WO2018123367A1 - ロータ及びこれが用いられる遠心機 - Google Patents

ロータ及びこれが用いられる遠心機 Download PDF

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WO2018123367A1
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sample container
rotor
rotating shaft
rib
sample
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PCT/JP2017/041999
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Inventor
憲 朝倉
建一 根本
Original Assignee
工機ホールディングス株式会社
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04BCENTRIFUGES
    • B04B5/00Other centrifuges
    • B04B5/04Radial chamber apparatus for separating predominantly liquid mixtures, e.g. butyrometers
    • B04B5/0407Radial chamber apparatus for separating predominantly liquid mixtures, e.g. butyrometers for liquids contained in receptacles
    • B04B5/0414Radial chamber apparatus for separating predominantly liquid mixtures, e.g. butyrometers for liquids contained in receptacles comprising test tubes

Definitions

  • the present invention relates to a structure of a rotor that is rotationally driven in a state where a plurality of sample containers are mounted in a centrifuge that applies a centrifugal force to a sample by rotating a sample container containing a sample at a high speed. Or it is related with the structure of the centrifuge using this rotor.
  • a centrifuge is used to separate a sample (for example, culture solution, blood, etc.) for each substance having a different density by centrifugal force during high-speed rotation, or to purify and analyze the sample.
  • a sample for example, culture solution, blood, etc.
  • a metal or resin rotor for example, around a central axis (rotation axis) along the vertical direction at a high speed of about 20000 rpm, for example. Rotate with.
  • the rotor is provided with a sample container insertion hole which is a hole for inserting and mounting the sample container in which the sample is sealed.
  • Patent Document 1 The structure of such a rotor is described in Patent Document 1, for example.
  • FIG. 5A shows a perspective view of such a rotor 200
  • FIG. 5B shows a cross-sectional view along the central axis of the rotating shaft and the sample container.
  • FIG. 5 (a) shows a state in which the sample container 51 is attached only to two sample container insertion holes 61 symmetrical with respect to the rotation axis X.
  • FIG. 5 (a) shows a cross section along the central axis (sample container central axis Y) and the rotation axis X of the sample container 51 at the location where the sample container 51 is mounted.
  • a lid that seals the upper portion may be attached to the rotor 200 in this state during the centrifugation process, but the description of the lid is omitted.
  • the rotor 200 is rotationally driven by a motor with the central axis X as a rotation axis inside the rotor chamber that is a sealed space.
  • the sample container insertion holes 61 are formed so that the center axis Y is arranged along the circumference centering on the rotation axis X in the top view.
  • the sample container is inserted into the sample container insertion hole 61 from above.
  • the sample container 51 is composed of a cylindrical sample container main body 511 whose lower side is closed at the time of mounting and a lid portion 512 that is mounted so as to seal the upper opening. It is comprised and a sample can be accommodated and sealed in the container body 511 for a sample.
  • the inside of the rotor body 60 is a sample container support for supporting the sample container 51.
  • the rotor bottom surface 60A formed substantially horizontally near the rotation axis X and the outer surface of the rotor bottom surface 60A viewed from the rotation axis X are annular in top view and from the rotor bottom surface 60A side.
  • a food container installation surface 60B which is a surface inclined so as to become higher toward the outside is provided.
  • the sample container insertion hole 61 is formed by dug so that the sample container central axis Y is substantially perpendicular to the sample container installation surface 60B. For this reason, as shown in FIG.
  • the sample container insertion hole 61 is formed by being dug so that the sample container central axis Y faces the obliquely lower outer side as viewed from the rotation axis X side.
  • the sample container 51 is attached to the sample container insertion hole 61 from above, and the sample container 51 to which centrifugal force is applied is stably held when the rotor 200 rotates at high speed, and the sample container Centrifugal force can be applied to the sample in 51.
  • the sample container insertion holes 61 are formed symmetrically at equal intervals on the circumference centering on the rotation axis X in a top view.
  • the sample containers 51 can be mounted as many as the number of the sample container insertion holes 61 and the rotor 200 can be driven to rotate.
  • the outer wall portion surrounding the upper side of the mounted sample container 51 around the rotation axis X 62 is provided outside the sample container installation surface 60B.
  • the sample container 51 has a sample container mounting hole extending over almost the entire region in the direction of the sample container central axis Y on the outside viewed from the rotation axis X.
  • the outer surface of 61 and the outer wall 62 are mechanically and firmly supported. With this configuration, the region for mechanically supporting the sample container 51 can be made sufficiently wide, and the sample container 51 is suppressed from being damaged or bent by a strong centrifugal force.
  • the centrifuge in order to increase the processing efficiency of the centrifuge, it is effective to increase the number of sample containers 51 that can be accommodated, that is, to increase the number of sample container insertion holes 61.
  • the size of the rotor 200 in order to reduce the power consumption of the motor that drives the rotor 200 or to reduce the size of the entire apparatus, it is preferable to reduce the size of the rotor 200, and the maximum diameter around the rotation axis X of the rotor 200 should be small. preferable.
  • the interval between the sample container insertion holes 61 adjacent in the circumferential direction is set to be narrow, and the interval between the adjacent sample containers 51 at the time of mounting is extremely narrow.
  • the operation of removing the sample container 51 from the rotor 200 is performed by an operator pinching the sample container 51 with a finger, but the interval is narrow in this way, and the sample is inserted into all the sample container insertion holes 61.
  • the container 51 is attached, there may be a case where a space for inserting a finger cannot be secured at this time.
  • the sample containers 51 are mounted in all the sample container insertion holes 61, it is difficult to provide such a space. This is because the lid portion 512 of the sample container 51 has a large diameter. It becomes remarkable in the case of. For this reason, when the rotor 200 is downsized, it is not easy for an operator to remove the sample container 51 from the sample container insertion hole 61.
  • the finger is placed on the outside (on the outer wall 62 side) in this way. It is difficult to secure a space for entering.
  • the inner side (rotation axis X side) of the sample container 51 does not need to support the sample container 51 more firmly than the outer side. For this reason, in order to provide the rotor body 70 in the rotor 201 shown in FIGS. 6A and 6B with a space where an operator can put a finger inside the sample container 51, the sample container is installed. A dug portion 60C in which these are dug down from the surface 60B to the rotor bottom surface 60A is provided.
  • the dug portion 60C is formed in an annular shape surrounding the rotation axis X in a top view.
  • the end surface (inner end surface 60C1) of the dug portion 60C on the rotation axis X side is connected to the end portion (sample) of the mounted sample container 51 (lid portion 512) on the rotation axis X side. It is located on the inner side (rotation axis X side) than the container inner end P). For this reason, the space where an operator can put a finger is ensured on the rotation axis X side from the sample container 51.
  • Patent Document 2 The structure of such a rotor is described in Patent Document 2, for example.
  • the present invention has been made in view of such problems, and an object thereof is to provide an invention that solves the above problems.
  • the present invention has the following configurations.
  • the rotor of the present invention is mounted on a rotating shaft of a centrifuge extending in the vertical direction, and a sample container support in which a plurality of sample container insertion holes for inserting sample containers are arranged symmetrically around the rotating shaft.
  • the sample container support portion is located on a circumference centered on the rotation axis, with the end portion on the rotation shaft side of the sample container insertion hole in a top view, A digging portion in which the sample container support portion is dug inside the circumference, and the sample container insertion that extends from the circumference side to the rotation shaft side and is adjacent in the circumferential direction around the rotation axis And a rib provided between the holes and formed higher than the bottom surface of the digging portion.
  • the rib has a shape in which an upper surface of the rib is lowered toward the rotation axis direction.
  • the sample container support portion includes a sample container installation surface, a digging portion, and a rib formed on an imaginary surface having a shape that increases from the rotary shaft side toward the radially outer side. Is included.
  • the maximum value of the inclination angle in the height direction of the rib is larger than the angle between the sample container installation surface and the horizontal.
  • the rotor of the present invention includes an outer wall portion surrounding the sample container on the outer side in the radial direction of the sample container installation surface in a top view.
  • the rib is formed at all between the sample container insertion holes adjacent in the circumferential direction around the rotation axis.
  • the rotor of the present invention is mounted on a rotating shaft of a centrifuge extending in the vertical direction, and a sample container support in which a plurality of sample container insertion holes for inserting sample containers are arranged symmetrically around the rotating shaft.
  • the sample container support portion is located on a circumference centered on the rotation axis, with the end portion on the rotation shaft side of the sample container mounted in a top view.
  • a digging portion in which the sample container support portion is dug inside the circumference, and the sample container extending from the circumference side to the rotation shaft side and adjacent in the circumferential direction around the rotation axis And a rib provided between the insertion holes and formed higher than the bottom surface of the digging portion.
  • the centrifuge of the present invention is characterized in that the rotor is used.
  • the present invention is configured as described above, it is possible to obtain a highly durable rotor capable of easily taking out a sample container in a centrifuge.
  • a rotor according to an embodiment of the present invention will be described.
  • This rotor is used in a centrifuge (centrifuge), and similarly to the rotors 200 and 201, a large number of the same type of sample containers 51 containing a sample to be centrifuged are mounted. Used to apply centrifugal force.
  • a perspective view of the rotor 100 is shown in FIG. 1A, and a sectional view taken along the rotation axis X and the sample container central axis Y is shown in FIG. 1B, corresponding to FIGS.
  • the interior of the rotor body 10 functions as a sample container support for supporting the sample container, as described above.
  • the rotor bottom surface 10A formed substantially horizontally near the rotation axis X and the outer surface in the radial direction of the rotor bottom surface 10A viewed from the rotation axis X are annular in top view.
  • a sample container installation surface 10B which is a surface inclined so as to become higher from the inner side (the rotor bottom surface 10A side) toward the outer side is provided.
  • the shape of the sample container insertion hole 11 is the same as the shape of the sample container body 511 (sample container 51), and its central axis (sample container central axis Y) is substantially perpendicular to the sample container installation surface 10B. In this way, the sample container installation surface 10B is dug down.
  • the sample container installation surface 10 ⁇ / b> B and the digging portion 10 ⁇ / b> C in which the rotor bottom surface 10 ⁇ / b> A is dug are formed closer to the rotation axis X than the sample container 51 in a top view.
  • the digging portion 10C is formed from the sample container installation surface 10B to the rotor bottom surface 10A in the radial direction viewed from the rotation axis X, and the end surface (inner end surface 10C1) on the radially inner side (rotation axis X side) of the digging portion 10C is It is located on the inner side (rotation axis X side) than the inner end portion (sample container end portion P) of the mounted sample container 51.
  • the inner end face 10 ⁇ / b> C ⁇ b> 1, the lower end face 10 ⁇ / b> C ⁇ b> 2, and the outer end face 10 ⁇ / b> C ⁇ b> 3 are connected to the inner end face 10 ⁇ / b> C and are formed locally to be higher in the digging part 10 ⁇ / b> C.
  • Ribs 13 are provided.
  • FIG. 2 is a top view of the rotor 100 described above.
  • the ribs 13 are provided between adjacent sample container insertion holes 11 in the circumferential direction around the rotation axis X, and are formed radially around the rotation axis X in a top view. Further, as shown in FIG.
  • the height of the upper surface of the rib 13 is not uniform, and the inner side (rotation) from the outer end surface 10C3 which is the end surface on the outer side of the sample container installation surface 10B or the digging portion 10C. It is formed so as to become lower toward the axis X side).
  • this portion is reinforced by providing the rib 13.
  • the outer portion of the dug-down portion 10C that needs to be reinforced is reinforced. For this reason, even when the dug portion 10C is provided, the mechanical strength of the rotor body 10 can be maintained.
  • ribs 13 are provided between adjacent sample container insertion holes 11 in the circumferential direction, and a dug portion 10 ⁇ / b> C is formed between the sample container insertion hole 11 and the rotation axis X in a top view. If the structure in which the (digging portion bottom surface 10C2) is exposed, even when the sample container 51 is mounted in the sample insertion hole 11, the region closer to the rotation axis X than the sample container 51 (the dug portion bottom surface 10C2 is exposed). The user can put his / her finger in the area). For this reason, the space which a user can put a finger
  • the ribs 13 of FIG. 2 are formed thick in a direction perpendicular to the extending direction (radial direction centered on the rotation axis X).
  • the rib 13 is formed to be thick as described above, an area where the user can put a finger is narrowed.
  • the rib 13 is provided between the adjacent sample container insertion holes 11 in the circumferential direction around the rotation axis X as described above. It is suppressed that the space in which can be inserted becomes narrow.
  • the rotor main body 10 is reinforced by providing the ribs 13, but at this time, it is necessary to ensure the mechanical strength of the connecting portion between the ribs 13 and the rotor main body 10.
  • the connecting portion has a shape that does not form as many irregularities as possible to cause destruction.
  • FIG. 1 (b) the upper surface of the rib 13 is formed so as to be higher toward the radially outer side (side away from the rotation axis X), and is connected to the sample container installation surface 10B on the outer side.
  • FIG. 3 is an enlarged view showing the vicinity of these connecting portions in FIG.
  • the sample container installation surface 10B is formed to be inclined so that the outside becomes higher from the horizontal direction, and the inclination angle is ⁇ .
  • the upper surface of the rib 13 is similarly inclined. If the maximum inclination angle is ⁇ , ⁇ > ⁇ is set.
  • FIG. 4 is a top view showing these relationships in FIG.
  • a point P which is the innermost side of the sample container 51 exists on the first circumference P1 indicated by a dotted line, and is the innermost side (rotation axis X side) of the sample container insertion hole 11.
  • the point Q to be present exists on the second circumference Q1 indicated by a broken line slightly outside.
  • the dug portion 10C (the dug portion bottom surface 10C2) is provided on the inner side than the first circumference P1
  • a space in which the user can put a finger is secured on the inner side than the sample container 51.
  • the sample container 51 can be easily taken out.
  • a sample container may be used in which a lid is not provided or the diameter of the lid is equal to the diameter of the sample container body. Even in such a case, the dug portion 10C only needs to be formed on the inner side of the first circumference P1 or the second circumference Q1.
  • the rib 13 As described above, by providing the rib 13 inside the dug portion 10C, the strength reduction of the rotor body 10 due to the dug portion 10C is compensated by the rib 13. At this time, there is a possibility that the space where the user can put his / her finger may be narrowed by the rib 13, but as described above, the rib 13 is provided between the adjacent sample container insertion holes 11, This space can be ensured by forming a slanted shape.
  • the upper surface of the rib 13 is connected to a sample container installation surface 10B having a maximum inclination angle ⁇ on the outer side and formed higher than the rotor bottom surface 10A, and on the inner side, the rotor has an inclination opposite to the outer side. Connected to the bottom surface 10A.
  • the rib 13 is firmly fixed in the rotor 10.
  • a portion where the upper surface of the rib 13 is lowest is formed thereby, and this lowest portion is defined as an inner side from the point P (first circumference P1) which is the innermost side of the sample container 51.
  • the ribs 13 are set to be so that the rib 13 is not particularly likely to become an obstacle when the user pinches the sample container 51 with a finger.
  • the ribs 13 are provided in all the spaces between the sample containers 51 (sample container insertion holes 61) adjacent in the circumferential direction. It is not necessary to provide all of them. For example, as long as the symmetry around the rotation axis X is maintained and the mechanical strength of the rotor body is maintained, ribs may be provided at every other place in the circumferential direction of FIG. . Thereby, it can be set as the structure which a user can take out the sample container more easily.
  • the sample container 51 having the lid portion 512 larger in diameter than the sample container main body 511 mounted thereon is used, but the sample container 51 is mounted in the sample container insertion hole in the same manner as described above.
  • the form and structure of the sample container, such as the presence or absence of the lid 512 are arbitrary.
  • the sample container support portion is configured by the rotor bottom surface 10A that is substantially horizontal and the sample container installation surface 10B that is formed in an annular shape when viewed from above, on the outer side.
  • the insertion hole 11 was formed in the sample container installation surface 10B
  • the digging portion 10C was formed from the sample container installation surface 10B to the rotor bottom surface 10A.
  • the configuration of the sample container support unit can stably support the sample container when the rotor rotates and apply centrifugal force to the internal sample, and the sample containers are arranged on the circumference in a top view.
  • it may be any shape as long as the surface of the sample container support portion is on a virtual surface that is shaped to increase radially outward. In this case, it is possible to form the above-described digging portion, a rib inside the digging portion, and the like on this virtual surface.
  • the material of the rotor 10 is not particularly mentioned, but the above configuration can be applied regardless of the material of the rotor 10.
  • sample container main body 10A, 60A ... rotor bottom surface (sample container support part), 10B, 60B ... sample container installation surface (sample container support part), 10C, 60C ... dug part, 10C1, 60C1 ... inner end face, 10C2, 60C2 ... bottom of dug-down part, 10C3, 60C3 ... outer end face, 11, 61 ... sample container insertion hole, 12, 62 ... outer wall part, 13 ... rib, 51 ... sample container, 100, 200, 201 ... rotor, 511 ... sample container body, 512 ... lid, P ... sample container inner end, P1 ... first circumference, Q ... sample container insertion hole end, Q1 ... second circumference , X ... rotation axis, Y ... sample container central axis

Landscapes

  • Centrifugal Separators (AREA)

Abstract

ロータ本体10において、回転軸X近くにおいて略水平に形成されたロータ底面10Aと、回転軸Xからみたロータ底面10Aの径方向外側において上面視において円環状であり内側(ロータ底面10A側)から外側に向かって高くなるように傾斜した面である試料用容器設置面10Bが設けられる。このロータ本体10において、上面視において試料用容器51よりも回転軸X側に、試料用容器設置面10B、ロータ底面10Aが掘下げられた掘下げ部10Cが形成される。掘下げ部10Cの内部で、内側端面10C1、掘下げ部底面10C2、外側端面10C3を連結するように、径方向に沿って延伸して局所的に高く形成されたリブ13が設けられている。

Description

ロータ及びこれが用いられる遠心機
本発明は、試料を収容した試料用容器を高速で回転させて試料に遠心力を印加する遠心機において、試料用容器を複数装着させた状態で回転駆動されるロータの構造に関する。あるいはこのロータを用いた遠心機の構造に関する。
高速回転時の遠心力によって試料(例えば培養液、血液等)を密度の異なる物質毎に分離、あるいは試料の精製や分析をするために、遠心機(遠心分離機)が用いられている。遠心機においては、試料が封入された試料用容器が装着された状態で、例えば金属製や樹脂製のロータが、例えば20000rpm程度の高速で、上下方向に沿った中心軸(回転軸)の周りで回転する。ロータには、試料が封入された試料用容器を挿入して装着するための孔部である試料用容器挿入孔が設けられる。こうしたロータの構造は、例えば特許文献1に記載されている。
このようなロータ200の斜視図を図5(a)に、回転軸及び試料用容器の中心軸に沿った断面図を図5(b)に示す。ここで、特許文献1に記載の構造では大きさの異なる2種類の試料用容器が用いられていたが、ここでは、単純化して1種類のみの試料用容器が用いられるものとし、斜視図(図5(a))においては、試料用容器51が回転軸Xに対して対称な2箇所の試料用容器挿入孔61のみに装着された状態が示され、図5(b)においては、試料用容器51が装着された箇所における試料用容器51の中心軸(試料用容器中心軸Y)及び回転軸Xに沿った断面が示されている。実際には遠心分離処理時にはこの状態でロータ200に上部を封止する蓋を取り付ける場合があるが、蓋の記載は省略されている。また、ロータ200は、封止された空間となるロータ室の内部で中心軸Xを回転軸としてモータによって回転駆動される。
図5(a)に示されるように、試料用容器挿入孔61は、上面視において中心軸Yが回転軸Xを中心とした円周に沿うように配列して形成され、試料用容器51は上側から試料用容器挿入孔61に装着される。図5(b)に示されるように、試料用容器51は装着時における下側が閉じた筒状の試料用容器本体511と、その上側の開口を封止するように装着される蓋部512で構成され、試料用容器本体511に試料を収容して封止することができる。
ここでは、ロータ本体60の内側が、試料用容器51を支持するための試料用容器支持部とされる。試料用容器支持部を構成する面として、回転軸X近くにおいて略水平に形成されたロータ底面60Aと、回転軸Xからみたロータ底面60Aの外側において上面視において円環状でありロータ底面60A側から外側に向かって高くなるように傾斜した面である料用容器設置面60Bが設けられる。試料用容器挿入孔61は、試料用容器中心軸Yが試料用容器設置面60Bと略垂直となるように掘り下げて形成される。このため、図5(b)に示されるように、試料用容器挿入孔61は、試料用容器中心軸Yが回転軸X側からみた外側斜め下側に向くように掘下げられて形成される。この構造により、試料用容器51を試料用容器挿入孔61に上側から装着し、ロータ200の高速回転時において、遠心力が印加される試料用容器51を安定して保持し、かつ試料用容器51内の試料に遠心力を印加することができる。この際、ロータ200の回転時における回転軸X周りの重量バランスを保つために、試料用容器挿入孔61は、上面視において回転軸Xを中心とした円周上に等間隔で対称に形成され、試料用容器挿入孔61の数だけ試料用容器51を装着してロータ200を回転駆動することができる。
また、各試料用容器51に対して、回転軸Xからみた径方向外側に向けて強い遠心力が印加されるため、装着された試料用容器51の上側を回転軸Xの周りで囲む外壁部62が試料用容器設置面60Bの外側に設けられる。この構造により、図5(b)に示されるように、処理時においては、試料用容器51は、回転軸Xからみた外側において試料用容器中心軸Y方向のほぼ全域にわたり、試料用容器装着孔61の外側の面や外壁部62によって、機械的に強固に支持される。この構成によって、試料用容器51を機械的に支持する領域を十分に広くとることができ、強い遠心力によって試料用容器51が破損する、あるいは折れ曲がることが抑制される。
ここで、遠心機の処理効率を高めるためには、収容できる試料用容器51の数を増やす、すなわち試料用容器挿入孔61の数を多くすることが有効である。一方、ロータ200を駆動するモータの消費電力を低減する、あるいは装置全体の小型化のためには、ロータ200を小型化することが好ましく、ロータ200の回転軸X周りの最大径は小さいことが好ましい。このため、周方向で隣接する試料用容器挿入孔61の間隔は狭く設定され、装着時において隣接する試料用容器51の間隔は極めて狭くなる。一般的に、試料用容器51をロータ200から取り外す作業は、作業者が試料用容器51を指でつまんで行われるが、このように間隔が狭く、かつ全ての試料用容器挿入孔61に試料用容器51が装着された場合には、この際に指を入れるスペースが確保できない場合がある。特に、全ての試料用容器挿入孔61に試料用容器51が装着されている場合には、このようなスペースを設けることが困難であり、これは特に試料用容器51の蓋部512が大径の場合に顕著となる。このため、ロータ200を小型化した場合には、作業者が試料用容器51を試料用容器挿入孔61から取り外すことは容易ではない。
ここで、前記のように、試料用容器51の外側においては試料用容器51を支持する領域を十分に広く設けることが必要であるために、外側(外壁部62側)においてこのように指を入れるスペースを確保することは困難である。一方で、試料用容器51の内側(回転軸X側)は、その外側と比べて試料用容器51を強固に支持する必要がない。このため、図6(a)(b)に示されるロータ201におけるロータ本体70には、試料用容器51の内側において作業者が指を入れることが可能なスペースを設けるために、試料用容器設置面60Bからロータ底面60Aにかけて、これらが下側に向かって掘り下げられた掘下げ部60Cが設けられる。掘下げ部60Cは、上面視において回転軸Xを囲む円環状に形成される。図6(b)に示されるように、掘下げ部60Cの回転軸X側の端面(内側端面60C1)を、装着された試料用容器51(蓋部512)の回転軸X側の端部(試料用容器内側端部P)よりも内側(回転軸X側)に位置する。このため、試料用容器51よりも回転軸X側において、作業者が指を入れることのできるスペースが確保される。こうしたロータの構造は、例えば特許文献2に記載されている。
特開2012-35261号公報 特開2003-305381号公報
図6のロータ201においては、処理時において試料用容器51を強固に支持し、かつ試料用容器51の取り出しも容易に行うことができたものの、ロータ201の機械的強度が低下するという問題があった。
特に、掘下げ部60Cが形成された場合、回転時においてロータ本体70における掘下げ部60Cよりも外側の部分に強い遠心力が印加されるため、図6(b)における掘下げ部60Cにおける底面(掘下げ部底面60C2)と外側(回転軸Xと反対側)の端面(外側端面60C3)との交点周囲には強い応力が加わる。
このため、遠心機において、試料用容器の取り出しを容易に行うことができる耐久性の高いロータが求められた。
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、上記の問題点を解決する発明を提供することを目的とする。
本発明は、上記課題を解決すべく、以下に掲げる構成とした。 本発明のロータは、上下方向に延びる遠心機の回転軸に装着され、前記回転軸を中心とし、試料用容器を挿入する複数の試料用容器挿入孔が対称に配列してなる試料用容器支持部が形成されたロータであって、前記試料用容器支持部は、上面視において前記試料用容器挿入孔の前記回転軸側の端部が前記回転軸を中心とした円周上に位置し、前記円周より内側において前記試料用容器支持部が掘下げられた掘下げ部と、前記円周側から前記回転軸側まで延在し、前記回転軸の周りの周方向において隣接する前記試料用容器挿入孔の間に設けられ、前記掘下げ部の底面よりも高く形成されたリブと、を具備することを特徴とする。 本発明のロータにおいて、前記リブは、前記回転軸方向に向かって前記リブの上面が低くなる形状とされたことを特徴とする。 本発明のロータにおいて、前記試料用容器支持部には、前記回転軸側から径方向外側に向かって高くなる形状の仮想面上に形成された試料用容器設置面、前記掘下げ部、及び前記リブが含まれることを特徴とする。 本発明のロータにおいて、前記リブの高さ方向の傾斜角の最大値は、前記試料用容器設置面と水平との間の角度よりも大きくされたことを特徴とする。 本発明のロータは、上面視において、前記試料用容器を囲む外壁部を前記試料用容器設置面の前記径方向の外側に具備することを特徴とする。 本発明のロータにおいて、前記リブは、前記回転軸の周りの周方向で隣接する前記試料用容器挿入孔の間の全てにおいて形成されていることを特徴とする。 本発明のロータは、上下方向に延びる遠心機の回転軸に装着され、前記回転軸を中心とし、試料用容器を挿入する複数の試料用容器挿入孔が対称に配列してなる試料用容器支持部が形成されたロータであって、前記試料用容器支持部は、上面視において装着された前記試料用容器の前記回転軸側の端部が前記回転軸を中心とした円周上に位置し、前記円周より内側において前記試料用容器支持部が掘下げられた掘下げ部と、前記円周側から前記回転軸側まで延在し、前記回転軸の周りの周方向において隣接する前記試料用容器挿入孔の間に設けられ、前記掘下げ部の底面よりも高く形成されたリブと、を具備することを特徴とする。 本発明の遠心機は、前記ロータが用いられることを特徴とする。
本発明は以上のように構成されているので、遠心機において、試料用容器の取り出しを容易に行うことができる耐久性の高いロータを得ることができる。
本発明の実施の形態に係るロータの斜視図(a)、断面図(b)である。 本発明の実施の形態に係るロータの上面図である。 本発明の実施の形態に係るロータにおけるリブ付近の構造を拡大した断面図である。 本発明の実施の形態に係るロータにおける試料用容器、掘下げ部、リブ等の位置関係を示す上面図である。 従来のロータの一例の斜視図(a)、断面図(b)である。 従来のロータの他の一例の斜視図(a)、断面図(b)である。
本発明の実施の形態に係るロータについて説明する。このロータは、遠心機(遠心分離機)において用いられ、前記のロータ200、201と同様に、遠心分離処理対象となる試料を収容した多数の同一型の試料用容器51が装着され、試料に遠心力を印加するために用いられる。このロータ100の斜視図を図1(a)に、回転軸X及び試料用容器中心軸Yに沿った断面図を図1(b)に、図5、6に対応させてそれぞれ示す。このロータ100のロータ本体10においても、前記と同様にロータ本体10の内部が、試料用容器を支持するための試料用容器支持部として機能する。この試料用容器支持部を構成する上向きの面として、回転軸X近くにおいて略水平に形成されたロータ底面10Aと、回転軸Xからみたロータ底面10Aの径方向外側において上面視において円環状であり内側(ロータ底面10A側)から外側に向かって高くなるように傾斜した面である試料用容器設置面10Bが設けられる。試料用容器挿入孔11の形状は、試料用容器本体511(試料用容器51)の形状と同様とされ、その中心軸(試料用容器中心軸Y)が試料用容器設置面10Bと略垂直となるように、試料用容器設置面10Bを掘り下げて形成される。
また、このロータ本体10においても、上面視において試料用容器51よりも回転軸X側に、試料用容器設置面10B、ロータ底面10Aが掘下げられた掘下げ部10Cが形成される。掘下げ部10Cは、回転軸Xからみた径方向において、試料用容器設置面10Bからロータ底面10Aにかけて形成され、掘下げ部10Cの径方向内側(回転軸X側)の端面(内側端面10C1)は、装着された試料用容器51の内側の端部(試料用容器端部P)よりも内側(回転軸X側)に位置する。このため、前記のロータ201と同様に、全ての試料用容器挿入孔11に試料用容器51が装着されている場合でも、使用者は、試料用容器51よりも回転軸X側に指を入れて、試料用容器51を容易に取り出すことができる。一方、ロータ100の回転時においては、試料用容器51は、回転軸Xからみた外側で外壁部12等によって、試料用容器中心軸Y方向の全域にわたり強固に支持される。これらの点については、前記のロータ201と同様である。
ここで、このロータ本体10においては、掘下げ部10Cの内部で、内側端面10C1、掘下げ部底面10C2、外側端面10C3を連結するように、径方向に沿って延伸して局所的に高く形成されたリブ13が設けられている。図2は、上記のロータ100の上面図である。リブ13は、回転軸Xの周りの周方向において、隣接する試料用容器挿入孔11の間に設けられ、上面視においては、回転軸Xを中心とした放射状に形成されている。また、図1(b)に示されるように、リブ13の上面の高さは一様ではなく、試料用容器設置面10Bあるいは掘下げ部10Cの外側における端面である外側端面10C3から、内側(回転軸X側)に向かって低くなるように形成されている。
前記の通り、掘下げ部10Cを設けた場合、ロータ本体10の機械的強度は低下し、図1(b)における掘下げ部底面10C2と外側端面10C3との間の交差部(掘下げ部10Cの外側下部)が遠心力の印加時に特に破損しやすくなる。これに対して、このロータ本体10においては、リブ13を設けることによって、この部分が補強される。特に、前記のようにリブ13を径方向外側で高く形成することによって、特に補強を要する掘下げ部10Cの外側の部分が補強される。このため、掘下げ部10Cを設けた場合においても、ロータ本体10の機械的強度を保つことができる。
また、図2に示されるように、周方向において、隣接する試料用容器挿入孔11の間にリブ13を設け、上面視において試料用容器挿入孔11と回転軸Xとの間で掘下げ部10C(掘下げ部底面10C2)が露出する構成とすれば、試料用挿入孔11に試料用容器51を装着した場合においても、試料用容器51よりも回転軸X側の領域(掘下げ部底面10C2が露出した領域)に、使用者が指を入れることができる。このため、使用者が指を入れることのできるスペースは、掘下げ部10Cによって確保される。
図2のリブ13を、その延伸する方向(回転軸Xを中心とした径方向)と垂直な方向で厚く形成する方が、ロータ本体10の機械的強度を高くする観点からは好ましい。しかしながら、リブ13をこのように厚く形成すると、使用者が指を入れることのできる領域が狭くなる。これに対して、リブ13を上記のように回転軸Xの周りの周方向において、隣接する試料用容器挿入孔11の間に設けることにより、リブ13を厚く形成しても、使用者が指を入れることのできるスペースが狭くなることは抑制される。
また、上記の通り、リブ13を設けることによってロータ本体10が補強されるが、この際、リブ13とロータ本体10との連結部の機械的強度も確保することが必要である。このためには、この連結部において、破壊の原因となるような凹凸が極力形成されないような形状とされることが好ましい。
図1(b)に示されるように、リブ13の上面は、径方向外側(回転軸Xから離間する側)に向かって高くなるように形成され、外側で試料用容器設置面10Bと連結する。図3は、図1(b)におけるこれらの連結部分付近を拡大して示す図である。前記の通り、試料用容器設置面10Bは水平方向から外側が高くなるように傾斜して形成され、その傾斜角をαとする。一方、リブ13の上面も同様に傾斜し、その最大傾斜角をβとすると、β>αとなるように設定される。
βを大きくすることによって、リブ13を径方向外側で高くしつつ、これよりも径方向内側リブ13が低くなる部分を設けることができる。リブ13を径方向外側で高くすることにより、径方向外側で上下方向に広くなったリブ13が掘下げ部10Cの外側端面10C3と連結するため、外側端面10C3と掘下げ部底面10C2との間の補強という効果は大きくなる。一方、リブ13を径方向内側で低くすることによって、使用者が試料用容器51の内側に指を入れる際にリブ13が障害となることが抑制される。
また、図3において、試料用容器51の最も内側(回転軸X側)となる点Pと、試料用容器挿入孔11の最も内側(回転軸X側)となる点Q(試料用容器挿入孔端部Q)とは、上面視においては、回転軸Xを中心とした径の異なる同心円上に存在する。図4は、図2においてこれらの関係を示す上面図である。この図において、まず、試料用容器51の最も内側となる点Pは、点線で示された第1の円周P1上に存在し、試料用容器挿入孔11の最も内側(回転軸X側)となる点Qは、その少し外側の破線で示された第2の円周Q1上に存在する。
図4において、第1の円周P1よりも外側には、掘下げ部10Cが形成されない試料用容器設置面10Bと、外壁部12とが設けられる。このため、これらによって、回転時において径方向外側に向けて強い遠心力が印加される試料用容器51を強固に支持することができる。一方、掘下げ部10C(掘下げ部底面10C2)が第1の円周P1よりも内側に設けられることによって、使用者が指を入れることのできるスペースが試料用容器51よりも内側に確保されるため、試料用容器51の取り出しを容易に行うことができる。なお、例えば、蓋部が設けられない、あるいは蓋部の径が試料用容器本体の径と等しい試料用容器が用いられる場合もある。こうした場合においても、掘下げ部10Cは、第1の円周P1、あるいは第2の円周Q1よりも内側に形成されていればよい。
前記の通り、掘下げ部10Cの内部にリブ13を設けることによって、掘下げ部10Cを設けたことによるロータ本体10の強度低下がリブ13によって補償される。この際、使用者が指を入れることのできるスペースがリブ13によって狭くなるおそれがあるが、前記のように、リブ13を隣接する試料用容器挿入孔11の間に設けること、リブ13の上面を傾斜した形状とすることによって、このスペースを確保することができる。
また、図3においては、リブ13の上面は、外側において最大傾斜角βとされてロータ底面10Aよりも高く形成された試料用容器設置面10Bと連結し、内側では外側と逆の傾斜をもってロータ底面10Aと連結する。こうした構成によって、ロータ10内でリブ13が強固に固定される。また、これによって、リブ13の上面が最も低くなる箇所が形成されるが、この最も低くなる箇所を、試料用容器51の最も内側となる点P(第1の円周P1)よりも内側となるように設定すれば、リブ13を、使用者が試料用容器51を指でつまむ際の障害に特になりにくくすることができるため、特に好ましい。
なお、上記の構成において、図2に示されるように、リブ13は周方向で隣接する試料用容器51(試料用容器挿入孔61)の間の全てにおいて設けられたが、リブ13をこれらの全てに設ける必要はない。例えば、回転軸X周りでの対称性が保たれ、かつロータ本体の機械的強度が保たれる限りにおいて、リブを、図2の周方向において1箇所おき、2箇所おき等で設けてもよい。これによって、使用者がより試料用容器を取り出しやすい構成とすることができる。
また、上記の構成においては、試料用容器本体511よりも大径の蓋部512が上部に装着される試料用容器51が用いられたが、上記と同様に試料用容器挿入孔に装着された状態で内部の試料に遠心力を印加することができる限りにおいて、例えば蓋部512の有無といった試料用容器の形態、構造は任意である。
また、上記の構成においては、ロータ10中において、同一型の試料用容器が1つの円周上に一列に装着される構成とされた。これに対して、特許文献1等と同様に、2種類以上の試料用容器を種類毎に径の異なる円周上に配置する構成とすることもでき、この場合にも上記の掘下げ部やリブを設けることができる。
また、上記の構成においては、試料用容器支持部は、略水平とされたロータ底面10Aと、その外側に上面視において円環状とされた試料用容器設置面10Bとで構成され、試料用容器挿入孔11は試料用容器設置面10Bに形成され、掘下げ部10Cは試料用容器設置面10Bからロータ底面10Aにかけて形成された。しかしながら、試料用容器支持部の構成は、ロータの回転時に試料用容器を安定して支持して内部の試料に遠心力を印加でき、かつ上面視において試料用容器が円周上に配列される限りにおいて、任意であり、試料用容器支持部の表面が径方向外側に向かって高くなる形状の仮想面上にあるような形状であればよい。この場合には、この仮想面に対して、上記の掘下げ部、掘下げ部の内部におけるリブ等を形成することができる。
また、上記の構成においては、ロータ10の材質について特に言及はしていないが、ロータ10の材質によらず上記の構成を適用可能である。
10、60、70…ロータ本体,10A、60A…ロータ底面(試料用容器支持部),10B、60B…試料用容器設置面(試料用容器支持部),10C、60C…掘下げ部,10C1、60C1…内側端面,10C2、60C2…掘下げ部底面,10C3、60C3…外側端面,11、61…試料用容器挿入孔,12、62…外壁部,13…リブ,51…試料用容器,100、200、201…ロータ,511…試料用容器本体,512…蓋部,P…試料用容器内側端部,P1…第1の円周,Q…試料用容器挿入孔端部,Q1…第2の円周,X…回転軸,Y…試料用容器中心軸

Claims (8)

  1. 上下方向に延びる遠心機の回転軸に装着され、
    前記回転軸を中心とし、試料用容器を挿入する複数の試料用容器挿入孔が対称に配列してなる試料用容器支持部が形成されたロータであって、
    前記試料用容器支持部は、
    上面視において前記試料用容器挿入孔の前記回転軸側の端部が前記回転軸を中心とした円周上に位置し、
    前記円周より内側において前記試料用容器支持部が掘下げられた掘下げ部と、
    前記円周側から前記回転軸側まで延在し、前記回転軸の周りの周方向において隣接する前記試料用容器挿入孔の間に設けられ、前記掘下げ部の底面よりも高く形成されたリブと、
    を具備することを特徴とするロータ。
  2. 前記リブは、前記回転軸方向に向かって前記リブの上面が低くなる形状とされたことを特徴とする請求項1に記載のロータ。
  3. 前記試料用容器支持部には、 前記回転軸側から径方向外側に向かって高くなる形状の仮想面上に形成された試料用容器設置面、前記掘下げ部、及び前記リブが含まれることを特徴とする請求項2に記載のロータ。
  4. 前記リブの高さ方向の傾斜角の最大値は、前記試料用容器設置面と水平との間の角度よりも大きくされたことを特徴とする請求項3に記載のロータ。
  5. 上面視において、前記試料用容器を囲む外壁部を前記試料用容器設置面の前記径方向の外側に具備することを特徴とする請求項2から請求項4までのいずれか1項に記載のロータ。
  6. 前記リブは、前記回転軸の周りの周方向で隣接する前記試料用容器挿入孔の間の全てにおいて形成されていることを特徴とする請求項1から請求項5までのいずれか1項に記載のロータ。
  7. 上下方向に延びる遠心機の回転軸に装着され、
    前記回転軸を中心とし、試料用容器を挿入する複数の試料用容器挿入孔が対称に配列してなる試料用容器支持部が形成されたロータであって、
    前記試料用容器支持部は、
    上面視において装着された前記試料用容器の前記回転軸側の端部が前記回転軸を中心とした円周上に位置し、
    前記円周より内側において前記試料用容器支持部が掘下げられた掘下げ部と、
    前記円周側から前記回転軸側まで延在し、前記回転軸の周りの周方向において隣接する前記試料用容器挿入孔の間に設けられ、前記掘下げ部の底面よりも高く形成されたリブと、
    を具備することを特徴とするロータ。
  8. 請求項1から請求項7までのいずれか1項に記載のロータが用いられることを特徴とする遠心機。
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