７）は、前記作動部材（６１）と作動的に接続され、前記駆動シャフト（７０）が前記第１の回転軸（Ｄ１）の回りで第１の回転方向（Ａ１）に回動する場合、該駆動装置（７）が前記作動部材（６１）を介して前記回転子（３）を駆動し、前記駆動シャフト（７０）が前記第１の回転方向（Ａ１）とは反対の第２の回転方向（Ａ２）に回動する場合、前記作動部材（６１）が前記回転子（３）に対して動くようになっていることを特徴とする、遠心分離装置。
2. 前記遠心分離装置（１）の動作中、前記回転子（３）は、第１の回転速度（Ｖ１）で回動し、前記遠心分離チャンバー（５）は、前記第１の回転速度（Ｖ１）の２倍の第２の回転速度（Ｖ２）で回動することを特徴とする、請求項１に記載の遠心分離装置。
3. 前記伝達シャフト（４０）は、駆動ホイール（４２）を保持し、該駆動ホイール（４２）を介して前記遠心分離チャンバー（５）の伝動ホイール（５０）に連結されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の遠心分離装置。
4. 前記伝達シャフト（４０）は、連結ホイール（４１）を保持し、該連結ホイール（４１）は、前記伝動装置（４３、４４）を介して前記固定部（２）に連結されることを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載の遠心分離装置。
5. 前記伝動装置は、ベルト伝動装置として構成されるとともにベルト（４３）を備え、前記連結ホイール（４１）は、前記ベルト（４３）を介して、前記固定部（２）にしっかりと設置される伝動ホイール（４４）に作動的に接続されることを特徴とする、請求項４に記載の遠心分離装置。
6. 前記ベルト（４３）は、歯付きベルトとして構成され、前記連結ホイール（４１）及び前記伝動ホイール（４４）に噛合することを特徴とする、請求項５に記載の遠心分離装置。
7. 前記伝動ホイール（４４）は、前記第１の回転軸（Ｄ１）に対して同心に設置され、前記駆動シャフト（７０）の回りに延びることを特徴とする、請求項５又は６に記載の遠心分離装置。
8. 前記第３の回転軸（Ｄ３）及び前記第１の回転軸（Ｄ１）は、互いに同一線上にあることを特徴とする、請求項１から７のいずれかに記載の遠心分離装置。
9. 前記作動部材（６１）は、第４の回転軸（Ｄ４）の回りで旋回可能に前記回転子（３）上に設置され、前記ロック部材（６４）に接続されるロック用偏心体（６３）に連結され、前記作動部材（６１）を前記第４の回転軸（Ｄ４）の回りで旋回させることにより、前記ロック部材（６４）が前記ロック位置と前記ロック解除位置との間で調整可能であるようになっていることを特徴とする、請求項１から８のいずれかに記載の遠心分離装置。
10. 前記ロック部材は、回動可能に設置される前記ロック用偏心体（６３）上にロック用ローラー（６４）として構成され、該ロック用ローラー（６４）は、前記ロック位置では前記遠心分離チャンバー（５）にロック係合し、前記ロック解除位置では前記遠心分離チャンバー（５）から係脱することを特徴とする、請求項９に記載の遠心分離装置。
11. 前記ロック部材（６４）は、前記ロック位置及び前記ロック解除位置に安定して保持されることを特徴とする、請求項１から１０のいずれかに記載の遠心分離装置。
12. 前記ロック装置（６）は、前記ロック位置と前記ロック解除位置との間で調整可能な少なくとも１つのロック部材（６４）と、位置を調整可能でない少なくとも１つのロック部材（６５、６６）とを備えることを特徴とする、請求項１から１１のいずれかに記載の遠心分離装置。
13. 前記回転子（３）に対する前記作動部材（６１）の調整動作中、ブレーキ装置（３０）が前記回転子（３）を制動することを特徴とする、請求項１から１２のいずれかに記載の遠心分離装置。
14. 前記ブレーキ装置（３０）は、前記回転子（３）を磁気制動する磁気ブレーキとして構成されることを特徴とする、請求項１３に記載の遠心分離装置。
15. 遠心分離装置（１）を動作させる方法であって、該遠心分離装置（１）は、
    固定部（２）と、
    駆動シャフト（７０）を備える駆動装置（７）と、
    第１の回転軸（Ｄ１）の回りで回動可能に前記固定部（２）に装着される回転子（３）であって、該回転子（３）は、前記駆動装置（７）によって前記第１の回転軸（Ｄ１）の回りで駆動される、回転子と、
    前記回転子（３）に装着され、前記第１の回転軸（Ｄ１）に対して偏心している第２の回転軸（Ｄ２）の回りで回動可能な伝達シャフト（４０）であって、該伝達シャフト（４０）は、伝動装置（４３、４４）を介して前記固定部（２）に連結され、前記回転子（３）の回動中、該伝達シャフト（４０）が該回転子（３）に対して前記第２の回転軸（Ｄ２）の回りで回動するようになっている、伝達シャフトと、
    第３の回転軸（Ｄ３）の回りで回動可能である遠心分離チャンバー（５）であって、該遠心分離チャンバー（５）は、前記伝達シャフト（４０）に作動的に接続され、該伝達シャフト（４０）の回動中、該遠心分離チャンバー（５）が回動するようになっている、遠心分離チャンバーと、
    前記回転子（３）上に設置され、前記遠心分離チャンバー（５）を前記回転子（３）上で軸方向に固定するロック装置（６）であって、該ロック装置（６）は、ロック部材（６４）と、該ロック部材（６４）を調整する作動部材（６１）とを備え、前記ロック部材（６４）は、前記遠心分離チャンバー（５）が前記回転子（３）に対して軸方向に固定されるロック位置と、前記遠心分離チャンバーが前記回転子（３）から脱離可能であるロック解除位置との間で調整可能である、ロック装置と、
    を備え、
    前記駆動装置（７）は、前記作動部材（６１）と作動的に接続され、前記駆動シャフト（７０）が前記第１の回転軸（Ｄ１）の回りで第１の回転方向（Ａ１）に回動する場合、該駆動装置（７）が前記作動部材（６１）を介して前記回転子（３）を駆動し、前記駆動シャフト（７０）が前記第１の回転方向（Ａ１）とは反対の第２の回転方向（Ａ２）に回動する場合、前記作動部材（６１）を前記回転子（３）に対して動かすことを特徴とする、方法。
    
    

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