JP7243121B2 - 卓上攪拌遠心機 - Google Patents
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Description
このため、マイクロチューブに保持される少量のサンプルに対して、自公転による攪拌と公転による分離やスピンダウン、脱泡等を1台の卓上機により行うことができる。したがって、マイクロチューブを付け替えることなく、公転による分離・脱泡・スピンダウン等と自公転による攪拌等を行うことができる。
なお、保持部の数を6個以上、更には8個以上とすることで、同時に処理を行えるサンプル数を増やすことができ、作業を効率化できる。
このため、一方向クラッチ機構を用いた簡易な構造により、本発明に係る作業効率性に優れた卓上攪拌遠心機を構成することができる。
なお、回転力伝達機構は、例えば歯車機構であるが、プーリ(滑車)やその他の機構であってもよい。
なお、介在している介在歯車は、1個である必要はなく、2個以上であってもよい。1個である場合は、公転方向に対して自転方向を逆方向とすることができる。公転方向に対して自転方向を逆方向とすることで、高い攪拌性能を発揮させることができる。
円筒部32は、モータ出力軸31の周囲を囲むように設けられている。円筒部32は、モータ出力軸31よりも低く形成されており、円筒部32の上端の開口部からモータ出力軸31の上部が露出している。
モータ出力軸31は、後述するプレート40に係合する係合部31aを有する。係合部31aが六角柱の形状とされている。モータ出力軸31の係合部31aがプレート40の係合孔40aに係合することで、モータ出力軸31が正回転と逆回転の何れの回転をしてもプレート40がモータ出力軸31と共に回転することとなる。係合部31aは、モータ出力軸31の上端付近のみに形成されており、モータ出力軸31のうち係合部31aの下側部分は、円柱形状とされている。モータ出力軸31の係合部31aの全体が円筒部32から露出している。
図2等に示すように、ロータ14は、公転軸AX1に対して回転対称の形状であるプレート40を含んで構成されている。プレート40には、複数(本実施形態では8個)の保持孔42aが形成されている。保持孔42aには、自転軸受95を介して保持部51が取り付けられている。これにより、プレート40に対して保持部51が回転可能とされている。以下、保持部51の回転軸を自転軸AX2という。
一方、ロータ取付軸23の円筒部32と、中心歯車70の一方向クラッチ機構71とが係合することにより、ロータ取付軸23の円筒部32に対する中心歯車70の正回転は許容されるが、逆回転は禁止される状態となる。
モータ出力軸31が正回転(本実施形態では反時計回りの回転)をすると、モータ出力軸31の六角形の係止部26に係合した六角形の係合孔40aを介してプレート40に回転力が伝わり、プレート40も正回転する。
プレート40が正回転すると、プレート40に対して中心軸受75を介して取り付けられた中心歯車70には、中心軸受75を介してプレート40からの回転力が伝わり、中心歯車70も正回転しようとする。
ここで、中心歯車70の一方向クラッチ機構71は、ロータ取付軸23の円筒部32と係わり合っており、一方向クラッチ機構71は、円筒部32に対する中心歯車70の正回転を許容するように構成されている。
そのため、中心歯車70はプレート40と同じように正回転する。したがって、中心歯車70は、プレート40に対しては回転せず静止した状態となり、保持部51もプレート40に対して静止した状態となる。その結果、保持部51に保持されたマイクロチューブ60は、公転運動(公転軸AX1に対する公転のみをし、自転軸AX2に対する自転はしない運動)をする。
モータ出力軸31が逆回転(本実施形態では時計回りの回転)をすると、モータ出力軸31の六角形の係止部26に係合した六角形の係合孔40aを介してプレート40に回転力が伝わり、プレート40も逆回転する。
プレート40が逆回転すると、プレート40に対して中心軸受75を介して取り付けられた中心歯車70には、中心軸受75を介してプレート40からの回転力が伝わり、中心歯車70も逆回転しようとする。
ここで、中心歯車70の一方向クラッチ機構71は、ロータ取付軸23の円筒部32と係わり合っており、一方向クラッチ機構71は、円筒部32に対する中心歯車70の逆回転を規制するように構成されている。
そのため、中心歯車70は卓上機本体12に対して静止する。したがって、中心歯車70は、プレート40に対しては回転した状態となり、保持部51もプレート40に対して回転した状態となる。その結果、保持部51に保持されたマイクロチューブ60は、自公転運動(公転軸AX1に対する公転と自転軸AX2に対する自転の両方をする運動)をする。
公転動作時の公転速度は、通常3000~6000rpm、好ましくは3300~5500rpm、より好ましくは3500~5000rpmである。
自公転動作時の公転速度は、通常1000~2500rpm、好ましくは1300~2300rpm、より好ましくは1500~2000rpmであり、自転速度は、通常1000~2500rpm、好ましくは1200~2200rpm、より好ましくは1400~1900rpmである。
次に、本実施形態の作用効果について説明する。
これにより、モータ出力軸31を正回転させることで、保持部51に保持されたマイクロチューブ60を公転させることができ、モータ出力軸31を逆回転させることで、保持部51に保持されたマイクロチューブ60を自公転させることができる。
このため、マイクロチューブ60に保持される少量のサンプルに対して、自公転による攪拌と公転による分離や脱泡、スピンダウン等を1台の卓上機により行うことができる。したがって、マイクロチューブ60を付け替えることなく、公転による分離・脱泡・スピンダウン等と自公転による攪拌等を行うことができる。
なお、図8に示す1.5mLのマイクロチューブ60Aは、チューブ本体61の下部61aが略円錐形状となっている。図11に示すように、このマイクロチューブ60Aを、自転軸AX2の角度が約35度になるように保持すると、上述の略円錐形状の下部61aの下側壁は、鉛直軸に対して約45度の角度となる。このように、チューブ本体61の下側壁の鉛直軸に対する角度を約45度に設定することで、安定した攪拌性能を発揮させることができる。
このため、一方向クラッチ機構71を用いた簡易な構造により、本発明に係る作業効率性に優れた卓上攪拌遠心機10を構成することができる。
なお、本実施形態での回転力伝達機構は、歯車機構であるが、プーリ(滑車)やその他の機構であってもよい。
なお、介在している介在歯車80は、1個である必要はなく、2個以上であってもよい。1個である場合は、公転方向に対して自転方向を逆方向とすることができる。公転方向に対して自転方向を逆方向とすることで、高い攪拌性能を発揮させることができる。
更に、本実施形態では、プレート40を貫通している貫通支持体86が介在歯車80を回転可能に支持している。このため、介在歯車80のプレート40に対する支持が安定し、故障しにくいロータ14とすることができる。
また、本実施形態では、介在歯車80は、二段歯車とされている。介在歯車80のうち径が小さく歯数の少ない小歯車82が自転歯車90と噛み合い、径が大きく歯数の多い大歯車81が中心歯車70と噛み合っている。これにより、中心歯車70の径L2が自転歯車90の径L3よりも大きい本実施形態において、自公転比(公転速度に対する自転速度の比率)を1以下とすることができている。
更に、本実施形態では、プレート40は、モータ出力軸31が係合する係合孔40aが形成された基部41と、基部41の周囲に形成され、水平に対して傾斜し、保持部51が収容される保持孔42aが形成された傾斜部42と、を含んで構成されている。このため、ロータ本体14Aの大部分をプレート40で構成することができ、より一層回転の安定性が高められている。
更に、本実施形態では、リッド24が閉じた状態でモータが駆動し、リッド24が開いた状態ではモータが駆動しないように構成されている。このため、モータの駆動時に切替スイッチ19を誤操作することが防止されている。
更に、本実施形態では、筒部51bの長さH(自転軸AX2に平行な長さ)が、1cm以上とされている。このため、保持部51による保持力がより一層確保されている。
12 卓上機本体
14 ロータ
14A ロータ本体
21 ボディ
23 ロータ取付軸
31 モータ出力軸
31a 係合部
32 円筒部
40 プレート
40a 係合孔
41 基部
42 傾斜部
42a 保持孔
51 保持部
60 マイクロチューブ
70 中心歯車(中心副回転体)
71 一方向クラッチ機構
80 介在歯車
90 自転歯車
θ 公転軸に対する自転軸の角度、傾斜部の傾斜角度
AX1 公転軸
AX2 自転軸
L1 プレートの直径
L2 中心歯車の直径
L3 自転歯車の直径
D1 公転軸から保持部の中心までの最短距離
Claims (9)
- 公転軸周りに回転可能なロータ本体と、
前記ロータ本体に回転可能に取り付けられ、マイクロチューブを保持可能な保持部と、を備える卓上攪拌遠心機であって、
前記ロータ本体は、モータ出力軸が正回転と逆回転の何れの回転をしても、前記モータ出力軸と共に回転し、
前記保持部は、前記モータ出力軸が正回転する場合は前記ロータ本体に対して静止し、前記モータ出力軸が逆回転する場合は前記ロータ本体に対して自転軸周りに回転し、
公転軸に対する自転軸の角度が、29~41度の範囲であり、
前記ロータ本体は、公転軸について回転対称の形状であるプレートを含んで構成され、
前記プレートは、
当該プレートにおける公転軸付近を構成する基部と、
当該プレートにおける前記基部の周囲を構成し、その板厚方向を自転軸と同じ方向に向けた板状に形成された傾斜部と、を有し、
前記傾斜部には、その板厚方向に貫通する保持孔が形成されており、
前記保持部は、マイクロチューブのチューブ本体の外周面に接すると共に、その軸方向が前記自転軸と平行である筒部を備え、
前記保持部は、前記保持孔を収容されている、
卓上攪拌遠心機。 - 前記保持部が4個以上設けられ、全ての前記保持部が公転軸周りに等間隔に設けられている、
請求項1に記載の卓上攪拌遠心機。 - 前記ロータ本体に中心軸受を介して取り付けられ、前記ロータ本体に対して公転軸周りに回転可能な中心副回転体と、
前記ロータ本体に対する前記中心副回転体の回転力を前記保持部に伝達する回転力伝達機構と、を更に備え、
前記モータ出力軸の回転力が、前記ロータ本体と前記中心副回転体との間に設けられた前記中心軸受を介して、前記ロータ本体から前記中心副回転体に伝達するように構成され、
前記中心副回転体は、一方向クラッチ機構により支持されており、
前記一方向クラッチ機構は、前記中心副回転体に伝達された回転力が正方向の場合は回転を許容し、前記中心副回転体に伝達された回転力が逆方向の場合は回転を規制するように構成され、
前記中心副回転体の回転が許容される場合は、前記中心副回転体は正回転する前記ロータ本体に対して静止し、前記中心副回転体に前記回転力伝達機構で繋がる前記保持部も前記ロータ本体に対して静止し、
前記中心副回転体の回転が規制される場合は、前記中心副回転体は逆回転する前記ロータ本体に対して回転し、前記中心副回転体に前記回転力伝達機構で繋がる前記保持部も前記ロータ本体に対して自転軸周りに回転する、
請求項1または請求項2に記載の卓上攪拌遠心機。 - 前記回転力伝達機構が、歯車機構とされており、前記中心副回転体は中心歯車であり、前記保持部には自転歯車が一体化されている、
請求項3に記載の卓上攪拌遠心機。 - 前記プレートは、公転軸について回転対称の形状であり、
前記中心歯車は、前記基部の下側に配置されており、
前記自転歯車は、前記傾斜部の下側に配置されている、
請求項4に記載の卓上攪拌遠心機。 - 前記基部は、当該基部を取り囲む前記傾斜部の内側端部に対して上方に突出する凸部を有しており、
前記凸部の頂部に、前記モータ出力軸が係合する係合孔が形成されており、
前記凸部の下側には、上方に凹んだ凹部が形成されており、
前記中心歯車は、歯部と、前記歯部の上側に形成された突部と、を有し、
前記凹部に前記中心歯車の前記突部が配置され、
前記中心歯車の前記歯部は、前記凹部の外に配置されている、
請求項5に記載の卓上攪拌遠心機。 - 前記中心歯車と前記自転歯車との間に介在歯車が介在している、
請求項4~請求項6の何れか一項に記載の卓上攪拌遠心機。 - 前記プレートは、公転軸について回転対称の形状であり、
前記プレートの直径が8~9cmの範囲であり、前記傾斜部の傾斜角度が29~41度の範囲であり、前記中心歯車の直径が3~4cmの範囲であり、前記自転歯車の直径が2~3cmの範囲であり、公転軸から前記保持部の中心までの最短距離が2.8~3.8cmの範囲である、
請求項7に記載の卓上攪拌遠心機。 - 前記保持部には自転歯車が一体化されており、
前記保持部は、マイクロチューブのチューブ本体の周面に接する筒部を備え、
前記筒部の外周面側に前記自転歯車が設けられていることにより、前記自転歯車が前記筒部よりも自転軸方向の下方側に突出していない、
請求項1~請求項8の何れか一項に記載の卓上攪拌遠心機。
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