JPH0713809Y2

JPH0713809Y2 - 遠心機用ロータ

Info

Publication number: JPH0713809Y2
Application number: JP1990600003U
Authority: JP
Inventors: アロンペンハシ、ハリー
Original assignee: ベックマンインスツルメンツインコーポレーテッド
Priority date: 1987-10-30
Filing date: 1988-10-20
Publication date: 1995-04-05
Anticipated expiration: 2003-10-20
Also published as: US4798579A; JPH02500027U; EP0346422B1; DE3879686D1; EP0346422A1; DE3879686T2; WO1989004215A1

Description

【考案の詳細な説明】考案の分野本考案は遠心機の分野に関し、特に、遠心水ひとして知
られているプロセスによって粒子を分離するための遠心
機のロータに関する。

背景および従来技術遠心水ひは、細胞あるいは他の粒子を分離室内で２つの
反対に向く力にさらすことによって、それらを分離する
ことを含む。前記粒子がさらされる前記２つの力は、
ａ）回転するロータによって発生する遠心場と、ｂ）反
対（求心）方向に流れる流体の粘性抵抗である。

前記２つの力は前記粒子を分離するためにつり合わされ
る。各粒子は、その沈降速度が前記分離室を通る流体の
流量によって平衡されるゾーンへ移る傾向がある。なぜ
なら、前記室の幾何学的配置が前記室の一端から他端ま
で流量の勾配を作り、異なる沈降速度の広い範囲内の細
胞が懸濁で保持され得るからである。前記水ひの流体の
流量を調和して増加することによって、あるいは前記ロ
ータの速度を減少することによって、比較的均質なセル
サイズの連続する集団が前記室から洗い流される。各集
団は、先の分級物の粒子より大きなあるいはより密な
（すなわち、より速く沈降する）細胞または粒子を含有
するであろう。遠心水ひの原理はよく知られており、た
とえば、94304カリフォルニア州パラアルト私書箱10200
ベックマンインスツルメンツインコーポレーテッド
のスピンコ部門によって刊行された、出版TS−534−Ｃ
の、『生きている細胞の遠心水ひ解題書目』と題する刊
行物において論議されたものに見出され得る。前記の参
照刊行物は参照することによってここに組み入れられ
る。

遠心機に使用するための種々のタイプのロータを記載し
ている相当量の先行技術がある。たとえば、米国特許第
4,670,002号明細書（コリーダ）および米国特許第4,35
0,283号明細書（レオニアン）は遠心機用ロータを記載
している。これら特許に示されたロータは、１またはそ
れより多い水ひ室を、前記ロータにおよび前記ロータか
ら流体を通すための回転シールとを含む。前記水ひ室は
前記ロータの一体式部分を形成しており、したがって前
記ロータアッセンブリは非常に重い。これら特許に示さ
れたタイプのロータでは、分離運転が完了して前記室を
滅菌しようとするとき、前記機械から全体のロータを取
り外し、それをオートクレーブの滅菌ユニット内に置か
なければならない。

他の遠心水ひロータが公知である。これでは、収集室は
前記ロータから分離され、オートクレーブに全体のロー
タを置くことなく、オートクレーブ内に置かれ得る。し
かしながら、そのようなユニットでは、回転シールは基
礎ロータアッセンブリの一部である。そして、前記回転
シールを洗浄するために、全体のロータをオートクレー
ブ内に置かなければならない。

考案の目的本考案の目的は、改良された遠心水ひロータアッセンブ
リを提供することにある。

本考案の別の目的は、流体を含有する比較的多量の粒子
を処理できる遠心水ひロータを提供することにある。

本考案のさらに別の目的は、１つまたは２つの分離室で
の使用に容易に適合される遠心水ひロータを提供するこ
とにある。

本考案の別の目的は、比較的低い空気抵抗を持つ大容量
ロータを提供することにある。

本考案のさらに別の目的は、収集室と回転シールとがベ
ースロータアッセンブリを取り外すことなく、ユニット
から取り外すことができる遠心水ひロータを提供するこ
とにある。

本考案のさらに別の目的は、１または複数の分離室を収
容するために容易に適合されるロータアッセンブリを提
供することにある。

考案の概要本考案は、遠心水ひによって作動する遠心機のための改
良されたロータを提供する。前記ロータは室アッセンブ
リと、ディスクアッセンブリと、速解放機構とからな
る。前記室アッセンブリは比較的軽く、１つまたは２つ
の分離室と、管類と、回転シールとを含む。前記ディス
クアッセンブリは比較的重い支持構造からなる。前記２
体構造は、一般にオートクレーブ消毒される必要がある
前記ロータの部品処理を容易にする。前記室アッセンブ
リは、前記ロータを、１室または２室での操作用に容易
に構成させる新規な構造を有する。前記ディスクアッセ
ンブリは、構造的な割れを防ぐ独自な応力軽減手段を有
する。前記速解放機構は、前記ロータの作動中、遠心力
によってラッチ位置に保持される。

図面の説明第１図は組み立てたロータの斜視図、第２図は、室アッ
センブリがディスクアッセンブリから離される方法を示
す分解斜視図、第３図はロータアッセンブリの斜視図、
第４図は全体のアッセンブリの平面図、第５図は全体の
アッセンブリのおおまかな断面図、第６図は流体の流路
を示す拡大断面図、第7Aおよび7B図は流体の流路を示す
図、第８図は速解放機構の１つの断面図である。

好ましい実施例の詳細な説明ロータの全体図が第１図に示されている。前記ユニット
はディスクアッセンブリ（以下ディスクという）１と、
室アッセンブリ（分離室アッセンブリと記載することも
ある）２と、速解放機構３と、回転シール４とからな
る。第２図は前記ディスク１から離された室アッセンブ
リ２を示す。

前記室アッセンブリ２は、硬質チューブ52によって互い
に連結された２つの分離室2Aと2Bを有する。室2Aまたは
2Bの一方は、後述するように、ダミー室、すなわちつり
あい重りとすることができる。チューブ52は通常の回転
シール４によって開口11と12に接続される。前記チュー
ブ52とそれらの互いの連結とは後で詳細に説明される。
前記分離室2Aと2Bは、ボルト13A、13B、13Cおよび13Dに
よってハブ14に取り付けられている。

第３図に詳細に示される前記ディスク１は、分離室2Aと
2Bを受け入れるために適合されている２つの開口1Aと1B
と、前記ディスクの重量を減らすだけに役立つ２つの開
口1Cと1Dを有する。通常のハブ32が前記ロータを遠心機
（図示せず）のスピンドルに連結する。ここに記載した
ロータは、たとえば、Ｊ−６床型の標準冷凍遠心機で使
用され得るものであり、前記冷凍遠心機は、カリフォル
ニア州パラアルトの、ベックマンインスツルメンツ
インコーポレーテッドのスピンコ部門から商業的に入手
できる。

本考案の重要な利点の１つは、前記室アッセンブリ２が
前記ディスク１から取り外すことができることである。
アッセンブリ２はディスクよりはるかに軽い。なぜな
ら、ディスク１は、遠心機が作動しているとき発生する
遠心力に耐えねばならない構造部品だからである。前記
分離室アッセンブリ２は、室アッセンブリ２とディスク
１との両方が動かされることに比べてはるかに容易に、
滅菌のためオートクレーブに移動され得る。

前記ディスク１は、前記ロータがさらされる遠心力に耐
えるように設計される。それは、通常そうであるよう
に、アルミニウムの板によって組み立てられる。ここに
示した特定の実施例では、前記ロータの直径は41.9cm
（16.5インチ）で、その厚みは5.1cm（２インチ）、そ
してその重量は14.9kg（33ポンド）である。ホール1A〜
1Dの外側エッジと前記ロータの外縁との間の厚みは3.2c
m（1.25インチ）である。ホール1Aと1Bは12.7cm（５イ
ンチ）の直径を有し、ホール1Cと1Dは10.2cm（４イン
チ）の直径を有する。これらは本考案の１つの特別な実
施例の寸法にすぎないこと、そして他の寸法が本考案の
精神または範囲から離れることなく使用され得ること
は、当然に理解されるべきである。

圧縮パッド19Aが分離室2Aとディスク１との間に配置さ
れ、圧縮パッド19Bが分離室2Bとディスク１との間に配
置されている。これらパッドは、分離室2Aと2Bを外方へ
動かさない。前記圧縮パッド19Aと19Bは、プラスチック
またはゴムのような可撓性の物質から作られている。た
とえば、高密度ポリエチレン（HDPE）が使用できる。前
記パッド19Aと19Bは、アルミニウムのディスク１または
プラスチックの室2Aと2Bよりかなりたわみやすいので、
前記パッドは、前記室2Aと2Bと前記ディスク１のホール
の壁との間の何等かの寸法的な不ぞろいを補償する。

第４図に示すように、ボルト13A〜13Dがハブ14のスロッ
トに嵌まっており、これらボルトは前記分離ユニット2A
と2Bを内外へ動かさせない。このように、遠心力のすべ
てがパッド19Aと19Bを経てディスク１と分離ユニット2A
と2Bとの間に伝達される。

ロータディスク１はボルト501とスプリングワッシャ502
（第５図参照）とによって前記ハブ32に取り付けられて
いる。前記ハブ32の接触面503は通常の低摩擦のかじり
のない物質で被覆されている。前記ボルト501は、高速
回転によって応力を受けたとき、前記ロータディスク１
の分離ハブを割れ目35に垂直な半径方向へたわませるた
めに、適当にトルクを加えられている。それは接触面50
3で前記ハブ32の面に対して動くことができる。前記ボ
ルトのための典型的なトルク値は69kgcm（60インチ・ポ
ンド）である。使用され得る低摩擦の界面物質503の例
は、黒鉛を基礎としたマイクロシール100−１のプラス
チックシートであって、これは商業的に入手できる。

速ロック−速解放ラッチ機構３は第８図に詳細に示され
ている。それは、ラッチ713をロック位置に保持するば
ね712を含む。遠心力はまた、前記アッセンブリが回転
されているとき、ラッチをロック位置に保持するのを助
ける。前記ラッチ機構３は頭部711を押さえることによ
り、指で操作される。頭部711は室アッセンブリ２のす
え付けの容易さのためテーパ形状に形成されている。

２つのワッシャ714と715が、前記装置が作動されると
き、前記ディスク内の過度の摩耗を防ぐ。ラッチ713は
シャフト716を通っている。前記合せ面の幾何学的配置
と前記ばね力の方向とは、室アッセンブリ２をディスク
１から解放するために垂直な位置から変位される時はい
つでも、前記ラッチ713を前記ディスクの前記面に垂直
は位置に戻させる。半径方向の外方への動きはシャフト
716の拡大部分によって制限される。ハブの面にあるホ
ール717の位置は、ばね712が引っ張り状態のとき、頭部
711が前記ホールを通って動くことができるだけである
ようなものである。これは運転中の偶然の外れを防止す
る。

前記ラッチ機構３は分離室アッセンブリ２をディスク１
に保持するのに役立つだけである、ということが注目さ
れるべきである。ラッチ機構３はどんな接線力または半
径方向力も前記室アッセンブリ２に伝えない。室アッセ
ンブリ２を回転させる力はホール1Aと1Bの壁から伝わ
る。

第５図は、前記分離室2Aと2Bが前記ハブ32に取り付けら
れる仕方の詳細を示す。分離室本体527と528は、ゴムま
たはプラスチックのガスケット529Aと529Bを介して管寄
せ21Aと21Bに取り付けられている。管寄せ21Aと21Bは、
流体をチューブ518、519等から室2Aと2Bに通過するのを
許容するホールを有する。第7Aおよび7B図を参照して説
明されるように、管寄せ21Aと21Bの、分離室2Aと2Bに対
する配置方向は、１室から２室操作に変えるために変更
され得る。

分離室アッセンブリ2Aと2Bは、特別な適用に適するよう
に、多くのくぼみの大きさおよび形状のいずれか１つ、
またはそれの組合せを持つことができる。たとえば、そ
れらは米国特許第4,350,283号明細書（レオニアン）に
示されたタイプのくぼみを持つことができる。ここに示
した特定の実施例では、前記分離室は、米国特許第4,35
0,283号明細書（レオニアン）における室と同じ形状で
あるが、寸法が大きい。前記室の正確な形状および大き
さは、これら室がディスク１の前記ホールに嵌まるの
で、著しい空気抵抗を生ずることなく、より大きな室が
使用されるのを本考案が許容するということを除いて、
この考案に関係ない。

分離室2Aと2Bはプラスチックまたは金属のような多くの
材料から作られ得る。それらは鋳造、射出成形または機
械加工のような種々のテクニックによって作られ得る。
ここに示した実施例は、最高２つの室を使用している。
しかしながら、実施例は２つより多い室を使用するため
に容易に変更できる。

互いに連結するチューブ518、519および520は、最大の
遠心場、流体圧力および使用される流体の化学的特性に
耐えることができる限り、硬質または半硬質の金属また
はプラスチックとすることができる。第7Aおよび7B図に
示すように、前記チューブ要素のいくつかは充実してい
る。充実しているチューブは前記ホールのいくつかをふ
さぐのに役立つだけである。

前記分離室アッセンブリ2Aと2Bは、第５、６および7A図
に示した構成を選択することによって、直列に駆動され
ることができる。または、第7B図に示した代替構成を選
択することによって、１つの分離室のみを使用すること
ができる。室を第５、６および7A図に示したように直列
に連結させた状態で、流体はチューブ518を経て室2Aの
後方端に入る。室2Aで分離された後、流体は室2Bの後方
端に向けてチューブ502を通過する。それはチューブ519
を経て室2Bに現れる。チューブ521は充実しており、ポ
ート521Aをふさぐためのみに役立っている。

唯一の室で操作するため、室2Aは、満たされた室と同じ
大きさおよび重量の釣合いおもりによって置き換えら
れ、そして前記チューブは第7B図に示すように配置しな
おされている。第7B図に示した実施例では、流体はチュ
ーブ721を経て室2Bに入り、チューブ719を経て離れてい
る。チューブ719とチューブ720とは、それらが連通され
ているポートをふさぐために充実しているものである。

前記ガスケット529Aと529Bのための材料は、その特別な
物理的設計と共に、通常のものである。割れまたは害の
ある永久変形することなく、信頼性のある完全な密着操
作を許容するような前記ガスケットのための材料が選定
されるべきである。緩める必要がなく、さもなければ前
記分離室2Aと2Bの接触面を乱すこととなるが、前記ガス
ケットが繰り返しのオートクレーブ消毒をされると共
に、何度も何度も使用され、繰り返しのサイクルをされ
得るような材料が選定されるべきである。

入口ポート530から排出ポート535に至る流体通路が第６
図に示されている。シールベアリングアッセンブリ554
は、固定された軸受支え531に流体の入口ポート530を有
する。流体は、エレメント531の中央の孔と、排出チュ
ーブ532の外側の壁とによって形成された環状の間隙を
通って下方へ移動し、シールの静的な半分533を通り、
その後、シールの動的な半分534、シールハウジング52
6、前記チューブ518を通って前記室2Aに入る。そこか
ら、流体は引き続いてチューブ520を通って室2Bに入
り、その後、チューブ519、シールハウジング526、シー
ル534およびシール533の中央ポートを通り、排出チュー
ブ532およびポート535から排出される。固定された支え
531は、ベアリング537およびリテーナ538と539を介して
動的な支え536に結合されている。スプリングワッシャ5
40が必要なベアリングのプレロードを与え、一方、コイ
ルばね541が動的な面シールのために必要なシール力を
与える。排出チューブ532はプレート542、ねじ543およ
びリテーナリング544によって固定されている。シール
ハウジング526とベアリングハウジング536は、多くのね
じ（図示せず）でプレート554を支えるために固定され
ている。

Ｏリング544、545、546、547および548は適当なシール
を与える。先行技術とは反対に、前記排出チューブ532
は洗浄目的のために容易に取り外すことができ、前記ベ
アリング537は前記シールアッセンブリの上方に位置し
ており、したがって、その操作を害する生物的な流体に
よって起こり得る汚染に無関係である、ということが注
目されるべきである。さらに、前記シールアッセンブリ
533と534の接触面からのどんな起こり得る漏れも環状の
溝549に遠心分離され、多くの半径方向の通路550を通り
抜け、くぼみ551に至り、そこで運転の終りに除去する
ため蓄積される。

漏れ収集システム549、550および551はオペレータにあ
らゆる漏れを容易に検出させる。オペレータは運転の前
にそして運転中に漏れを調べることができる。この漏れ
検出システムはまた、該システムのオペレータに前記回
転シールにおける漏れを監視させかつ検出させる。漏れ
がくぼみ551の容量を越えるようなことがあれば、それ
は吸引装置（図示せず）を用いて運転中に継続的に空に
され得る。

ポート552にシールねじが、ドラッグねじ（図示せず）
として使用される長いねじを用いることによって、シー
ル534の効果的な取外しと共に、検査のために設けられ
ている。第６図に示すように、ハブ32がボルト553をハ
ブ32に貫通させて器具のスピンドル32Aに取り付けられ
ている。ハブ32のスピンドル32Aへの取付けは通常のも
のである。決まりきった操作はその取外しに必要とされ
ない。滅菌状況が必要とされるならば、前記ディスクユ
ニット１は容易に取り外すことができ、もとのままのア
ッセンブリとしてオートクレーブ消毒することができ
る。

前記ディスク１は開口35を有する。この開口35は、該デ
ィスクを２つの半分部分に離し、かつ応力割れが前記ハ
ブ領域に形成されるのを防ぐ。遠心力の全体は前記ディ
スク１のエッジによって生ずる。これは、大変信頼性が
あり、長く存続するディスクを提供する。

前記分離室がディスク１の前記開口の中にあるという事
実が非常に低い空気抵抗を持つロータを提供し、それに
よって当該装置が比較的小さい動力で比較的高速におい
て操作されるのを許容する、ということが注目される。

本考案の独特の実施例が示され、登録請求されているけ
れども、本考案はここに示した特定な実施例に限定され
るものではない、ということははっきりと理解されるべ
きである。多くの変更がこの考案の精神および範囲から
離れることなくなされ得る。特定な実施例についての記
述は、この考案の範囲を制限することを意味しない。出
願人の考案は、添付した請求の範囲の用語および精神の
内に入る、示された特定な実施例のすべてのそのような
変更および選択を含む、ということが予期され、かつ明
確に言明される。前述したすべては単に説明的であるこ
とを意図しており、制限的であること、あるいはさもな
ければこの考案を制限することとして解釈されない、と
いうことが十分に理解されるべきである。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】ディスクアッセンブリと、少なくとも１つの分離室を有する室アッセンブリであっ
て回転流体シールと、該回転流体シールを経て前記分離
室からおよび前記分離室に流体を通すチューブとを有す
る室アッセンブリと、該室アッセンブリを前記ディスクアッセンブリに固定す
る解放可能な機構とを含み、該解放機構は、前記ディスクアッセンブリに取り付けら
れるラッチと、前記室アッセンブリをロック状態に固定
するため前記ラッチをロック位置に保持するばねとを有
する速解放機構であり、これによって前記室アッセンブ
リは、前記ラッチを前記ばねのばね力に抗して前記ロッ
ク位置から引き離すことにより前記ディスクアッセンブ
リから速やかに解放される、遠心機用ロータ。
【請求項２】前記ラッチは、該ラッチが前記室アッセン
ブリの回転を起こさせる接線力を与えないように前記室
アッセンブリに対して位置する、請求項１に記載の遠心
機用ロータ。
【請求項３】前記室アッセンブリはホールを有し、該ホ
ールを通って前記ラッチが前記室アッセンブリをロック
状態に固定するため伸びている、請求項１または請求項
２に記載の遠心機用ロータ。
【請求項４】前記ラッチはその自由端に拡大された頭部
を有し、該頭部は前記ホールを通り抜け、前記ばねのば
ね力下で前記ホールのエッジを把持する、請求項３に記
載の遠心機用ロータ。
【請求項５】前記ばねのばね力は、前記ロック状態にあ
る前記室アッセンブリに何等の力を伝えない、請求項１
ないし請求項４のいずれかに記載の遠心機用ロータ。
【請求項６】前記ディスクアッセンブリは、前記室アッ
センブリを受け入れるべく適合された開口を画定する壁
を含み、前記室アッセンブリを回転する力は、前記室ア
ッセンブリの前記ディスクアッセンブリの前記壁との連
結によって与えられる、請求項１ないし請求項５のいず
れかに記載の遠心機用ロータ。
【請求項７】前記室アッセンブリの前記ディスクアッセ
ンブリの前記壁との連結は、可撓性の圧力パッドによっ
て行われる、請求項６に記載の遠心機用ロータ。
【請求項８】前記室アッセンブリは、一体のアッセンブ
リである、請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の
遠心機用ロータ。
【請求項９】さらに、漏れ検出システムを含み、該漏れ
検出システムは、漏れ収集領域と、漏れた液を収容する
くぼみと、前記漏れ収集領域と前記くぼみとを接続する
通路とを有し、前記漏れ収集領域は、遠心力が前記漏れ
収集領域から前記通路を経て前記くぼみへ流体を追い出
すように前記くぼみに対して位置する、請求項１ないし
請求項８のいずれかに記載の遠心機用ロータ。