JP6588201B2 - 遠心機 - Google Patents

Description

本発明は、コンパクト化が図れるようにした遠心機に関する。

一般に、遠心機は、高速回転する回転体に、試料入れた容器（試料容器）がセットされる容器支持体がリング状に配置されている。

各容器支持体は、回転体の停止時に垂直姿勢の状態にあって容器のセットおよび取外しが可能になっている。一方、回転体の回転時には、遠心力の作用を受けて所定の傾斜角度に振り出されると共に、回転が停止すると元の垂直姿勢に戻るようになっている（例えば特許文献１、２参照）。

各容器支持体が垂直姿勢と傾斜姿勢となる構造としては、例えば図４、図５に示すが如く、容器支持体４２の両サイドに回動支点となる支持ピンＳ１、Ｓ２がそれぞれ設けられ、その支持ピンＳ１、Ｓ２を支点として容器支持体４２が回動自在に支持された構造である。

容器支持体４２の両サイドに設けられた支持ピンＳ１、Ｓ２は、容器支持体４２から両サイドへ腕を延ばした状態となっている。従って、支持ピンＳ１、Ｓ２を支点として容器支持体４２が吊下げられた支持状態となるため、容器支持体４２が自重によって自然に垂直姿勢に収まる回動可能な支持構造となっている。

これにより、回転時の遠心作用が働くと垂直姿勢から所定角度傾斜した傾斜姿勢への回動が可能になる。

特許第５０５７２２８号公報 特許第５２０９９９０号公報

容器をセットするリング状に配置された容器支持体は、両サイドの支持ピンを支点とする支持構造となるため、例えば図４、図５に示すが如く、隣り合う容器支持体同士の間には、支持ピンＳ１、Ｓ２用の設置スペース（間隔Ｌ）が必要になる。

特に、持ち運びが可能な小型の遠心機にあっては、各容器支持体をリング状に配置するので、回転体が、大きな占有スペースを有する主要な構成要素となる。このため、回転体の径が装置全体の大きさを決定する。

ここで、回転体の大きさは、各容器支持体の幅ａ（図４参照）と両サイドの支持ピンの長さとをそれぞれ加算した占有スペースによってリング状に配置する各容器支持体の数が決まる。

この場合、遠心機の小型化を図るには、回転体の径を小さくする必要があるが、回転体を小さくすると容器支持体の数も低減することにつながり、検査効率の観点で好ましくない。

そこで、本発明にあっては、小型化を図りながら従来と同様の検査効率が得られるようにした遠心機を提供することを課題とする。

上記目的を達成するために、本発明の遠心機の一態様は、高速回転する回転軸に取り付けられ、水平部と、前記水平部に対して鈍角をなすように上方へ向けて屈曲された屈曲部とを有する回転体と、前記水平部から前記屈曲部にわたって前記回転体に形成された１つ以上の開口部と、前記開口部に沿ってスライド移動可能なように各開口部毎に設けられ、試料が入れられた容器を保持する容器支持体と、前記容器支持体を回転内側に向けて付勢する付勢手段と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、セットおよび取出しが可能な内側セット位置と遠心動作時となる外側作動位置とに容器支持体がスライド移動可能であるため、支持ピンの省略が可能になり、支持ピンの省略スペース分だけ隣り合う容器支持体同士を接近させたレイアウト構造にすることができる。従って、容器支持体の数を減らすことなく回転体の径を小さくすることが可能となる。この結果、検査効率の維持を図りながら小型化した遠心機とすることができる。

第１実施形態に係る遠心機の全体斜視図である。 第１実施形態に係る遠心機の要部を示す側面断面図である。 第２実施形態に係る遠心機の要部を示す平面図である。 従来の一例の遠心機の要部を示す模式的な平面図である。 従来の一例の遠心機の要部を示す模式的な側面断面図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、すでに説明したものと同一または類似の構成要素には同一または類似の符号を付し、その詳細な説明を適宜省略している。

また、以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための例示であって、この発明の実施の形態は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものではない。この発明の実施の形態は、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。

［第１実施形態］
まず、第１実施形態を説明する。図１、図２に示すが如く、本実施形態に係る遠心機１０は、開閉可能な蓋１２と、蓋１２の内側に平面視円形の凹部１４とをする。凹部１４内には回転体１６が回転自在に配置されている。この回転体１６は、遠心機１０の回転軸１８（駆動軸）に装着されている。この回転軸１８は、検体などの試料が収容されたチューブ状の容器Ｖを撹拌するのに必要な高速回転ができるように回転制御される構成にされている。

容器Ｖは、例えば、試料中の標的物質の反応又は検出を行なうための蓋付きの容器である。この容器Ｖは、底部が先細り状に形成され、上方開放口Ｖｔが形成されている円筒状の容器本体Ｖｍと、上方開放口Ｖｔを着脱可能に閉鎖する蓋部（図示せず）とからなる。なお、容器の寸法や試料の量などにより、蓋部を設けない構成の容器Ｖを用いることも可能である。

容器Ｖ内には、例えば、試料との接触時に反応分析又は検出分析を行なうための試薬が予め設けられており、試薬を設ける場所としては、例えば、蓋部の内側や、容器本体Ｖｍの内周面、あるいは、容器本体Ｖｍの底部に設けるタイプ等がある。

回転体１６は例えば金属板から作られており、高速回転する回転軸１８の上端部に取り付けられている。回転体１６は、水平部２０と、水平部２０に対して鈍角θをなすように上方へ向けて屈曲された屈曲部２２とを有する。モータ（図示せず）は、プログラムが組込まれた制御部（図示せず）からの制御信号により駆動されるようになっており、モータの駆動により回転軸１８は高速回転可能である。なお、回転体１６は回転中心軸ＣＬを中心として予め定めた角度だけ回転可能になっていてもよい。

また、遠心機１０は、水平部２０から屈曲部２２にわたって回転体１６に形成されている複数の開口部３０（例えば図１に示すように８個の開口部３０）を有する。本実施形態では、開口部３０は細長状であり、回転中心軸ＣＬに対して放射状となる位置、すなわち回転中心軸ＣＬを通過する直線上に開口部３０の中心線が位置するように形成されている。そして、開口部３０の開口縁３０ｓのうち回転体１６の最内側の開口縁部分３０ｉに容器Ｖが位置するときの容器Ｖ同士の間隔を十分に小さくすることで回転体１６の外径を従来に比べて十分に小さくしている。

更に、遠心機１０は、開口部３０に沿ってスライド移動可能なように設けられて容器Ｖを保持する容器支持体３２を備える。

また、遠心機１０は、容器支持体３２を回転内側に向けて付勢する付勢手段を備えている。本実施形態では、付勢手段としてリングばね３４が設けられており、また、開口部３０および容器支持体３２は回転中心軸ＣＬまわりの同一円周上に配置されている。そして、リングばね３４の内周部が、容器支持体３２の外周部に形成されたリング状の溝３２ｄに当接している。

（作用、効果）
以下、本実施形態の作用、効果について説明する。本実施形態では、遠心機１０にかける予定の容器Ｖ（試料等が入れられた容器）を使用者が予め準備し、準備した容器Ｖを容器支持体３２に上方から挿通させる。この結果、容器Ｖの鍔部Ｖｂが容器支持体３２に当接し、容器支持体３２に容器Ｖが保持される。ここで、容器Ｖを容器支持体３２に挿通させることで、容器Ｖは開口部３０を挿通し、更に、容器Ｖの外周部がリングばね３４の内周部に当接する。この結果、回転体１６が回転していないときでは、容器Ｖは内側セット位置Ｐｉに常時位置する。また、鍔部Ｖｂは、容器Ｖの蓋部であってもよいし、容器本体Ｖｍに形成されていてもよい。

更に、遠心機１０の回転軸１８を回転させることで、回転体１６が回転、すなわち、セットした容器Ｖが回転軸１８まわりに回転する。この結果、容器Ｖに遠心力が作用し、この遠心力が容器支持体３２に作用する。そして、リングばね３４の付勢力に抗して容器支持体３２が開口部３０に沿って回転体１６の半径方向外側へ向けて移動し、開口部３０の開口縁３０ｓのうち回転体１６の最外側の開口縁部分３０ｅに当接して移動が停止する。この結果、容器Ｖは外側遠心作動位置Ｐｅで傾斜した状態で回転され続けられる。

所定時間の回転（所定の回転角度の回転）を終えると、遠心機１０は回転軸１８の回転速度を徐々に低下させ、やがて回転を停止させる。

回転軸１８の回転速度の低下に伴い、容器Ｖに作用する遠心力が低下するので、リングばね３４の付勢力により容器支持体３２は開口部３０に沿って回転中心軸ＣＬ側へ徐々に移動する。そして、回転軸１８の回転が完全に停止したときには、容器Ｖは、開口部３０の回転半径方向内側に移動して停止する。この結果、容器Ｖは内側セット位置Ｐｉに戻った状態に維持される。

その後、使用者が容器Ｖを容器支持体３２から上方へ引き上げ、容器Ｖ内の試料等の分析を行う。

以上説明したように、本実施形態では、遠心機１０は、回転体１６に、水平部２０から屈曲部２２にわたって複数の開口部３０を有する。そして、回転体１６の回転による遠心力で容器Ｖは外側遠心作動位置Ｐｅで傾斜した状態で回転され続けられ、回転体１６の回転が停止したときには内側セット位置Ｐｉに戻った状態となる。

従って、従来のような支持ピンＳ１、Ｓ２（図４、図５参照）を省略した構成の遠心機１０とすることができる。よって、回転中心軸ＣＬに対する同一半径位置での容器Ｖ同士の間隔を、従来に比べて狭くすることができるので、回転体１６の外径を従来に比べて小さくすることができる。従って、小型化を図りながら従来と同様の検査効率が得られる遠心機１０が実現される。

しかも、回転体１６の回転が停止したときには容器Ｖは内側セット位置Ｐｉに戻った状態となり、容器Ｖは容器支持体３２で鉛直方向に保持されている。従って、検体などの試料を分析する検査装置のノズル（図示せず）を、容器支持体３２に保持された状態の容器Ｖに直接に挿入して、試料をノズルから供給して注入することや試料をノズルから吸引して採取することが可能となる。

また、本実施形態では開口部３０は細長状であり、回転中心軸ＣＬに対して放射状となる位置、すなわち回転中心軸ＣＬを通過する直線上に開口部３０の中心線が位置している。従って、容器Ｖの移動長さを短くするとともに、重力によって外側遠心作動位置Ｐｅから内側セット位置Ｐｉに向けて容器Ｖに作用する力を効率的に大きくすることができる。

なお、本実施形態では、容器Ｖが蓋付きである例で説明したが、容器の縦方向長さや検体の種類などによっては蓋なしの容器とすることも可能である。

また、図１、図２では、８個の容器Ｖをセット可能な例で図示しているが、容器Ｖのセット可能な個数は特に限定されず、８個よりも多くてもよく、また、１個のみセット可能であってもよい。また、容器支持体３２を寸法が互いに異なる複数種のもので構成させることも可能である。

また、鈍角θは、容器Ｖ内の試料等に作用する遠心力、および、容器Ｖのスライド移動のし易さを考慮すると、１０５〜１５０°の範囲（水平部２０の延長面と屈曲部２２とのなす鋭角γでは３０〜７５°の範囲）であることが好ましく、１１０〜１２０°の範囲（水平部２０の延長面と屈曲部２２とのなす鋭角γでは６０〜７０°の範囲）であることが更に好ましい。

［第２実施形態］
次に、第２実施形態を説明する。図３に示すように、本実施形態の遠心機は、第１実施形態に比べ、リングばね３４に代えて容器支持体３２毎に引張コイルバネ４４を付勢手段として備える。これに合わせて、遠心機は、容器支持体３２に代えて容器支持体４２を備え、回転軸１８に代えて回転軸４８を備える。そして、引張コイルバネ４４の回転外側端部が容器支持体４２に取り付けられ、引張コイルバネ４４の回転内側端部が水平部２０のうちの回転軸１８近くの位置に固定されている。

本実施形態により、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。

１０ 遠心機
１６ 回転体
１８ 回転軸
２０ 水平部
２２ 屈曲部
３０ 開口部
３２ 容器支持体
３４ リングばね
４２ 容器支持体
４４ 引張コイルバネ
４８ 回転軸
Ｖ 容器
θ 鈍角

Claims (4)

1. 高速回転する回転軸に取り付けられ、水平部と、前記水平部に対して鈍角をなすように上方へ向けて屈曲された屈曲部とを有する回転体と、
   前記水平部から前記屈曲部にわたって前記回転体に形成された複数の開口部と、
   前記開口部に沿って前記水平部から前記屈曲部にわたってスライド移動可能なように前記回転体とは別体に各開口部毎に設けられ、上側から差し込まれた容器を保持する容器支持体と、
   前記回転体よりも下側に位置し、前記容器支持体を回転内側に向けて付勢する付勢手段と、
   を備え、
   前記容器支持体は、
   前記開口部を挿通していて、前記付勢手段を配置させるための小外径部を有する円筒状の本体部と、
   前記開口部よりも上側に位置し前記本体部の外周側に連続して鍔状に張り出していて、前記容器支持体が前記開口部から下方へ抜け落ちることを防止するとともに前記開口部の上面側に当接してスライド移動する上側張出し部と、
   前記開口部よりも下側に位置し前記本体部の外周側から鍔状に張り出し、前記容器支持体が前記開口部から上方へ抜け出すことを防止していて、前記付勢手段に下側から当接してスライド移動する下側張出し部と、
   を備え、
   前記回転体の回転による遠心力の増大に伴って前記容器支持体が前記開口部に沿って回転半径の増大する側へスライド移動し、前記遠心力の減少に伴って前記容器支持体が前記開口部に沿って回転半径の減少する側へスライド移動することを特徴とする遠心機。
2. 前記開口部および前記容器支持体が前記回転体の回転中心軸まわりの同一円周上に配置されており、
   前記付勢手段として前記開口部よりも下側に位置するリングばねが設けられ、前記リングばねの内周部が各容器支持体の外周部に当接することを特徴とする請求項１に記載の遠心機。
3. 前記リングばねが前記下側張出し部の上側に隣接して配置されていることで、前記リングばねの下方位置が前記下側張出し部によって規制されていることを特徴とする請求項２に記載の遠心機。
4. 前記上側張出し部は前記容器支持体と一体に設けられ、
   前記下側張出し部は前記容器支持体とは別体に設けられており、
   前記下側張出し部の外周の半径は、前記上側張出し部の外周の半径よりも大きいことを特徴とする請求項３に記載の遠心機。

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