JP2019089061A - 遠心分離機およびスイングバケットロータ - Google Patents

Abstract

【課題】既知のロータよりも少ない空間を要し、既知の遠心分離機よりも小さく、多くの量のサンプルを収容するスイングロータ及び前記スイングロータを備えた遠心分離機の提供。【解決手段】遠心分離機は、スイングロータ１２を含む。スイングロータのロータアーム２４は、スイングロータのハンガ３０が外に振り出された状態で少なくとも部分的に内部へと揺動する窪みを有する。結果として、振り出しにより少ない空間を必要とするので、遠心分離容器ひいては遠心分離機も、よりコンパクトである。スイングロータの慣性質量は、そこに提供される窪みにより減らされ、エネルギ消費量は、主に遠心分離機開始時にかなり削減される。【選択図】図３

Description

技術分野
本発明は、スイングバケット遠心分離機およびスイングバケット遠心分離機のロータに関する。

背景
遠心分離ロータは、遠心分離機において、特に実験室の遠心分離機において、その中で遠心分離されるサンプルの成分をそれらの密度に基づいて分離するために使用される。より高い回転速度は、高い分離速度を達成するために、使用される。実験室の遠心分離機は、そのロータが、好ましくは少なくとも３，０００毎分回転数において、好ましくは少なくとも１０，０００毎分回転数、特に少なくとも１５，０００毎分回転数で動作し、通常テーブル上に置かれる遠心分離機である。それらを作業テーブルに置くために、それらは、１ｍ×１ｍ×１ｍ未満の形状因子を有し得、それらの空間は、そのため制限される。好ましくは、デバイスの奥行きは、最大７０ｃｍに制限される。

そのような遠心分離機は、医学、薬学、生物学および化学などの分野で使用される。
多くの場合、サンプルがある温度において遠心分離される。たとえば、タンパク質および同様の有機物質を含むサンプルは、過加熱されてはならないので、そのようなサンプルに熱を加える上限は、通常で＋４０℃の範囲内である。他方、あるサンプルは、通常で＋４℃の範囲内で冷却される（水の特異性は、３．９８℃で始まる）。

たとえば約＋４０℃のそのようなあらかじめ定められた最大の温度、およびたとえば＋４℃の標準実験温度に加えて、たとえば＋１１℃のさらなる標準実験温度はまた提供され、これは、遠心分離機の冷蔵システムが室温以下で継続して制御されるかどうかをこの温度において確認するためである。他方、労働安全上の理由から、＋６０℃以上の温度を有する要素の接触を防ぐことが必要である。

原則として、温度制御のために能動的および受動的システムが使用され得る。能動的冷却システムは、遠心分離容器の温度へと影響し、これにより遠心分離ロータおよびその中に収容されるサンプル容器を間接的に冷却するための冷媒回路を有する。

受動的システムは、排出支援型の冷却または排気に基づいている。この空気は、温度制御が行われる遠心分離ロータを直接通過して、導かれる。この場合、空気は、遠心分離機の器内の開口部を通して吸引され、そこでは遠心分離ロータの回転を通して自動的に吸引が行われる。

遠心分離されるべきサンプルは、サンプル容器内に格納され、これらのサンプル容器は、遠心分離ロータを用いて、回転式に駆動される。遠心分離ロータは、通常、電気モータによって回転式に駆動される垂直な駆動シャフトを用いて、回転される。用途に応じて、さまざまな遠心分離ロータが使用される。サンプル容器がサンプルを直接収容していてもよく、または、サンプルを含む個々のサンプルレセプタクルがサンプル容器の中に使用され、これにより複数のサンプルが同時にサンプル容器内で遠心分離されてもよい。

固定角ロータおよびスイングロータの形態の遠心分離ロータは、一般に既知である。
サンプルの器が固定された所定角度で遠心分離ロータ内に配置される場合には、それは、いわゆる固定角ロータである。そのような固定角ロータは、下方部分および蓋を通常有し、蓋が閉じられた状態において下方部分と蓋との間に内側空間が形成され、その内側空間には、適した遠心分離機においてサンプルを遠心分離するために、サンプルの器が配置され得る。

これとは対照的に、遠心分離ロータの回転速度に依存して、垂直な位置から水平位置へと外に振れることができる少なくとも１つのハンガが遠心分離ロータ内にあるときは、それは、スイングロータである。ハンガは、ロータ基体上に取り付けられ、外に振れることが可能である。そのようなハンガは、遠心分離バケットとして通常構成される。しかし、サンプル容器それ自体に遠心分離ロータと結合するための対応する結合手段が設けられ、このため遠心分離ロータ内で外に振れることができるように保持されるハンガも既知である。本発明の文脈において、「ハンガ」とは、そのためサンプル容器のためのレセプタクルだけでなく、外に振れることができるように取り付けられたサンプル容器をまた意味するものとして理解される。本開示は、そのようなスイングロータに基づく。

遠心分離機への接続のために、スイングロータには通常、遠心分離機のモータ駆動される駆動シャフトに結合されることができるハブが設けられる。スイングロータのハンガは通常、蓋によって閉じられる下方部分を有する。ハンガの蓋は通常、下方部分で閉鎖可能に構成される。しかし、蓋を有さないハンガも既知である。

通常、エアロゾル密シールは、蓋と下方部分との間に設けられる。エアロゾル密シールは、サンプルが遠心分離機または環境を汚染する危険性なく、ハンガが容易に運搬され操作されることを可能とする。蓋と下方部分との間の閉鎖は、異なるように構成され得る。

そのようなスイングロータの不利な点は、固定角ロータと比較して、遠心分離のために使用される遠心分離機が比較的大きい寸法とされなければならないので、外に振れている間に起こるハンガの揺動により、それらが比較的大きな空間を占めることである。

そのため本開示の目的は、この不利な点が減らされるようなスイングロータを設計することである。同じ装荷容量を有する、すなわち、同じ量の収容されるべきサンプルを有する改善されたスイングロータは、既知のロータよりも少ない空間を要するべきである。好ましくは、新たなスイングロータが設けられた改善された遠心分離機は、同等の既知の遠心分離機よりも小さくあるべきである。同じ大きさの場合、改善された遠心分離機は、同等の既知の遠心分離機よりも多くの量のサンプルを収容するべきである。

概要
この目的は、ロータアームを有するロータ基体を含む遠心分離機のための改善されたスイングロータを用いて達成される。ロータハブは、スイングロータを駆動部に結合するために設けられる。ハンガ、特にバケットは、複数のうちの２つのロータアーム間で外に振れるように、ロータアームに取り付けられる。ロータアームは、バケットおよび／またはそこに格納されたサンプル容器が外に振り出された状態で内部へと揺動する窪みを有する。改善された遠心分離機は、改善されたスイングロータを使用する。

ハンガが外に振れるときに、少なくともハンガおよび／またはそこに取り付けられたサンプル容器の一部が内部に揺動できる窪みを、スイングロータ内に提供することによって、遠心分離機のためのスイングロータが驚くべき単純な方法で改善され得ることを発明者は認識した。結果として、スイングロータは、ハンガの同じ装荷容量を有し、かなりコンパクトに設計され得る。この文脈では、蓋の領域、下方部分の領域、または下方部分および蓋の両領域は、外に振れているときに、窪み内に揺動するようにされてもよい。

改善された遠心分離機、特に実験室の遠心分離機は、駆動手段によって駆動されるスイングロータを備え、スイングロータは、１つまたは複数のハンガと、好ましくは、バケットと、駆動手段に結合するためのロータハブとを有する。ハンガは、ロータ本体の２つのロータアーム間で外に振れ得るように取り付けられ、ハンガおよび／またはそこに格納されたサンプル容器が外に振り出された状態で少なくとも部分的に内部に揺動する窪みを、ロータアームが有するという事項によって、特徴付けられる。

有利な実施形態では、窪みは、溝、特に縦溝として構成される。それらはそして、たとえばロータ基体の製造中に形成プロセスの場面で、スイングロータ内に特に容易に導入され得る。

有利な実施形態では、窪みは、丸められて形成される。結果として、ハンガの摺動のために可能な限りわずかな窪みのみが必要とされる。

有利な実施形態では、窪みは、ロータハブとハンガの取り付け部との間の距離よりも短いロータアームの長さにわたって延在する。スイングロータの安定性はそして、閾値においても保障される。

有利な実施形態では、窪みは、窪みの場所におけるロータアームの高さよりも低いロータアーム上の高さにわたって延在し、窪みは、特に上部および下部ウェブによって囲まれる。そして、スイングロータの安定性は、閾値においても保障される。

有利な実施形態では、ロータアームの異なる側面に配置される２つの窪みは、スルーホールによって接続される。たとえば、接続された窪みは、中心通路を有するディアボロの断面形状を有してもよい。結果として、スイングロータのコンパクトさおよび質量削減は、さらに改善されることができる。

有利な実施形態では、ロータアームは、窪みの場所において、窪みのない領域内と比べて小さい断面を有するように構成される。結果として、スイングロータの慣性質量は、削減され、このことは、遠心分離の開始時のエネルギ要件を削減する。

有利な実施形態では、窪みは、スイングロータの半径に対するスイングロータの回転軸とハンガの取り付け部との間の距離の半分に対応するロータアームの領域を覆う。スイングロータはそして、特にコンパクトである。

有利な実施形態では、スイングロータは、少なくとも３つの、好ましくは少なくとも４つのロータアームを、それらの間に取り付けられる少なくとも３つの、好ましくは少なくとも４つのハンガに対して有する。当然に、５つ以上のロータアームが、それらの間で外に振れることができる同様の数のハンガを取り付けるために提供されてもよい。

遠心分離機の駆動手段によって駆動可能な改善された遠心分離機のためのスイングロータは、１つまたは複数のハンガと、好ましくはバケットと、駆動手段に結合するためのロータハブとを有する。ハンガは、ロータ基体の２つのロータアーム間で外に振れることができるように取り付けられ、ロータアームは、ハンガおよび／またはそこに格納されたサンプル容器が、外に振り出された状態で少なくとも部分的に内部に揺動する窪みを有することを特徴とする。

以下の本発明の詳細な説明は、事実上単に例示的なものであり、本発明または本発明の用途および使用を限定するものではない。さらに、本発明の上述の背景または以下の本発明の詳細な説明に提示された理論に拘束されることは、意図されない。

遠心分離機の斜視図である。 ハンガが外に振り出されていない状態の、図１に見られる遠心分離機のためのスイングロータの上面図である。 ハンガが外に振り出された状態の、図２に見られるスイングロータを示す断面図である。 図２に見られるスイングロータのロータ基体の斜視図である。 図４に示されるロータ基体の斜視断面図である。 ハンガが外に振り出された状態の、スイングロータの代替的な実施形態を示す断面図である。 窪みへと摺動するサンプル容器を図示する、図６に示されるスイングロータの詳細図である。

詳細な説明
図１〜５は、その中に挿入されるスイングロータ１２を有する遠心分離機１０の第１の例を示す。

遠心分離機１０は、実験室の遠心分離機として構成され、蓋１６を有するハウジング１４を含む。遠心分離機１０の遠心分離容器１８では、スイングロータ１２は、遠心分離機モーター（図示しない）の駆動シャフト（図示しない）上に配置される。

スイングロータ１２は、スクリュー２３を介して、駆動シャフトと結合されたハブ２２を有する、ロータ基体２０を含む。ロータ基体２０は、各々が周方向に９０°互いにオフセットされハブ２２上に配置される、４つのロータアーム２４を有する。ロータアーム２４は、各々に２つの保持ピン２８が配置される、アーム分岐２６へと開く。２つの対向して配置されるアーム分岐２６，２６’の、対向して配置される保持ピン２８，２８’は、それらが並ぶことにより振り出し軸Ａを形成するように整列される。

ハンガ３０は、バケット３２として構成され、蓋３４が設けられる。これらのバケット３２において、サンプルは、サンプル容器またはサンプルキャリア内に収容される。サンプル容器またはサンプルキャリアは、任意にアダプタ（すべて図示しない）内に配置される。サンプルは、遠心分離機１０を用いて、遠心分離され得る。

ハンガ３０は、上部ストップ３８および２つの側方ガイド４０を有するピン受け３６を有する。ハンガ３０は、これらのピン受け３６を用いて、保持ピン２８上に配置され得る。この場合、上部ストップ３８は、保持ピン２８および側方ガイド４０上に載っている。保持ピン２８の形状に合致するピン受け３６の構成とともに、それらは、振り出し軸Ａの周りのピボットベアリング４１を形成し、これによりハンガ３０は、図２に示される外に振り出されていない位置から、図３に示される振り出し軸Ａの周りの外に振り出された位置へと、外に振れ得る。

ハンガの長手軸Ｌがスイングロータ１２の回転軸Ｄに平行に延在する外に振り出されていない位置は、スイングロータ１２の停止中にハンガ３０によって想定される。ハンガの長手軸Ｌがスイングロータ１２の回転軸Ｄに略垂直に延在する外に振り出された位置は、スイングロータ１２の動作中の十分に高い回転速度の間にハンガ３０によって想定される。

ロータアーム２４は、ハブ２２から開始して、わずかに円錐状にテーパーを付けられた断面を有し、厚さＢは、窪み４２が提供される領域に対して以外で、全体高さＨにわたって、一定である。図５に特に良好にみられるように、厚さＢ’は、そこでかなり削減される。これらの窪み４２は、スイングロータ１２の半径に対して、振り出し軸Ａと回転軸Ｄとの間の中間にある領域上を延在する。

窪み４２は、縦溝を付け且つ丸められて構成され、図３に見られるように、バケット３２の蓋３４は、外に振り出された状態でそれらの内部へと揺動できる。

窪み４２がウェブ４４によって上下で囲まれるという事項により、材料を差し引いたにもかかわらず、スイングロータ１２の高い回転速度においても高い剛性および安定性が確実に維持される。

数多くの利点は、その内部へとハンガ３０が揺動できる窪み４２を有するスイングロータ１２のこの特定の実施形態を通して、達成される。

一方では、振り出し軸Ａは、同じハンガ３０を用いて回転軸Ｄに近づけられる。結果として、振り出しは、今やより少ない空間を必要とするので、遠心分離容器１８およびこのためまた遠心分離機１０は、実質的によりコンパクトに設計され得る。

他方、遠心分離機１０のよりコンパクトな設計の代わりに、遠心分離容器１８およびロータ基体２０の両方の寸法は、維持されることができ、代わりにハンガ３０は、より多くの量のサンプルが遠心分離されることができるように、大きくされ得る。

加えて、スイングロータ１２の慣性質量の削減は、窪み４２に関連付けられ、エネルギ消費量は、主に遠心分離機１０の開始時に、かなり削減される。

示されるように、ハンガ３０の蓋３４は、説明される実施形態内では、窪み４２内へと揺動する。代替的に、スイングロータ１２はまた、バケット３２単独でまたはバケット３２および蓋３４が窪みへと一緒に揺動できるように設計され得る。

他方、スイングロータ５０の第２の望ましい実施形態内では、ハンガ５２それ自体は、窪み４２内へと揺動することを要さないことが示される。また、図６および図７に対応する関連する詳細図に見られるように、ハンガ５２内に配置され、その中にサンプル５６が配置されるサンプル容器５４は、振り出し時にこの窪み４２内へと揺動する。その場合にも、スペースは、よりコンパクトにされる。

上記の説明から、遠心分離機１０内の空間がかなり良好に使用され得る遠心分離機１０およびスイングロータ１２，５０が提供されることが明らかになった。

例示的な実施形態を参照して、本発明が説明されたが、本発明は、開示されたまたは図示された実施形態に限定されるものではないことが当業者には明らかであり、逆に本発明は、以下の特許請求の範囲の精神および範囲内に含まれる多くの他の修正、置換、変形および広範な均等物を含むことが意図される。

Claims (20)

1. 遠心分離機であって、
   スイングロータを備え、前記スイングロータは、ロータアームおよび前記スイングロータを駆動部に結合するためのロータハブを有するロータ基体を含み、
   複数のうちの２つの前記ロータアームの間で外に振れるように取り付けられたハンガを備え、前記ロータアームは、前記ハンガおよび／またはそこに格納されたサンプル容器が、外に振り出された状態で内部へと揺動する窪みを有する、遠心分離機。
2. 前記ハンガは、バケットである、請求項１に記載の遠心分離機。
3. 前記窪みは、溝として構成される、請求項１に記載の遠心分離機。
4. 前記窪みは縦溝であり、および／または、前記窪みは丸められた構成である、請求項１に記載の遠心分離機。
5. 前記窪みは、前記ロータハブと前記ハンガの取り付け部との間の距離よりも短い前記ロータアームの長さに沿って延在する、請求項１に記載の遠心分離機。
6. 前記窪みは、前記窪みにおける前記ロータアームの高さよりも短い前記ロータアームを横切る高さに沿って延在し、
   前記窪みは、上部および下部ウェブによって囲まれる、請求項１に記載の遠心分離機。
7. 前記ロータアームの異なる側面に配置される２つの窪みは、スルーホールによって接続される、請求項１に記載の遠心分離機。
8. 前記ロータアームは、前記窪みの場所において、前記窪みの外側の領域内と比べて小さい断面厚さを有する、請求項１に記載の遠心分離機。
9. 前記窪みは、前記スイングロータの半径に対して前記スイングロータの回転軸と前記ハンガの取り付け部との間の中間に位置する前記ロータアームの領域を覆う、請求項１に記載の遠心分離機。
10. 前記スイングロータは、少なくとも３つのロータアームおよび前記少なくとも３つのロータアーム間に取り付けられた少なくとも３つのハンガを有する、請求項１に記載の遠心分離機。
11. 前記スイングロータは、少なくとも４つのロータアームおよび前記少なくとも４つのロータアーム間に取り付けられた少なくとも４つのハンガを有する、請求項１に記載の遠心分離機。
12. 遠心分離機のためのスイングロータであって、
    ロータアームを有するロータ基体と、
    前記スイングロータを駆動部に結合するためのロータハブと、
    複数のうちの２つの前記ロータアーム間で外に振れるように取り付けられたバケットとを備え、
    前記ロータアームは、前記バケットおよび／またはそこに格納されたサンプル容器が外に振り出された状態で内部へと揺動する窪みを有する、スイングロータ。
13. 前記窪みは、溝である、請求項１２に記載のスイングロータ。
14. 前記窪みは、前記ロータハブと前記バケットの取り付け部との間の距離よりも短い前記ロータアームの長さに沿って延在する、請求項１２に記載のスイングロータ。
15. 前記窪みは、前記窪みにおける前記ロータアームの高さよりも短い前記ロータアームを横切る高さに沿って延在し、
    前記窪みは、上部および下部ウェブによって囲まれる、請求項１２に記載のスイングロータ。
16. 前記ロータアームの異なる側面に配置される２つの窪みは、スルーホールによって接続される、請求項１２に記載のスイングロータ。
17. 前記ロータアームは、前記窪みの場所において、前記窪みの外側の領域内と比べて小さい断面厚さを有する、請求項１２に記載のスイングロータ。
18. 前記窪みは、前記スイングロータの半径に対して前記スイングロータの回転軸と前記バケットの取り付け部との間の中間に位置する前記ロータアームの領域を覆う、請求項１２に記載のスイングロータ。
19. 前記スイングロータは、少なくとも３つのロータアームおよび前記少なくとも３つのロータアーム間に取り付けられた少なくとも３つのハンガを有する、請求項１２に記載のスイングロータ。
20. 前記スイングロータは、少なくとも４つのロータアームおよび前記少なくとも４つのロータアーム間に取り付けられた少なくとも４つのハンガを有する、請求項１２に記載のスイングロータ。