JP7049806B2

JP7049806B2 - 遠心機

Info

Publication number: JP7049806B2
Application number: JP2017208001A
Authority: JP
Inventors: 雄貴清水; 衛金濱
Original assignee: Eppendorf Himac Technologies Co Ltd
Current assignee: Eppendorf Himac Technologies Co Ltd
Priority date: 2017-10-27
Filing date: 2017-10-27
Publication date: 2022-04-07
Anticipated expiration: 2037-10-27
Also published as: JP2019076872A

Description

本発明は、ロータを収容するロータ室と、ロータ室を開閉するように動作可能なドアと、ドアの開閉を規制するロック機構を有する遠心機に関する。

一般的に遠心分離機は、分離する試料（例えば、培養液や血液など）をチューブやボトルを介してロータに挿入し、ロータを高速に回転させ、遠心荷重を付加することで試料の分離や精製を行う。設定されるロータの回転速度は用途によって異なり、用途に合わせて数千ｒｐｍ程度の低速から１５０，０００ｒｐｍの高速まで設定可能な製品が一般的に提供されている。
用いられるロータにも様々なタイプがあり、チューブ穴が固定角度式で高回転速度に対応できるアングルロータや、チューブを装填したバケットがロータの回転に伴って垂直状態から水平状態に揺動するスイングロータなどがある。また、高速で回転させて少量の試料に高い遠心加速度をかけるロータや、低速となるが大容量の試料を扱えるロータなど様々な大きさのものがある。これらのロータはその分離する試料に併せて選択できるよう、モータ等の駆動手段の回転軸の先端に取り付けられているクラウンに着脱可能に構成される。
遠心分離運転は、モータ等の駆動手段によりロータを目標の回転速度に至るまで加速、所定時間目標の回転速度で保持することで試料に一定の遠心力を与えるよう実行される。運転中は開閉可能なドアを閉め、密閉された状態で使用し、運転中ドアが開くことが無いよう、ドアロックによってドアは閉状態を保持する。

ここで従来の一般的な遠心分離機の構造を図５を用いて説明する。

遠心分離機１０１は、筐体１０２、ドア１０３、ボウル１０４、ロータ１０５、ロータ用モータ１０６、クラウン１０７、ドアロック機構１０８、凝縮機１０９、圧縮機１１０、制御部１１１及び操作パネル１１２を有する。

ボウル１０４は筐体１０２に支持される。ボウル１０４は金属製であり、ロータ１０５を内部に載置するロータ室１１３が形成されている。ドア１０３はロータ室１１３を閉空間とするように開閉するように動作可能である。

シール部材１１４は筐体１０２、あるいはドア１０３の開口部の周囲に取り付けられている。シール部材１１４は、一例として合成ゴム製等で環状に形成されている。シール部材１１４は、固定要素、例えば、接着剤、ボルト、あるいは凹凸の嵌め込み形状等により、筐体１０２の上部あるいはドア１０３に固定されている。シール部材１１４はロータ室１１３を気密にシールする。

ロータ１０５は分離する試料を保持し高速回転するものであり、例えば、試料を入れるサンプリングチューブ(試料容器)等を挿入するための孔（図示せず）が複数形成され、ロータ用モータ１０６の回転軸に取り付けられたクラウン１０７に支持される。ロータ用モータ１０６の回転は制御装置１１１によって制御される。

操作パネル１１２は筐体１０６の上部に設けられ、使用者によってロータの回転速度や分離時間等の条件が入力されると共に、遠心分離機１０１に関する各種情報を表示する。

また、図６に示すように、ドアロック機構１０８は、ドアキャッチ１２１、ドアフック１２２、ドアキャッチ挿入孔１２３、ドアキャッチセンサ１２４、ドア側突起１３１、ドア側突起挿入孔１３２、ドア側突起検出センサ１３３を有する。

ドアキャッチ１２１はドア１０３に設けられ、ドアフック１２２を挿入するためのドアフック挿入孔１２５が水平方向に開口されている。筐体１０２にはドア１０３が閉じられた際にドアキャッチ１２１が挿入されるドアキャッチ挿入孔１２３が設けられる。ドア１０３が閉じられドアキャッチ１２１がドアキャッチ挿入孔１２３に挿入されると、水平方向でドアフック１２２のドアキャッチ１２１とは反対側に設けられたドアキャッチセンサ１２４によってドアキャッチ１２１が所定位置、例えばドアが閉じられた状態まで挿入されたことを検出する。

ドア側突起１３１はドア１０３に設けられる。筐体２にはドア１０３が閉じられた際にドア側突起１３１が挿入されるドア側突起挿入孔１３２が設けられる。ドア１０３が閉じられドア側突起１３１がドア側突起挿入孔１３２に挿入されると、ドア側突起センサ１３３はドア側突起１３１が所定位置まで挿入されたことを検出する。

制御部１１１はドアキャッチセンサ１２４及びドア側突起センサ１３３の信号に基づき、ドアキャッチ１２１及びドア側突起１３１が所定位置まで挿入されドア１０３が閉じられたと判定されると、図示しないドアロックボタンの操作により、ドアフック１２２がドアフック挿入孔１２５に挿入され、ドア１０３のロックが実施される。

その他のドアロック機構は、特許文献１や２に記載される。

特許第４７７１２９５号公報特許第４９１９０５５号公報

ドアキャッチ挿入孔やドア側突起挿入孔は、板状の部品からなるドアキャッチやドア側突起に対応して長方形の開口部からなり、異物の侵入によるセンサの誤検知を防ぐために開口部を小さくすることが望まれていた。しかしながら、開口部を小さくするためには、ドアキャッチやドア側突起を薄型、小型にする必要があり、ドアロック機構の強度が低下するため、小型の遠心機を除き、採用することが困難であった。

本発明の目的は、薄く、小型でありながら必要とされる強度を確保できるドアキャッチ及び異物の挿入を防止可能なドアキャッチ挿入孔を有するドアロック機構を備えた遠心分離機を提供することにある。

上記目的を達成する発明の代表的な特徴を説明すれば次のとおりである。

本発明の特徴は、試料を保持するロータと、ロータを回転させるモータと、ロータを収容するロータ室と、ロータとモータとロータ室とを収容する筐体と、ロータ室を開閉するように筐体に設けられたドアと、ドアを閉状態に保持するドアロック機構と、を有する遠心分離機であって、ドアロック機構は、ドアに設けられたドアキャッチと、筐体に設けられたドアキャッチ挿入孔と、ドアキャッチに係合しドアを閉状態に保持するドアフックと、を備え、ドアキャッチは、ドアキャッチの挿入方向に延びる略板状の連結部と、ドアフックの挿入方向に延出する略板状の側壁部と、からなるドアキャッチ部と、連結部に設けられドアフックが挿入されるドアフック挿入孔と、を備え、連結部の厚みは、側壁部の前記厚み方向と同じ方向に見た幅よりも小さいことを特徴とする。

本発明の遠心分離機におけるドアロック機構は、略板状の側壁部の厚みを略板状の連結部の幅よりも小さく構成したことで、薄く、小型でありながら必要とされる強度を確保できるドアキャッチ及び異物の挿入を防止可能なドアキャッチ挿入孔を有するドアロック機構を備えた遠心分離機を提供することができる。

本発明の遠心分離機のドアロック機構を示す斜視図である。ドアロック機構のドアキャッチの正面図である。ドアロック機構のドアキャッチの断面図である。本発明の遠心分離機のドアキャッチ挿入孔を示す図である。従来の遠心分離機を示す側面図であり、主要部分を断面図で示している。従来の遠心分離機のドアロック機構の拡大図である。

以下、本発明に係る遠心機の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の図において、同一の部分には同一の符号を付し、繰り返しの説明は省略する。また、本明細書においては、上下左右前後の方向は図中に示す方向であるとして説明する。

本実施の形態に係る遠心分離機のドアロック機構１は図５に示す従来の遠心分離機のドアロック機構１０８に代えて設けられるものであり、その他の構成は同一のため説明を省略する。

図１から図４に示すようにドアロック機構１は、ドアキャッチ２、ドアフック３、ドアキャッチセンサ４、ドアフックモータ５、ドアキャッチ挿入孔６を有する。

ドアキャッチ２はドア１０３に接続され、ドアの開閉動作に伴い筐体１０２の上面に設けられたドアキャッチ挿入孔６に挿入可能に配置される。ドアキャッチ２はドア１０３に接続される支持部１１、ドアキャッチ挿入孔６に挿入されドアフック３と係合するドアキャッチ部１２、支持部１１とドアキャッチ部１２とを接続する接続部１３を有し、一体に成形される。

ドアキャッチ部１２はドアキャッチ２の挿入方向に延びる略板状の連結部１４と、連結部１４の側方に位置しドアキャッチ２の挿入方向に対向する方向に突出する略板状の側壁部１５とで構成される。側壁部１５の突出方向で連結部１４の厚みＨ１は側壁部１５の幅Ｈ２よりも短く設定される。また側壁部１５の突出部１６の厚みＨ３及び連結部１４の厚みＨ１は、ロータ１０５に収容されるサンプリングチューブ等の試料容器の径よりも小さく設定される。例えば採血に使用される採血管や研究分野で広く用いられる培養管などは概ね直径１５ｍｍ程度であり、これよりもドアキャッチ部の短辺が小さく設定される。更に、連結部１４の厚みＨ１、側壁部１５の幅Ｈ２、突出部１６の厚みＨ３は支持部１１の径Ｄ１よりも小さく設定される。連結部１４及び側壁部１５はドアキャッチ２の挿入方向に直交する断面において略Ｈ形状に配置される。

連結部１４にはドアフック３が挿入されるドアフック挿入孔１７が形成される。ドアフック挿入孔１７のドアキャッチ２の挿入方向端部にはドアフック係合部１８が設けられ、ドア１０３が閉じられドアフック挿入孔１７にドアフック３が挿入された際に、ドアフック３と係合しドア１０３が開状態になることを規制する。

接続部１３はドアキャッチ部１２の上端に設けられ、側壁部１５の突出方向で側壁部１５の幅Ｈ２と略同一の高さを有し、連結部１４及び側壁部１５を一体に接続する。

ドアキャッチ挿入孔６はドアキャッチ部１２の断面形状と略同一、例えば相似の関係に開口され、ドアキャッチ部１２の断面寸法よりもわずかに大きく設定される。例えば、ドア１０３の閉状態、ドアキャッチ２が所定位置、例えばドアが閉じられた状態まで挿入された状態で、ドアキャッチ部１２とドアキャッチ挿入孔６との間に１～２ｍｍほどの隙間を有するように設定される。ドアキャッチ挿入孔６の開口サイズはドアキャッチ部１２の断面形状のサイズ設定と同様にロータ１０５に収容されるサンプリングチューブ等の試料容器の径よりも小さく設定される。上述のとおり、例えば採血に使用される採血管や研究分野で広く用いられる培養管などは概ね直径１５ｍｍであり、これよりもドアキャッチ挿入孔６の短辺が小さく設定される。

ドアフック３は筐体１０２に回動可能に支持され、ドアフックモータ５の駆動力によってドアキャッチ２に係合する位置、係合しない位置に回動可能に設けられる。

ドアキャッチセンサ４はドアキャッチ挿入孔６に挿入されたドアキャッチ２が所定の位置まで挿入されたことを検出するセンサであり、反射型フォトインタラプタや反射型フォトセンサと称される光センサや赤外線センサ、超音波センサ等が用いられる。ドアキャッチセンサ４はドアキャッチ部１２の側壁部１５の側方に設けられ、検知領域Ｂを検知するよう機能する。換言すると、ドアキャッチセンサ４はドアフック挿入孔１７の開口方向に対向する位置に設けられ、検知領域Ｂを検知するよう機能する。ドアキャッチセンサ４の信号に基づき制御部１１１はドア１０３が閉位置にあるか否かを判定し、図示しないドア閉位置がオンされる、またはドア１０３が閉位置にあると判定された時点で、ドアフック３をドアキャッチ２のドアフック挿入孔１７に挿入、ドアフック係合部１４に係合させ、ドア１０３を閉位置に維持する。

上記実施形態のドアロック機構１によれば、ドアキャッチ部１２の連結部１４及び側壁部１５をそれぞれ略板状としたことでドアキャッチ２の加工が容易となり製造コストを抑えられるとともに、連結部１４の厚みＨ１を、側壁部１５の幅Ｈ２よりも小さくしたことで、ドアキャッチ部１２の剛性が高くなり、ドアキャッチ２の強度が向上する。

また、ドアキャッチ部１２の断面形状を略Ｈ形状となるように連結部１４と側壁部１５を一体に成形したことでドアキャッチ部１２の剛性が高くなり、強度が向上する。

また、ドアキャッチ２を連結部１４と側壁部１５とを少なくともドアキャッチ２の支持部１１の径Ｄ１よりも薄い板状部にて構成し、ドアキャッチ挿入孔６もドアキャッチ２の挿入に影響しない程度に間隔をあけて略同一の形状、または相似の形状としたことで、ドアキャッチ挿入孔６に異物が挿入されることで、ドアロック機構１が破損することやドアキャッチセンサ４が誤検出してしまうことを防止できる。

また、連結部１４と側壁部１５を接続部１３にて一体に成形したことでドアキャッチ部１２の剛性がさらに高くなり、強度が向上する。

また、ドアキャッチ挿入孔６の寸法を少なくとも１５ｍｍ以下としたことで、さらにドアキャッチ挿入孔６に異物が挿入されることで、ドアロック機構１が破損することやドアキャッチセンサ４が誤検出してしまうことを防止できる。

また、ドアキャッチセンサ４はドアフック挿入孔１７の開口方向に交差する方向に設けられることで、ドアキャッチセンサ４の検出方向において、ドアキャッチ２が存在するか否かの状態変化しか生じない。すなわち、検出対象であるドアキャッチ２以外の部材、例えばドアフック３等の可動部材が存在しない位置であり、且つ、ドアキャッチ２の近接位置にセンサを設けることが可能となるためドア開閉動作中の検出精度が向上し、誤検出が防止できる。また、ドアフック挿入孔１７の開口方向、すなわちドアフックの可動方向のスペースを小型化でき、ドアフック挿入孔１７の開口方向と交差する方向のデッドスペースを活用できるため、ドアロック機構１全体をより小型化することが可能である。

また、ドアキャッチ部１２の側壁部１５の幅Ｈ２は連結部１４の厚みＨ１よりも大きく設定されることで、連結部１４の厚みＨ１に側壁部１５の幅Ｈ２が一致するような単に薄い板状のドアキャッチ構造とするよりも検出範囲を広く確保できるため、ドアキャッチセンサ４の検出精度が向上し、誤検出が防止できる。

遠心分離機は、上記した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で種々変更可能である。

１…ドアロック機構、２…ドアキャッチ、３…ドアフック、４…ドアキャッチセンサ、５…ドアフックモータ、６…ドアキャッチ挿入孔、１１…支持部、１２…ドアキャッチ部、１３…接続部、１４…連結部、１５…側壁部、１６…突出部、１７…ドアフック挿入孔、１８…ドアフック係合部、１０１…遠心分離機、１０２…筐体、１０３…ドア、１０４…ボウル、１０５…ロータ、１０６…ロータ用モータ、１０７…クラウン、１０８…ドアロック機構、１０９…凝縮機、１１０…圧縮機、１１１…制御部、１１２…操作パネル、１１３…ロータ室、１１４…シール部材、１２１…ドアキャッチ、１２２…ドアフック、１２３…ドアキャッチ挿入孔、１２４…ドアキャッチセンサ、１２５…ドアフック挿入孔、１３１…ドア側突起、１３２…ドア側突起挿入孔、１３３…ドア側突起センサ、Ｂ…検知領域、Ｄ１…支持部の径、Ｈ１…連結部の厚み、Ｈ２…側壁部の幅、Ｈ３…突出部の厚み。

Claims

試料を保持するロータと、
前記ロータを回転させるモータと、
前記ロータを収容するロータ室と、
前記ロータと前記モータと前記ロータ室とを収容する筐体と、
前記ロータ室を開閉するように前記筐体に設けられたドアと、
前記ドアを閉状態に保持するドアロック機構と，を有する遠心分離機であって、
前記ドアロック機構は、
前記ドアに設けられたドアキャッチと、
前記筐体に設けられたドアキャッチ挿入孔と、
前記ドアキャッチに挿入し前記ドアを閉状態に保持するドアフックと、を備え、
前記ドアキャッチは、
前記ドアキャッチの挿入方向に延びる略板状の連結部と、前記ドアフックの挿入方向に延出する略板状の側壁部と、からなるドアキャッチ部と、
前記連結部に設けられ前記ドアフックが挿入されるドアフック挿入孔と、を備え、
前記連結部の厚みが、前記側壁部の前記厚み方向と同じ方向に見た幅よりも小さいことを特徴とする遠心分離機。
前記ドアキャッチ部は、前記ドアキャッチの挿入方向と直交する断面形状が略Ｈ形状であることを特徴とする請求項１に記載の遠心分離機。
前記ドアキャッチ挿入孔は、前記ドアキャッチ部の前記断面形状と相似の関係にあり前記ドアキャッチ部よりも大きく形成されることを特徴とする請求項２に記載の遠心分離機。
前記ドアキャッチは、前記ドアに接続される支持部と、前記支持部と前記ドアキャッチ部を接続する接続部を有し、
前記連結部の厚みは、前記支持部の径よりも小さいことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の遠心分離機。
前記接続部と前記連結部と前記側壁部は一体に形成される請求項４に記載の遠心分離機。
前記ドアロック機構は、前記ドアキャッチ挿入孔に挿入された前記ドアキャッチが所定位置に達して前記ドアが閉じられたことを検出するドアキャッチセンサを備え、
前記ドアキャッチセンサは、前記ドアキャッチ部の前記側壁部の近傍に配置されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の遠心分離機。
前記ドアキャッチ挿入孔の短辺は１５ｍｍ以下とされることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の遠心分離機。