JPH07507722A - 遠心機の自己密封式チューブの支持スペーサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 遠心機の自己密封式チューブの支持スペーサ発明の背景 発明の分野 本発明は遠心機に関し、特に、遠心機のロータと結合して使用されるサンプル保 持手段に関する。

関連技術の説明 遠心機のオプティシール（ＯｐｔｉＳｅａｌ；商標）チューブ（米国ベックマン 　インスツルメンツ　インコーホレーテッドによって商品化されている）の発明 は、発明の名称を［遠心機の自己密封式チューブ」とした、本発明の譲受人に譲 渡されている米国特許第５．１２７，８９５号明細書に記載されている。オブテ ィシールチューブは薄い壁の容器であり、遠心操作によって発現される力の下で プラグを使用して密封される。前記明細書に示され、かつ、記載されたオブティ シールチューブの特殊な幾何学的形状は、チューブステムの回りの半球状の頂部 を有する。そのようなチューブは、垂直のチューブのロータであって各チューブ の穴の軸線がロータの回転軸綿に平行である垂直のチューブのロータ、および垂 直に近いチューブのロータであって各チューブの穴の軸線がロータの回転軸線に １０”のオーダの小さな傾斜角度をなしている垂直に近いチューブのロータに使 用するために主として設計されている。支持キャップすなわちスペーサは、前記 穴内の反対向きの穴に固定され、前記チューブの頂部に係合している。前記支持 スペーサの利点は、支持スペーサがチューブおよびプラグの頂部を支持し、その 結果、支持スペーサが遠心的に導入される静水圧によって引き起こされる前記チ ューブの頂部の変形を防ぎ、支持スペーサが内部の静水圧に抗して前記プラグを 前記チューブステムに密封するための支持を与えることである。

しかしながら、特許されたチューブおよびプラグは、垂直のチューブのロータお よび垂直に近いチューブのロータに適用されるとき、高い遠心力下で密封を維持 するのに有効であるが、開示された支持スペーサは、固定角度式ロータや揺動式 パケットロータに適用されるとき、チューブステムの近くのチューブの変形を防 止するのに適当ではないかもしれない、ということが判明した。チューブステム の回りのチューブの上方部分、すなわちチューブの開口は、各ロータの穴がロー タの回転軸線に対して２５°のオーダの大きな角度で傾斜している固定角度式ロ ータでは変形するがもしれないし、または遠心機のチューブの軸線を遠心操作中 、水平に向けて外方へ揺動させるようにチューブがロータに揺動可能に支持され る揺動式パケットロータの適用ではチューブを軸線方向で座屈するかもしれない 、ということが判明した。チューブの変形は、液体物質中にまたはチューブ中に 残された空気のようなチューブに閉じ込められているかなりの量の空気があると き、一層促進される。なぜなら、液体はチューブの充填手順における制限の結果 としてチューブを充填しないからである。

発明の概要 本発明は、浮きキャップすなわち支持スペーサと遠心機のチューブとのアッセン ブリに関する。このアッセンブリは、アッセンブリに及ぼされる変形力に適当な 抵抗を与える。チューブステムの外側壁は環状の隆起部を備え、支持スペーサは 、互いにかみ合う結合を形成するためチューブステムの前記隆起部とかみ合う環 状の溝を備える。

開示した実施例では、オプテイシールチューブと、共同する浮き支持スペーサと は、そのような互いにかみ合う結合によって変更されている。操作に際し、チュ ーブが最初にプラグで密封され、浮き支持スペーサがスナップ作用によってチュ ーブステムに結合される。前記支持スペーサは前記チューブステムを取り囲み、 前記プラグが前記支持スペーサの頂部を越えて伸びるのを許容する。互いにかみ 合う構造ゆえに、前記プラグは、前記チューブステムにしっかり保持され、一方 、前記チューブの変形が制御される。

固定角度式ロータの適用のために、前記支持スペーサは前記プラグの頂部をさら に支持する。前記固定角度式ロータに使用されるチューブは、ベル形状の頂部を 有することが好ましい。この構造は、前記チューブステムの重心に対して前記支 持スペーサの低い重心の結果をもたらす。２つの重心が互いに接近し、これによ って前記支持スペーサ上の半径方向の力によって起こされる前記チューブステム 回りの回転トルクの影響を除きまたは減らす。

図面の簡単な説明 図１は、本発明の１実施例に従うチューブおよび支持スペーサアッセンブリを支 持する遠心機の揺動式パケットロータの図式的な平面図である。

図２は、本発明の１実施例に従う遠心機のチューブおよび密閉アッセンブリの拡 大断面図である。

図３は、本発明の支持スペーサを利用する遠心機のチューブと使用されるプラグ を一層明瞭に示す断面図である。

図４は、図３のプラグの底面図である。

図５は、本発明の別の実施例に従う別の支持スペーサおよびチューブを示す断面 図である。

図６は、本発明のさらに別の実施例に従うさらに別の支持スペーサ及びチューブ を示す断面図である。

図７は、本発明の支持スペーサを利用する遠心機のチューブと使用されるプラグ の別の実施例を示す断面図である。

図８は、本発明に従う遠心機のチューブおよび支持スペーサを支える固定角度式 ロータの図式的な断面図である。

図９は１本発明に従う、固定角度式ロータに使用される支持スペーサの断面図で ある。

図示した実施例の説明 以下の説明は、本発明を実施するのに現在最も良いと考えられる最良の態様につ いてのものである。この説明は、発明の一般的原理を示す目的でなされており、 制限する意味にとられるべきではない。発明の範囲は、添付の請求の範囲を参照 して最良に決定される。

本発明の利点は、主として、遠心機の固定角度式ロータ及び揺動式パケットロー タに使用されることを意図する。しかしながら、本発明はまた、垂直のサンプル 収容穴を有する遠心機のロータと結合して使用することができる。さらに、本発 明は、サンプルを収容する遠心機の変更されたオブティシールチューブの使用と 結合して当初の利点を有すると思われる。そのようなチューブは、そのチューブ の密封に関して非常に有利であることが証明されている。しかしながら、別の幾 何学形状のチューブが種々の範囲にわたって本発明を利用できることが理解され る。

図１は、回転軸線５６の回りで円周方向に支持され、揺動可能ない（つかのパケ ット５５を有する揺動式のパケットロータ５４の図式的な平面図である。遠心機 のチューブ１６はパケット５５に支持され、パケット５５は遠心操作中水平に向 けて揺動する。

本発明に従う改良を除いて、チューブ１６は、別の面では、ここに参叩すること によって組み入れられる米国特許第５．１２７，８９５号明細書に詳細に開示さ れ、説明されたタイプのオブティシールチューブと同様であり、またこの出願と 同時に出願され、かつ、本発明の譲受人に共通的に譲渡された米国特許出願（代 理人整理番号８Ｄ−１１５８）に開示された改良と同様である。図２をさらに参 照すると、先の技術のオブティシールチューブとは異なり、チューブ１６の頂部 は図示のようにベル形状である。頂部２０は、ブロー成形のような適当な処理に よって本体部２２と一体に形成されている。

チューブ１６の頂部２０の中央には、そこから伸びているチューブステム２４が ある。チューブステム２４の内部は、チューブから外方へ広がっている円錐形状 にテーパ状となった開口２６を形状づけている。チューブステム２４は、チュー ブの頂部２０と一体に形成されている。チューブ１６は、半透明または透明な特 性を有することが好ましい熱硬化性材料で作ることができる。ポリプロピレンま たは適当なポリオレフィンがふされしい材料である。

プラグ２８は開口２６を密封するため使用される。プラグ２８は、ポリフェニレ ンオキシド、ノリル（Ｎｏｒｙｌ；商標）その他の同様の材料で作ることができ る。図３および図４をさらに参照すると、プラグ２８は、環状溝３２内に保持さ れたＯリング３０を有する円錐形状にテーバ状となった本体３１を備える。プラ グ２８のテーパはチューブステムの開口２６のテーパとほぼ同じである。Ｏリン グ３０はプラグ２８のテーパ面の上方に突出する。プラグがチューブステムの開 口に挿入されるとき、０リング３０は、チューブステム２４のテーバ状となった 内側面と密封する接触をする。プラグ２８は、平坦部３３をその周縁に有する広 がった端部２９を有する。広がった端部２９は、チューブの開口２６の縮められ た直径に嵌合し、スナップ作用でチューブステム２４の基部に引っ掛かる。プラ グ２８を挿入し、かつ、取り除くの１こ必要な力の大きさは、部分的に、プラグ ２８とチューブステム２４との間の干渉に依存し、その干渉は、部分的に、平坦 部３３の大きさに依存する。出願中の特許出願（代理人整理番号８Ｄ−１１５８ ，）は、遠心機のチューブに関する前記プラクの使用をより詳細に開示する。

遠心機のチューブ２０のチューブステム２４の外側は全体に円筒形である。半円 形の断面を有する環状の隆起部３４がチューブステム２４のほぼ中央に設けられ ている。本発明に従うと、浮き支持スペーサ１８は、隆起部３４を受け入れるた めに適合する環状の溝３６を備える。支持スペーサは、チューブの頂部と支持係 合を維持する範囲で浮いている。支持スペーサは、摩擦とチューブの存在以外の 制約なしでロータの穴に沿って自由に滑る。支持スペーサ１８は中央の貫通穴３ ８を有し、この貫通穴は環状の隆起部３４以外ではチューブステム２４に対して すきまばめである。環状の隆起部３４は、支持スペーサがチューブステム２４に 嵌合されるとき、支持スペーサ１８の満３６と互いにかみ合う構造を形成する。

支持スペーサの頂部は環状フランジ４０を有する。このフランジ４０は、チュー ブおよび支持スペーサアッセンブリのための引抜き手段用の握り構造を提供する だけでなく、遠心操作中支持スペーサ１８の頂部へのだが補強を提供する。支持 スペーサは、チューブステム２４が支持スペーサ１８の頂部を越えて伸びるのを 許容する高さである。これは、前記米国特許°８９５に記載された支持スペーサ より小さく、したがってより少ない質量構造を生じさせる。チューブの一致する 面の前記ベル形状は、半球面を有する支持スペーサと比べて、より材料の少ない 、したがってより質量の少ない構造を形成する。支持スペーサのより少ない質量 は、チューブ上の支持スペーサの遠心圧力に起因するチューブ変形の傾向を減ら す結果となる。

操作に際し、プラグ２８が充填用のチューブステムの開口２６に挿入され、支持 スペーサ１８がチューブステム２４にスナップ作用で取り付けられる。プラグ２ ８は、ひとたび支持スペーサ１８が所定の位置になると、チューブステム２４か ら緩むのが制限される。

特に、チューブステム２４は、プラグ２８の広がった端部２９がチューブステム ２４の縮められた直径を通って引き出されるのを可能にする変形をするのが防止 される。全体のチューブアッセンブリは、それから遠心分離のためにパケットに 挿入される。遠心操作中、遠心力が半径方向の外方へ作用し、パケットを図示の 水平位置へ向けて外方へ揺動させる。支持スペーサ１８は支持を与えるため、遠 心機のチューブ２２の頂部２０に負荷を及ぼす。隆起部３４と満３６との間の互 いにかみ合う結合は、揺動式パケットロータで使用されるとき、チューブステム ２４の直下のチューブ２２内のエアポケットの存在にもかかわらず、チューブス テム２４が軸線方向で破壊または座屈しないことを保証する。

遠心操作後、支持スペーサおよびチューブアッセンブリは、図示しない、例えば 出願中の特許出願（代理人整理番号８Ｄ−１１５８）に開示されたピンセットの ような適当な引抜き手段を使用して、支持スペーサ１８の頂部に設けられたフラ ンジ４０を引っばってロータの穴から取り外される。支持スペーサ１８は、別の 工具を必要とすることなく、支持スペーサをねじり、チューブステムから引っ張 るだけでチューブステム２４かも取り外される。

支持スペーサ１８のベル形状は、変形の大部分をその領域に集中させ、それによ ってくさび効果を減らし、チューブをロータから取り外すのに必要な引抜き力を 低下する。換言すると、ベル形状は、変形を防ぐことができないため、変形の位 置の制御を可能にする。

支持スペーサ１８とチューブステム２４との間の互いにかみ合う結合は、支持ス ペーサおよびチューブアッセンブリがチューブのロータからの引抜きの間損なわ ずに保持されるのを確実にし、それによってプラグ２８がチューブステム２４に 密封されて保持するのを確実にする。

前記実施例はベル形状の頂部を有する遠心機のチューブに関する。本発明は、半 球状または円錐状の頂部の遠心機のチューブにも等しく適用できる。図５に示す ように、支持スペーサ６０は、遠心機のチューブ６６の半球状の凸頂部６４に適 合する半球状の凹面６２を有する。本発明に従って、支持スペーサ６０は環状の 溝６８を備え、チューブステム７０は、互いにかみ合う結合を形成するため環状 の隆起部７２を備える。図６に示すように、支持スペニサ８０は、遠心機のチュ ーブ８６の円錐形状の頂部８４に適合する円錐面８２を有する。本発明に従って 、支持スペーサ８０は環状の満８８を備え、チューブステム９０は、互いにかみ 合う結合を形成するため環状の隆起部９２を備える。

図７は、前記実施例のプラグの変形を示しており、プラグ２９の頂部から伸びる フランジ４２を有する。遠心分離し、チューブをロータの穴から、また支持スペ ーサ１８をチューブステム２４から引き抜いた後、プラグ２９は、プラグ２９を チューブステム２４から引き出すためにフランジ４２をつかむ引抜き工具を適用 することによってチューブステム２４から取り外される。

図８に図式的に示すように、遠心機の固定角度式ロータ１０は、円周方向へ間隔 をおいた複数の円筒形の穴１２を有し、各穴は遠心操作中液体サンプルを保持す べ（形成されている。穴１２は、ロータ１０の回転軸１１１４に関して傾斜角度 をなしている。この構造では、水平方向へ働く遠心力は、各穴において横方向お よび軸線方向へ作用する成分を有する。穴１２に挿入されるのはサンプル収容チ ューブ１６と、チューブ１６の頂部に係合する浮き支持スペーサ５０である。支 持スペーサ５０は、チューブとの相互作用や、支持スペーサと穴との間の摩擦接 触以外では穴に沿って自由に動く。

図９を参照するに、固定角度式ロータに使用するのに適する支持スペーサ５０が 一層明瞭に示されている。支持スペーサ５０は、チューブステム上の環状の隆起 部３４と互いにかみ合うための環状の溝５２や、チューブステム２４およびプラ グ２８を受け入れるべく形成されたチューブの一致する形状を備える点を除いて 、米国特許第４，３０４，３５６号明細書に記載された支持スペーサと同様であ る。

ねじ付き穴５３が支持スペーサをロータの穴から取り外すために使用されるべ（ 、ねじ付き工具にとって十分な大きさで設けられている。チューブの頂部２０の 好ましい形状、したがって支持スペーサのチューブと一致する好ましい形状は、 固定角度式ロータでの特別の適用のためにベル形状である。

固定角度式ロータに支持スペーサ５０がないと、遠心力がチューブ１６の非支持 の頂部２０とチューブステム２４とを変形するであろう。加えて、図８に示した 固定角度式ロータ１０での特別な適用では、遠心操作による高い内部の静圧が頂 部２０を破裂するかもしれない。ロータが３０．０００ｒｐｍ以上で回転する超 遠心操作では、チューブ１６に発現される静圧は極めて大きくなることが注目さ れる。たとえば特別のロータでは、７０．００Ｏｒｐｍで５００．０００ｇ以上 が生じ、８．０００ｐｓｉのオーダの静圧を発現する。チューブ２２の頂部の形 状に一致する形状の支持スペーサ５０は、頂部２０への内部の静圧に対してだけ でなく、頂部２ｏおよびチューブステム２４に作用する、変形させる遠心力に対 してもまた、チューブの頂部への支持を与える。穴１２に沿って作用する遠心力 の成分下で、支持スペーサ５ｏは、チューブの頂部との支持係合を維持する範囲 で、大向で浮いているであろう。支持スペーサ５０はチューブステム２４と互い にかみ合う一方、高い遠心力成分下で頂部２０の面にぴったりかみ合うために穴 １２に関して動くであろう。支持スペーサ１８の前記した、および他の利点はま た、米国特許第４，３０４，３５６号明細書に記載されている。

支持スペーサ５０のベル形状は、変形の大部分をその領域に集中させ、それによ ってくさび効果を減らし、チューブをロータから取り外すのに必要な引抜き力を 低減する（ロータの取外しは、図示しない適当な引抜き手段、たとえば出願中の 特許出願（代理人整理番号８Ｄ−１１５８）に開示されたビンセットのような手 段によって行う）。換言すると、ベル形状は、変形を防ぐことができないため、 変形の位置の制御を可能にする。ベル形状はまた、チューブステムの重心に比べ て支持スペーサ５０の重心を下げる。支持スペーサ５０の重心はチューブステム ２４の重心により近くなり、チューブステム回りの時計方向の回転効果を除き、 または減少する。これは、チューブ２２の半径方向の内側に起こる支持スペーサ の揚力を除き、または減少する。その結果、遠心操作中の支持のために一層制限 する力をチューブの頂部に下向きに負荷させる。

固定角度式ロータへの適用のために、前記した環状の互いにかみ合う構造がオプ ティシールチューブと同様な自己密封式チューブのためには省略しうることが判 明した。

本発明は、図示した実施例に関して説明したが、種々の変更や改良が本発明の範 囲および精神から離れることなくしうることが当業者に明らかである。したがっ て、本発明は図示した特別の実施例に制限されるものではなく、添付の請求の範 囲によってのみ制限されることが理解されるべきである。

ＦＩＧ、　２　ＦＩＧ、　４ ＦＩＧ、　５　ＦＩＧ、　６ ＦＩＧ、７　ＦＩＧ、９

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １頂部と、該頂部から伸びるチューブステムであってサンプル溶液を充填するた めの開口を端部に備え、かつ、外側に環状の隆起部を備えるチューブステムとを 有する遠心機のチューブと、前記頂部と一致する面と、前記チューブステムを受 け入れる空間とを有する支持スペーサとを含み、前記空間は、前記支持スペーサ が前記チューブステムに嵌合されるとき、前記チューブステムの前記環状の隆起 部を受け入れる環状の溝を有する、遠心機および支持スペーサ。