JPH084765B2 - 遠心分離機ロータ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の背景〕 発明の分野 本発明は、遠心分離機ロータに関し、かつ特にロータ
内部で溢出したいかなる液体をも封じ込みかつ前記溢出
した液体による遠心分離機の汚染を防止するようになつ
た液体封じ込め装置を有する遠心分離機ロータに関す
る。

従来技術の説明 遠心分離機ロータは、好適な試料容器内に担持された
試料が所定の遠心力場の作用をうけるようにした装置で
ある。この遠心力場は、ロータを所定の選択された角速
度、代表的には、毎分10,000回転から約8,000回転の範
囲内の角速度で回転させることにより発生させることが
できる。

このロータは、該ロータの回転軸線のまわりに共心状
に配置された試料収納キヤビテイの環状の列を備えてい
る。前記キヤビテイの各々の長手方向の軸線をロータの
回転軸線に向かつて傾斜させた場合に、このロータは定
角ロータとして知られている。

試験される試料の各々は、代表的な用途においては、
好適なキヤツピング装置により閉ざされた容器内に収納
される。このキヤツピング装置は、試料が生物学的に有
害な物質である場合に試料が環境から適正に隔離される
ことを保証するために必要である。

試料が有害でない場合には、操作者がチユーブを所定
レベルまでのみ充填しているかぎりは、キヤツピング装
置を省略することができる。チユーブがロータ内の傾斜
したキヤビテイ内に収納されているので、チユーブ内に
充填される液体の所定レベルがチユーブのリムよりもあ
る距離下方になることを留意すべきである。チユーブが
ローダ内に挿入されかつその作動速度まで回転させたと
きに遠心力の作用により傾斜したチユーブの内容物が該
チユーブからこぼれかつあふれ出る可能性に対して用心
するために、チユーブがこのレベルまでのみ充填される
ことを保証するように注意を払わなければならない。

容器自体は、破裂しやすい。したがつて、たとえキヤ
ツピング装置が使用されかつたとえ操作者が適正量の液
体のみを容器内に導入するように注意を払つたとして
も、チユーブ内の液体がロータ内にあふれ出る場合が依
然としてありうる。

ロータからのあふれ出た液体の流出を阻止するための
さらに一つの予防措置として、ロータにカバーを設ける
ことができる。このカバーは、ロータの直立したリムに
対して着座する垂下したスカートを有している。スカー
トおよびリムは、所定位置に固定されたときに、協働し
て液体をロータの内部に閉じ込める。このような構造の
例は、本発明の譲受人に譲渡された米国特許第3,819,11
1号（ロマノースカス氏その他）明細書に示された装置
である。米国特許第4,202,487号（エドワーズ氏）およ
び米国特許第4,360,151号（コーウエル氏その他）の各
明細書には、遠心分離機装置に使用されるその他のロー
タカバーが記載されている。

カバーは、それ自体、該カバーの下側部に作用するあ
ふれ出た液体の遠心力により惹き起こされた力のために
ロータからはずれて移動することがある。あふれ出た液
体からカバーを隔離することによりこの現象の発生をな
くす構造の装置は、この技術において知られている。米
国特許第4,372,483号（ライト氏）明細書には、チユー
ブのキヤビテイの上方のロータ本体内に機械加工された
環状の液体封じ込めリツプを有する遠心分離機ロータが
開示されている。このリツプは、容器の破裂、キヤツプ
の漏洩または不注意による過充填のために生じたいかな
る液体をも閉じ込める作用をする。この管状のリツプ
は、キヤビテイの一部分上に位置するように半径方向に
内方に延びてロータの本体内に放出されたいかなる液体
をも閉じ込める作用をする。このリツプは、液体がロー
タのカバーと接触して圧力を作用することを阻止する。

上記の別の構造の装置の各々は、いかなるあふれ出た
液体をもロータの内部に適正に閉じ込めるように思われ
るけれども、これらの装置のいずれもローラが停止状態
まで減速するときにあふれ出た液体によるロータの汚染
の問題に対抗しまたはこの問題を解決していない。例え
ば、もしもチユーブが破裂して最後に述べた米国特許に
示された環状の液体封じ込め装置が意図された態様で機
能を発揮するとすれば、あふれ出た液体はロータの内部
に閉じ込められる。しかしながら、ロータが減速すると
きに、液体が液体を閉じ込めるリツプの領域からキヤビ
テイ内の流れ落ちかつロータ内に担持されたその他の容
器上に流れ落ちる。流れ落ちる液体がおそらくはその他
の容器中に流入してこれらの容器の内容物を汚染するこ
とがある。また、流れ落ちる液体は、ロータのその他の
部分も汚染して容器およびロータ自体のその後の操作員
による取扱いをさらに困難にしまたはさらに危険なもの
にすることがありうる。

上記に鑑み、流体のあふれ出た場合にその他のロータ
のキヤビテイ、その他の容器またはロータの内部の汚染
を阻止する作用をする遠心分離機ロータを提供すること
が有利であると考えられる。

〔発明の概要〕

ロータ、本体を有する遠心分離機ロータは、そのなか
に形成されたキヤビテイの環状の列を備えている。各々
のキヤビテイは、ロータの回転軸線に対して所定の角度
に配向されている。各各のキヤビテイは、液体の試料を
担持する容器を収納するサイズになつており、該容器
は、破裂し、液体を漏洩しまたは液体があふれ出る程度
に充填されることがあるので、液体が容器からあふれ出
ることがありうる。ロータを回転させるときに、いかな
るあふれ出た液体も遠心力に応答してキヤビテイから半
径方向に外方に移動する。

本発明によれば、ロータ本体には、その中にみぞが形
成されている。このみぞは、チユーブのキヤビテイの半
径方向の外周を囲繞するように構成されており、それに
よりロータが減速するときにあふれ出た液体が該みぞ内
に排出されて収納される。その結果、あふれ出た液体が
ロータ本体のキヤビテイ内に流入することが阻止され
る。

本発明の好ましい実施例においては、このみぞはロー
タ本体のまわりに連続して円周方向に配置されている。
このみぞは、ロータ本体に機械加工された一対の共心状
の側壁部によりロータ本体内に形成されている。これら
の側壁部は、隣接した底壁部により結合されている。ロ
ータの本体内には、各々が前記みぞと連絡する複数個の
凹部を自由選択により形成することができる。これらの
凹部は、前記みぞの有効容積能力を拡大している。

本発明の別の実施例においては、前記みぞは、複数個
の不連続のみぞセグメントにより形成することができ
る。各々のみぞセグメントは、キヤビテイの１個をその
半径方向の外周において囲繞している。みぞセグメント
の各々には、所望されれば、凹部を設けることができ
る。

本発明は、本願の一部をなす添付図面について記載し
た以下の詳細な説明からさらに十分に理解されよう。

以下の詳細な説明全体を通じて、同様な符号は、すべ
ての図における同様な要素を示す。

第１図について述べると、本発明による遠心分離機ロ
ータ10の一部分全体を側面断面図で示してある。ロータ
10は、高い強度を有する材料、例えば、チタンから形成
された比較的に大きく重い本体部分12により形成されて
いる。ロータ本体12は、該ロータの開口頂部のまわりの
周囲に延びる平面状の上面12Uを有している。ロータ10
の本体の上面12Uの半径方向の外周縁は、直立したリム1
2Rを形成している。

ロータ10は、符号14で概略示した好適な駆動連結によ
り動力エネルギー源Ｍに連結されそれにより動力エネル
ギーをロータ10に与えてロータ10を当業者により理解さ
れる態様で回転軸線VCLのまわりに回転させることがで
きる。説明の目的のために、この詳細書に記載したロー
タは、代表的には毎分50,000回転を超える速度で作動す
る超遠心分離機に使用されるように設計されているが、
本発明を任意の回転速度で作動可能なロータに使用する
ことができることを理解すべきである。

ロータ本体12内には、複数個のキヤビテイ18が実質的
に環状の列として形成されている。キヤビテイ18の各々
は、本体12内に機械加工され、それにより各々のキヤビ
テイ18の軸線18Aが回転軸線VCLに対して所定の角度をな
している。キヤビテイ18の各々は、遠心力場の作用を受
ける液体の試料を担持する容器20（第２図ないし第４図
に示した）を収納するサイズおよび形状に形成されてい
る。容器20の各々は、好適なキヤツピング集成体（図示
せず）を備えそれにより容器20の内容物をその内部に収
納することができるようになつている。それにもかかわ
らず、容器20は、高速度でのロータの作動に付随して生
ずる応力のために破裂することがある。キヤツピング集
成体も、もしも１個を設けておれば、同様に漏洩するこ
とがある。

本体12には、直立したねじを切つたボス24が形成され
ている。ボス24は、ねじを切つたコア26を受け入れるこ
とができる。コア26のまわりには、環状の円板状のカバ
ー28が受け入れられる。カバー28とコア26との間には、
シール27が捕捉されている。カバー28の周囲には、シー
ル29が延びている。座金31を備えたカバークランプ30が
コウ26にねじ込まれ、それにより図示したようにカバー
28の端縁をリム12Rと係合させてカバー28をロータの本
体12上の所定位置に固定している。カバー28およびその
装着装置の細部は、本発明の譲受人に譲渡された米国特
許第3,819,111号明細書に開示されている。この米国特
許は、参考のために、この明細書に記載した。任意のそ
の他の好適なカバー装置も使用することができ、本発明
の考慮事項の範囲内にある。

前述したように、容器および／またはキヤツピング集
成体（もしもこの集成体が設けられていれば）は、破裂
しまたは漏洩しやすい。その結果、遠心分離作動中に、
ロータの内部に液体が放出される可能性がある。この液
体は、予防措置をとらなければ、残りの容器および／ま
たはロータのキヤビテイを汚染することがある。

本発明によれば、ロータ10の本体12に、溢出した液体
を封じ込めるみぞ38が配置されている。みぞ38は、好ま
しい実施例の場合には、上面12Uに近い本体12の内側部
のまわりにかつキヤビテイ18の半径方向に外方に延びる
連続した環状のみぞ状の領域である。みぞ38は、任意の
便利な方法、例えば、機械加工により形成される。みぞ
38は、１対の半径方向に隔置された外壁部40Aおよび内
壁部40Bのそれぞれにより形成されている。外壁部40Aお
よび内壁部40Bの下縁は、連続した底壁部42により結合
されている。外壁部40Aおよび内壁部40Bは、キヤビテイ
18と同様に、回転軸線に対して同じ所定角度をなすよう
に形成することができる。

みぞ38が共心の円形の形状に延びる必要がないことを
理解すべきである。したがつて、みぞ38は、連続してい
るけれども、キヤビテイ18の半径方向の外周部分を囲繞
しているかぎりは、ロータの本体の周囲のまわりに曲り
くねつて延びることができる。また、みぞ38は、ロータ
の内側部のまわりに連続して延びる必要はない。例え
ば、第５図から理解されるように、ロータ10内に複数個
のみぞセグメント38′を設けて各々のみぞセグメント3
8′がロータの各々のキヤビテイ18の口部の半径方向の
外周部を囲繞するように構成することは、本発明の考慮
事項の範囲内にある。各々のみぞセグメント38′は、キ
ヤビテイ18の１個の口部の半径方向に外方に配置されて
いる。このような構造により、各々のみぞセグメント3
8′は、まわりに該みぞセグメントが配置されたキヤビ
テイ18の口部を防護しかつキヤビテイ18の口部の中に液
体が流入することを阻止する役目をしている。

さらに、本発明の好ましい実施例によれば、ロータの
本体12の補助的な凹部44の列をくりぬきそれにより凹部
44をみぞ38に連略するように構成することができる。凹
部44は、ロータ10の本体12のまわりに所定角度で隔置さ
れている。みぞ38は、以下にさらに詳細に説明する目的
のために、所定量の液体を収納するサイズに形成されて
いる。自由選択による凹部44を設けることにより、みぞ
38の有効な容積能力をさらに拡大している。

操作にあたり、容器20の各々は、ロータ10の本体12内
の組合わされるキヤビテイ18内に挿入される。容器20
は、前述したようにキヤツプをとりつけることができま
たはロータ10内にキヤツプをとりつけない状態で単に挿
入することもできる。後者の場合には、操作者は、最大
の遠心力が発生した状態で所定の容器20内の液体の上縁
が容器20の上縁を越えないようにするように、容器20内
に所定量の液体のみを導入するように注意しなければな
らない。このような状態は、第２図に例示してあり、ロ
ータ10が静止しているときの適正な容積の液体の上側液
位の位置を実線で示し、一方、ロータが最高回転速度で
回転しているときの適正容積の液体の位置を点・ダツシ
ユ線で示してある。

しかしながら、ある場合には、操作者が容器20を充填
するときにあやまちを犯すことがある。また、キヤツピ
ング集成体（もしもこの集成体が設けられていれば）が
容器20に不適正な状態に固定され、その結果漏洩するこ
とがある。また、容器20自体が破裂することもあろう。
どのような原因であるにせよ、液体がロータ内に放出さ
れることがありうる。このような場合には、液体は遠心
力により半径方向に外方に押されて第３図に符号48で示
すような位置を占める。液体は、カバー28の作用によ
り、ロータ10の内部に閉じ込められる。

ロータが減速するときに、液体に対する遠心力の作用
が減少する。液体は、みぞ38内に流入しかつみぞ38によ
り収納される（第４図）。この作用により、液体がロー
タ内の個々のキヤビテイ18内に戻ることを阻止してそれ
によりキヤビテイ18および／またはその内部に担持され
た容器20の汚染を阻止する。みぞ38を適当な形状に構成
することにより、所定の容積のあふれ出た液体をみぞ38
により封じ込めることができる。その結果、残りの容器
および／またはキヤビテイを汚染する有害な作用を回避
することができる。

本発明は、第６図から理解されるように、封じ込めリ
ツプ52をロータのまわりに円周方向に設けた型式のロー
タと共に使用することができる。封じ込めリツプ52は、
カバー28と同じ目的、すなわち、ロータの内部に放出さ
れた液体を封じ込める役目をする。しかし、この目的
は、カバー28自体が液体に起因する圧力または負荷の作
用をうけないようにして、達成することができる。しか
しながら、いずれにせよ、みぞ38の作用は同じである。
液体が排出されるときに、みぞ38が液体を収集してロー
タのキヤビテイ内への液体の侵入を阻止する。

本発明によるロータの構造は、連続した構造またはセ
グメントに分割された構造のいずれかの型式の好適なサ
イズおよび形状に形成された溢出液体封じ込めみぞを提
供し、それにより、いかなる原因にせよ、ロータ内に存
在するいかなる液体をも封じ込めてそれにより有害な汚
染作用を阻止することができる。

当業者は、前述した本発明の教旨に基づいて、多数の
変更、変型を実施することができる。しかしながら、こ
れらの変更、変型は、特許請求の範囲に記載した本発明
の考慮事項の範囲内にあると解釈すべきである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による溢出液封じ込めみぞを有する遠心
分離機ロータを例示した全体を断面で示した部分側面
図、 第２図、第３図および第４図はチユーブの内容物が溢出
したときに発生する事象の順序および本発明による液体
封じ込めみぞを有するロータにより行われる溢出液封じ
込め作用を例示した拡大図、 第５図は本発明の別の実施例を例示した第１図のロータ
の一部分の平面図、かつ 第６図は内部に機械加工された環状封じ込めリツプを有
するロータにおける本発明による溢出液封じ込めみぞの
配置を例示した側面断面図である。 10……遠心分離機ロータ、12……本体部分、18……キヤ
ビテイ、VCL……回転軸線、20……容器、38……溢出液
封じ込めみぞ、38′……みぞセグメント、40A……外壁
部、40B……内壁部、42……底壁部、44……凹部、52…
…液体封じ込めリツプ。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ロータ本体（12）とロータ本体（12）中に
   形成された少なくとも１個のキャビティー（18）を有
   し、キャビティー（18）は液体試料を担持する容器（2
   0）を収納可能な寸法に作られ、ロータ本体（12）はそ
   の中に溝（38）を有し、溝（38）はキャビティー（18）
   の外側半径方向に配置かつ配列され、それにより遠心分
   離機の運転中に容器（20）から放出される液体は、ロー
   タが減速停止する時に溝（38）中に保存されることを特
   徴とする遠心分離機ロータ。
2. 【請求項２】ロータ本体（12）中に形成され、溝（38）
   と連通している凹部（44）をさらに含む特許請求の範囲
   第１項に記載の遠心分離機ロータ。
3. 【請求項３】溝（38）がロータ本体（12）の内部を取り
   巻いて環状に配置されている特許請求の範囲第１項また
   は第２項に記載の遠心分離機ロータ。
4. 【請求項４】溝（38）が連続している特許請求の範囲第
   １項ないし第３項のいずれかに記載の遠心分離機ロー
   タ。
5. 【請求項５】溝（38）が複数の不連続の溝セグメント
   （38′）からなる特許請求の範囲第１項ないし第４項の
   いずれかに記載の遠心分離機ロータ。
6. 【請求項６】溝（38）が隣接する低壁部（42）により連
   結された半径方向に間隔のある一対の側壁部（40A,40
   B）により区画され、低壁部（42）は所定の角度間隔で
   配置された凹部（44）の列を有し、各凹部（44）は溝
   （38）と連通しており、それにより溝（38）の容積能力
   を増大させる特許請求の範囲第１項ないし第５項のいず
   れかに記載の遠心分離機ロータ。