JP5488807B2 - 遠心分離機及び遠心分離機用スイングロータ - Google Patents

Description

本発明はスイングロータを有する遠心分離機に関し、特にバケットを改良することにより使いやすくて長寿命化を図った遠心分離機及び遠心分離機用スイングロータに関する。

遠心分離機は、分離する試料（例えば、培養液や血液など）をチューブやバケット容器を介してロータに挿入し、ロータを高速に回転させることで試料の分離や精製を行う。設定されるロータの回転速度は用途によって異なり、用途に合わせて低速（数千回転程度）から高速（最高回転数は１５０，０００ｒｐｍ）までの製品群が提供されている。用いられるロータは様々なタイプがあり、チューブ穴が固定角度式で高回転速度に対応できるアングルロータや、チューブを装填したバケットがロータの回転に伴って鉛直状態から水平状態に揺動するスイングロータなどがある。また、超高回転速度で回転させて少量の試料に高遠心加速度をかけるロータや、低回転速度となるが大容量の試料を扱えるロータなど様々な大きさのものがある。これらのロータはその分離する試料にあわせて使用するため、ロータはモータ等の駆動手段の回転軸に着脱可能に構成され、ロータの交換が可能である。

通常スイングロータの許容最大回転数は、アングルロータに比べて低くなる。スイングロータはスイングする機構を有するためである。しかしながら、スイングロータにおいても許容最大回転数を向上させる試みがなされており、例えば特許文献１では、ロータボディに設けたアームを回転中心として遠心方向に揺動可能な複数のバケットが配されるスイングロータが開示されている。このバケットは、バケットボディとバケットボディの蓋部に形成したフック部を有して構成され、回転停止時にフック部を前記アームに係止することによってバケットがスイングロータに装着される。このようにフック部を使ってバケットを保持する構成を更に改良したのが、図８及び図９で示す従来例である。

図８は従来技術におけるスイングロータ１２０の軸方向縦断面図であり、左側半分は回転時の状態を示し、右側半分は停止時の状態を示す。ロータボディ２１には、円周方向に均等間隔で、上側から下側に貫通する４つの貫通部２２が設けられ、貫通部２２に対してバケット１３０がロータボディ２１の上から下方向に挿入される。バケット１３０の上部には、ピン１３４がバケット１３０の長手方向と垂直方向に延び、その両端部がピン挿入溝２３の下端部（図示せず）に当接することにより、バケット１３０が貫通部２２から下方向に抜けることなく、右側断面で図示した位置にて保持される。尚、バケット１３０はピン１３４を除いて、ロータボディ２１には接触していない。また、バケット１３０の下端部もロータボディ２１の駆動軸穴２８の周囲部分には接触しない。

ここで、スイングロータ１２０を回転させると、バケット１３０は、ピン１３４をスイングの為の揺動軸（回転軸）にして、遠心力によって矢印１４１の方向にスイングする。このバケット１３０のスイングは、バケット１３０が鉛直方向から水平方向（真横）になるまで移動する。その際、ロータボディ２１によりバケット１３０のスイングが阻害されないように、ロータボディ２１の外周側には半円柱状にくり抜いたくり抜き部２４が形成される。このくり抜き部２４の形状は、バケット１３０の外形とほぼ一致する形状とし、バケット１３０をぴったりと受け入れるようにバケット１３０よりわずかに大きく形成すると良い。

図８の左側部分が、遠心力よってバケット１３０が水平になった状態を示す図である。
バケット１３０が水平になるまで上方に揺動すると、遠心力がバケット１３０を径方向外方に向けて働く。バケット１３０には、径方向に広がるフランジ部１３２ｂが形成され、さらに高速な回転速度において、バケット１３０は、フランジ部１３２ｂの下方に形成された接触面１３２ａがくり抜き部２４の外周端部付近に形成されたバケット受け面２５に矢印１４２付近で接触する。このようにスイングロータ１２０の回転数が上昇してバケット１３０が水平になり、一定以上の遠心力がバケット１３０に加わった際には、ピン１３４でなくバケット受け面２５によってバケット１３０の遠心荷重を受け止めるように構成した。尚、本明細書では十分な高速回転時に、バケット１３０の接触面１３２ａがバケット受け面２５と良好に接触している状態を「着座」と呼ぶものとする（図８の左側半分の図は、着座する直前の状態であり、接触面１３２ａとバケット受け面２５は接触していない）。

図９は従来技術におけるバケット１３０の組立構造を示す展開図である。バケット１３０は大きく分けて、キャップ組立体１３１とバケットボディ１３２の２つの部分から構成される。バケットボディ１３２は、その内部に分離する試料を入れるチューブを収容するための容器で、比強度の高いチタン合金等の金属の削り出しによって一体に製造される。バケットボディ１３２の内部には、チューブの外形と一致する空間が形成され、上部にはチューブを出し入れするための開口部１３２ｃが形成される。開口部１３２ｃの内周側には雌ねじが形成される。また、バケットボディ１３２の開口部１３２ｃよりも外周側のやや下方には、径方向に広がるフランジ部１３２ｂが形成され、フランジ部１３２ｂの下側はロータボディ２１と接触するための接触面１３２ａが形成される。接触面１３２ａの形状は任意であるが、本実施例ではフランジ部１３２ｂから下方の径の細い部分に向かって、直線部とＲ部で滑らかに連続するように形成した。

キャップ組立体１３１の主要部品であるキャップ本体１３３は、バケットボディ１３２の内部空間を密閉するための蓋として作用するもので、バケットボディ１３２にネジ結合により接合される。キャップ本体１３３は、例えばアルミ等の金属合金の削りだし加工により製造され、蓋として作用する蓋部１３３ｃと、蓋部１３３ｃの上方に形成される円柱部１３３ａと、蓋部１３３ｃの下方に形成される雄ねじ部１３３ｄを含んで形成される。雄ねじ部１３３ｄは、バケットボディ１３２の雌ねじ部と螺合する。円柱部１３３ａにはピン１３４を横方向から貫通するためであって、上下方向に微少距離だけ移動できるような、側面視で長円形の貫通穴１３３ｂが形成される。ピン１３４は、その両端でロータボディ２１のピン挿入溝２３により案内されるもので、バケット１３０を揺動可能なようにロータボディ２１に保持するために用いられる。

ピンホルダ１３５はピン１３４をキャップ本体１３３に取り付けるための部材である。キャップ本体１３３、ピン１３４、ピンホルダ１３５の取り受けは、まず、キャップ本体１３３の円柱部１３３ａの上端からピンホルダ１３５が挿入され、ピンホルダ１３５の貫通穴１３５ａとキャップ本体１３３の貫通穴１３３ｂの中心位置を合わせて、ピンホルダ１３５の貫通穴１３５ａに対して側方からピン１３４を圧入して固定する。ここで、ピンホルダ１３５の内径はキャップ本体１３３の円柱部１３３ａに対して摺動できるように僅かならが隙間を持って形成される。また、キャップ本体１３３に形成される貫通穴１３３ｂは長穴形状であるので、ピン１３４は貫通穴１３３ｂの範囲内で微少距離だけ上下移動ができる。

ピンホルダ１３５の上方には、１〜数枚のウェーブワッシャ１３６が挿入され、その上部をストッパ１３７で固定する。ストッパ１３７はキャップ本体１３３の円柱部１３３ａの上端に圧入によって強固に固定される。ウェーブワッシャ１３６はキャップ本体１３３に対して上下方向に僅かならが移動可能なピン１３４及びピンホルダ１３５を下方向に付勢するためのスプリング部材である。ピン１３４の両端部によってバケット１３０を保持する場合には、ウェーブワッシャ１３６の反発力とバケット１３０の自重とのバランスのとれた位置にピンホルダ１３５が静止する。

特開２００２−８６０１６号公報

通常スイングロータを用いて遠心分離を行う際には、アングルロータを用いる場合に比べて許容最大回転数が低くなる。しかしながら、スイングロータを用いる遠心分離において高速回転化が要望されており、スイングロータを用いて回転速度が５０，０００ｒｐｍの高速で回転させる遠心分離機が出現した。しかしながら、スイングロータを用いる遠心分離機では、ロータの回転力によって取り付けられるバケット容器に強い遠心荷重がかかるため、繰り返し使用すると金属疲労によりバケットの強度が落ちていく恐れがある。また、バケットがスイングしてスイングロータのバケット受け面に着座する際の状態が安定していないと、遠心荷重が増加するにつれてピンを回転させる力が作用することがあり、キャップ本体を締め付ける或いは緩める作用をすることがあり得ることが、発明者らの実験によって判明した。さらに、発明者らはスイングロータのバケット受け面に接触するバケットボディの位置が常に同じ位置となると、特定箇所に面圧が繰り返しかかるため寿命の面で好ましくないことも突き止めた。

本発明は上記背景に鑑みてなされたもので、その目的は、スイングするバケットの動作をスムーズにし、安定して着座させることができる遠心分離機及び遠心分離機用スイングロータを提供することにある。

本発明の他の目的は、バケットを改良することにより高速回転を可能にした遠心分離機及び遠心分離機用スイングロータを提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、バケットを改良することによりスイングロータのバケット受け面に接触するバケットボディの位置が常に同じ位置とならないように構成して長寿命化を実現できる遠心分離機及び遠心分離機用スイングロータを提供することにある。

本願において開示される発明のうち代表的なものの特徴を説明すれば次の通りである。

本発明の一つの特徴によれば、駆動軸を有する駆動部と、駆動軸の先端に設けられるスイングロータを有し、スイングロータは、軸方向上側から貫通する貫通穴と、貫通穴の対向する箇所に軸方向と平行に設けられ、下方まで連続しないピン挿入溝と、貫通穴と垂直方向であって径方向外側に形成される切り欠き部と、バケットを有し、貫通穴にバケットを挿入した状態で回転させることによってバケットをスイングさせる遠心分離機において、バケットは、試料を入れる容器を収容するバケットボディと、バケットボディを密封するキャップ組立体を有し、バケットボディには遠心分離時にロータボディに着座する受け面が形成され、キャップ組立体には軸方向と垂直方向に延びるスイング軸が設けられ、スイング軸を、バケットボディに対して長手方向に移動可能であって、長手方向中心軸を中心に所定角度以上回転できるように構成した。この角度は、例えば５度以上、好ましくは１０度以上程度、さらに好ましくは３６０度とする。

本発明の他の特徴によれば、スイング軸は、バケットボディに対して長手方向中心軸を中心に連続回転できるように構成した。キャップ組立体にネジ部が形成され、バケットボディの開口部に形成されるネジ部と螺合可能に構成し、キャップ組立体にはバケットボディに対して回転させるためのつまみ部材を設けた。キャップ組立体は、バケットボディの開口部を塞ぐための蓋部と、蓋部から軸方向に延びる円柱部とを含んで構成され、スイング軸は円環状の部材から対向する方向に延在する２つの軸部を有し、円環状の部材の内部に円柱部を貫通させて保持するように構成した。

本発明のさらに他の特徴によれば、スイング軸の上側にはウェーブワッシャが配置され、ウェーブワッシャの上側には円柱部にスイング軸及びウェーブワッシャを固定するストッパ部材を設けた。蓋部の下方に雄ねじ部が形成され、バケットボディの開口部の内周側に雌ねじ部が形成され、キャップ組立体とバケットボディによりＯリングを挟んだ状態で螺合させるように構成した。

請求項１の発明によれば、遠心分離時にロータボディに着座する受け面が形成され、スイング軸を中心にスイング可能なバケットが設けられた遠心分離機において、スイング軸を、バケットボディに対して長手方向に移動可能であって、長手方向中心軸を中心に所定角度以上回転できるように構成したので、ピボットピンをバケットボディ部分に対して移動する自由度を増加させることができた。この結果、遠心荷重の増加によりバケットが理想的な状態でなく、やや斜めに捩られた状態でスイングしたとしても、バケットはピボットピンによって拘束されることなく、接触面がバケット受け面に良好に面接触する位置になるよう誘導される。また、キャップ組立体に、キャップ組立体をバケットボディに対して回転させるためのつまみ部材を設けたので、スイング軸を用いることなくつまみ部材を回すことで容易にキャップ組立体をバケットボディに締め付けたり緩めたりすることができる。また、スイング軸は円環状の部材から対向する方向に延在する２つの軸部を有し、円環状の部材の内部に円柱部を貫通させる穴部を設けたので、製造加工が容易で、十分な強度をもったスイング軸を実現できる。また、バケットの組立作業時においても圧入等の作業が不要になるので、容易に組み立てることができる。さらに、蓋部の下方に雄ねじ部が形成され、バケットボディの開口部の内周側に雌ねじ部が形成され、キャップ組立体と螺合させるので、減圧された環境下で回転されるバケット内を外部と密閉することができ、バケットから試料が漏れることを防止できる。さらに、キャップ組立体に、キャップ組立体をバケットボディに対して回転させるためのつまみ部材を設けたので、スイング軸を用いることなくつまみ部材を回すことで容易にキャップ組立体をバケットボディに締め付けたり緩めたりすることができる。さらに、スイング軸は、バケットボディに対して長手方向中心軸を中心に連続回転できるように構成したので、スイングロータのバケット受け面に接触するバケットボディの位置がいつも同じ位置とはならなくなるので、特定箇所に応力が集中することがなく、バケットの寿命を大幅に伸ばすことができる。
請求項２の発明によれば、円柱部の下方に逃げ溝部を形成したのでキャップ本体を金属の削りだし加工で作成する際に加工が容易になる。
請求項３の発明によれば、つまみ部材の外周部に複数の縦溝が形成されるので、つまみ部材をキャップ組立体を回転させるためのつまみ部材として利用できる。
請求項４の発明によれば、ストッパがネジによって円柱部に固定されるので、スイング軸が円柱部から脱落することを防止できる。

請求項５の発明によればスイング軸は、バケットボディに対して長手方向中心軸を中心に所定角度以上回転できるように構成したので、スイングロータのバケット受け面に接触するバケットボディの位置を分散させることができ、バケットの寿命を大幅に伸ばすことができる。

請求項６の発明によれば、スイング軸は、バケットボディに対して長手方向中心軸を中心に連続回転できるように構成したので、スイングロータのバケット受け面に接触するバケットボディの位置が同じ位置とならなくなるので、バケットの寿命を大幅に伸ばすことができる。

請求項７の発明によれば、スイング軸を、バケットボディに対して長手方向に移動可能であって、長手方向中心軸を中心に回転できるように構成したので、ピボットピンをバケットボディに対して移動する自由度を増加させることができた。この結果、遠心荷重の増加によりバケットが理想的な状態でなく、やや斜めに捩られた状態でスイングしたとしても、バケットはピボットピンによって拘束されることなく、接触面がバケット受け面に良好に面接触する位置になるよう誘導される。

請求項８の発明によれば、スイング軸は、バケットボディに対して長手方向中心軸を中心に所定角度以上回転できるように構成したので、スイングロータのバケット受け面に接触するバケットボディの位置を分散させることができ、バケットの寿命を大幅に伸ばすことができる。

請求項９の発明によれば、スイング軸は、バケットボディに対して長手方向中心軸を中心に連続回転できるように構成したので、スイングロータのバケット受け面に接触するバケットボディの位置がいつも同じ位置とはならなくなるので、特定箇所に応力が集中することがなく、バケットの寿命を大幅に伸ばすことができる。

請求項１０の発明によれば、キャップ組立体とバケットボディをＯリングを挟んだ状態で螺合させるので、減圧された環境下で回転されるバケット内を外部と密閉することができ、バケットから試料が漏れることを防止できる。

本発明の上記及び他の目的ならびに新規な特徴は、以下の明細書の記載及び図面から明らかになるであろう。

本発明の実施例に係る遠心分離機１の構造を示す断面図である。 図１のスイングロータ２０の上面図である。 図２のＡ−Ａ部の断面図である。 スイングロータ２０の軸方向縦断面図であり、左側半分は回転時の状態を示し、右側半分は停止時の状態を示す。 本発明の実施例に係るバケット３０の外観形状を示す斜視図であり、キャップ組立体３１をバケットボディ３２から取り外した状態を示す図である。 本発明の実施例に係るバケット３０の縦断面図である。 本発明の実施例に係るバケット３０の組立構造を示す展開図である。 従来技術におけるスイングロータ１２０の軸方向縦断面図であり、左側半分は回転時の状態を示し、右側半分は停止時の状態を示す。 従来技術におけるバケット１３０の組立構造を示す展開図である。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。なお、以下の図において、同一の部分には同一の符号を付し、繰り返しの説明は省略する。また、本明細書において上下方向は各図に示す方向であるとして説明する。

図１は本発明の実施例に係る遠心分離機１の構造を示す断面図である。遠心分離機１は、板金やプラスチックなどで製作される箱状の筐体２の内部に防護壁２ｂが設けられ、防護壁２ｂとドア５によってチャンバ２ｃを画定し、図示しないドアパッキンによってチャンバ２ｃは密閉される。チャンバ２ｃにはボウル３が設けられ、ボウル３の内部空間（ロータ室４）には分離する試料を保持し高速回転するスイングロータ２０が設けられる。図１では、スイングロータ２０が高速回転中であってバケット３０がスイングして水平になった状態を示しており、本実施例ではスイングロータ２０は、例えば３０，０００ｒｐｍから６０，０００ｒｐｍ程度で回転する。スイングロータ２０は、チャンバ２ｃ内に突出する回転軸７ａの先端に設けられる駆動軸部１０に装着される。

スイングロータ２０は、ロータボディと、分離する試料が入れられたチューブを挿入した複数のバケット３０により構成され、スイングロータ２０の回転と共に遠心力によってバケット３０が遠心方向にスイングして、鉛直方向から水平方向になるものであるが、その形状については後述する。スイングロータ２０は、駆動部６に含まれるモータ７によって回転されるが、モータ７の回転は図示しない制御装置によって制御される。駆動部６はダンパ８を介して筐体２の仕切り板２ｄの下側に取り付けられる。

チャンバ２ｃはドア５によって密閉可能に構成され、ドア５を開けた状態で、上側の開口部２ａを介してチャンバ２ｃ内のロータ室４内にスイングロータ２０を装着又は取り外しができる。チャンバ２ｃには、図示していないがロータ室４内部を所望の低温に保つための冷却装置と、内部を所定の減圧状態に保つための真空ポンプが接続され、遠心分離運転中は制御装置の制御によってロータ室４の内部が設定された環境に保たれる。ドア５の側方（右側）には、使用者がロータの回転速度や遠心分離時間等の条件を入力すると共に、各種情報を表示する操作・表示部９が配置される。操作・表示部９は、例えば液晶表示装置と操作ボタンの組み合わせ、又は、タッチ式の液晶パネルで構成される。さらに、駆動部６と防護壁２ｂの下部の間には、回転軸７ａを囲むようにベロー１１が設けられており、チャンバ２ｃが図示していない真空ポンプにて減圧された時に、回転軸７ａが通る貫通穴１２から大気が流入してくるのを防いでいる。

図２はスイングロータ２０の上面図である。図２はバケット３０がそれぞれの貫通部２２に挿入された状態を示している。本実施例にかかるスイングロータ２０は、上から見た際に略十字形であって、径が１２０ｍｍから１５０ｍｍ程度の大きさのロータボディ２１と、４つの貫通部２２に挿入されるバケット３０により構成される。貫通部２２は円周方向に９０度ずつ隔てて均等間隔で設けられた、上側から下側に貫通する円筒状の穴であり、貫通部の内壁の円周方向に約１８０度隔てた相対する２箇所にはピン挿入溝２３が形成される。ピン挿入溝２３は、バケット３０のピボットピン３４の両端部を保持するために形成されるもので、貫通部２２の上部開口から、軸方向下側に延びるが、下部開口にまでは到達しない。従って、バケット３０を貫通部２２の上側から下方向に挿入すると、ピン挿入溝２３の下端部でピボットピン３４の両側が保持される。

ロータボディ２１は上からみてほぼ円形としても良いが、スイングロータ２０の質量軽減を図るために、後述するバケット収容空間２９（図３参照）及び貫通部２２が形成されない箇所以外は肉厚を落として形成している。バケット３０には、ピボットピン３４が同一直線上であって互いに反対方向に延びるように構成され、ピボットピン３４がピン挿入溝２３によって案内されて、バケット３０が貫通部２２内に装着される。貫通部２２の円形の穴の直径はバケット３０の外径よりも大きく形成されるが、ピボットピン３４によってバケット３０が貫通部２２から下方に抜け落ちないように保持される。また、バケット３０のスイング方向はピボットピン３４を中心として、上面から見た際に半径方向となるため、ピボットピン３４の伸びる方向は４つのバケット３０の回転中心を通る円の接線と一致するように配置されることになる。

図３は、図２のＡ−Ａ部の断面図である（但し、バケット３０は断面図でなく側面図で示している）。図３では、スイングロータ２０が停止していて、バケット３０の長手方向が鉛直方向になっている状態を示す。バケット３０は、ピボットピン３４の両端部がピン挿入溝２３の下端部（図示せず）に当接しているために、ロータボディ２１から下側に抜け落ちずに図示の位置にて保持される。この際バケット３０はピボットピン３４を除いて、ロータボディ２１には一切接触していない。また、バケット３０の下端部もスイングロータ２０のいずれの部分にも接触しない。この状態からモータ７（図１参照）を起動してスイングロータ２０を回転させると、バケット３０は、ピボットピン３４を回転軸にして、遠心力よって矢印４１の方向にスイングする。このバケット３０のスイングは、バケット３０が水平状態（真横）になるまで続くが、その際にロータボディ２１によりバケット３０のスイングが阻害されないように、ロータボディ２１にはバケット収容空間２９（半円柱状にくり抜いたくりぬき部２４とバケット収容空洞２７を合わせた空間）が形成される。バケット収容空洞２７は、貫通部２２とくり抜き部２４の接合部付近に形成される。バケット収容空間２９は、バケット３０がスイングした際に、特定の箇所を除いて、バケット３０とロータボディ２１が接触しないようにするために形成される空間である。

バケットボディ３２の上部には、径方向に広がるフランジ部３２ｂが形成され、フランジ部３２ｂの下側はロータボディ２１と接触するための接触面３２ａが形成される。接触面３２ａは、円周方向に連続し、フランジ部３２ｂから下方の後述するテーパー部３２ｆに伸びる直線状の斜面３２ｇで形成されている。なお、この斜面とテーパー部３２ｆはＲ部３２ｈで接続されている。一方、ロータボディ２１のバケット収容空洞２７とくり抜き部２４の接続部付近には、接触面３２ａと良好に接触するためのバケット受け面２５が形成される。さらにバケット受け面２５に隣接して、逃げ溝２６が形成される。逃げ溝２６はバケット３０がスイングして水平状態になった状態もしくは、バケット受け面２５と接触面３２ａとが接触した状態の時にバケットボディ３２のＲ部３２ｈが、バケット収容空洞２７とくり抜き部２４の角にあたらないように角落としした部分又は切り欠いた部分である。

図４は、回転中のスイングロータ２０の断面図であり、左側はバケット３０が水平方向にまでスイングした直後の低速回転時（例えば５００〜１，５００ｒｐｍ程度）の状態を示し、右側は設定された回転数にて高速回転しているときの状態を示す図である。スイングロータ２０の回転速度が上昇するにつれて、バケット３０はピボットピン３４を中心に矢印４２のようにスイングし、ある回転速度に達すると図中左側に示すようにバケット３０が水平状態になる。このように水平状態になった直後の低速回転数では、バケット３０にかかる遠心荷重がさほど大きくないので、ウェーブワッシャ３６の働きにより矢印４３で示すバケット受け面２５との接触面３２ａは互いに接触しない。特に本実施例によるスイングロータ２０では、バケット３０が鉛直状態から水平状態にスイングする途中では、バケット３０はスイングロータ２０のいずれの部分にも接触しないので、スムーズにスイングすることができる。尚、ウェーブワッシャ３６は、矢印４４のようにピボットピン３４とストッパ３７の間隔を離す方向に付勢する。従って。バケット３０に大きな遠心荷重がかかっていない状態では、ウェーブワッシャ３６の力が作用しており接触面３２ａがバケット受け面２５から離れるように付勢されている。

バケット３０が水平になった状態からさらにスイングロータ２０の回転速度が上昇すると、バケット３０には矢印４５の方向に強い遠心荷重がかかるため、図中右側に示すようにウェーブワッシャ３６が撓んでバケット３０は外周側に移動し、ロータボディ２１とバケット３０との隙間が縮まる。この結果、バケットボディ３２及びストッパ３７が矢印４６の方向に移動してウェーブワッシャ３６の厚さが縮み、矢印４７の箇所でバケット受け面２５と接触面３２ａが良好に面接触することにより着座する。この着座の際の回転数は、例えば３０００ｒｐｍ程度である。この面接触する範囲は、接触領域４８で示す範囲であり、バケット３０の接触面３２ａの略上側約半分である。このようにスイングロータ２０の回転速度が十分高速になった場合は、バケット３０の遠心荷重は、ロータボディ２１に形成されたバケット受け面２５の広い領域で受け止められるので、ピボットピン３４にはバケット３０部にかかる遠心荷重は作用しないようになる。本実施例では、バケット３０が水平状態になった際にも、ピボットピン３４はバケット３０のバケット中心軸５１（長手方向）の移動だけでなく、バケット中心軸５１回りに回転する方向への移動も制限されない。

このようにピボットピン３４をバケット３０のボディ部分に対しての自由度を増加させたことにより、遠心荷重が増加してバケット３０が理想的な状態でなく、やや斜めに捩られた状態でスイングしていき、バケット３０のボディ部の片側がバケット受け面２５に先に当たることがあったとしても、ピボットピン３４に対して荷重がかからない。つまり、ピボットピン３４に対して荷重がかかるような場合が生じても、ピボットピン３４が軸方向に、あるいは、回転方向に回転することによってそのような荷重がかかることを逃げることができる。この結果、バケット３０はピボットピン３４によって拘束されることなく、接触面３２ａがバケット受け面２５に良好に面接触する位置に誘導されることができる。

次に図５から図７を用いてバケット３０の詳細構造を説明する。図５は、本発明の実施例に係るバケット３０の外観形状を示す斜視図であり、キャップ組立体３１をバケットボディ３２から取り外した状態を示す図である。ここで、バケットボディ３２は、違う符号番号を付しているが図８及び図９で示したバケットボディ１３２と全く同一の形状であり、相互に交換できるものである。バケットボディ３２は、その内部に分離する試料を入れるチューブを収容するための容器で、比強度の高いチタン合金等の金属の削り出しによって一体に製造される。バケットボディ３２の内部には、チューブの外形と一致する空間が形成され、上部にはチューブを出し入れするための開口部３２ｃが形成される。開口部３２ｃの内周側には雌ねじが形成される。また、バケットボディ３２の開口部３２ｃよりも外周側のやや下方には、径方向に広がるフランジ部３２ｂが形成され、フランジ部３２ｂの下側はロータボディ２１のバケット受け面２５と接触するために円周方向に連続する接触面３２ａとなる。接触面３２ａの形状は任意であるが、本実施例では図３に示したようにフランジ部３２ｂから下方の後述するテーパー部３２ｆに伸びる直線状の斜面３２ｇで形成されている。

キャップ組立体３１の主要部品であるキャップ本体３３は、バケットボディ３２の内部空間を密閉するための蓋として作用するもので、バケットボディ３２の開口部３２ｃにネジ結合により装着される。キャップ本体３３は、例えばアルミ等の金属合金の削りだし加工により製造され、下方にバケットボディ３２の雌ねじ部と螺合する雄ねじ部３３ｄが形成される。キャップ本体３３の上方にはスイングロータ２０に形成されたピン挿入溝２３に挿入されるためのピボットピン３４が設けられる。ピボットピン３４の上方には１枚以上のウェーブワッシャ３６が挿入され、その上部からストッパ３７が装着される。本実施例では３枚のウェーブワッシャ３６が挿入されるが、この枚数は遠心分離の最高回転数やバケットの重さ等を考慮して適宜設定すればよい。ストッパ３７の中心部にはネジ穴が開けられ、ネジ３８によってキャップ本体３３に固定される。ピボットピン３４は、バケット３０のバケット中心軸５１（長手方向中心軸：ネジ３８の長手方向）を中心に回転可能なように保持される。本実施例のキャップ組立体３１では、図９で示した従来例にかかるキャップ組立体１３１と違って、ピボットピン３４はバケット中心軸５１を中心に回転するので、ピボットピン３４を使ってキャップ組立体３１をバケットボディ３２に対して締め付けたり緩めたりすることができない。そこで本実施例では、キャップ本体３３の外周縁に多数の溝が彫られてギザギザになるように構成し、この部分をキャップ組立体３１を回転させるためのつまみ部材として作用させるように構成した。

図６はバケット３０の縦断面図である。バケットボディ３２の内部には、分離する試料を入れるチューブを収容するための内部空間３２ｅが形成される。バケットボディ３２は、基本的な直径Ｒ１の円筒形の部分に対して、径方向に広がる直径Ｒ２のフランジ部３２ｂが形成され、さらにフランジ部３２ｂの上方は直径Ｒ３の部分がある。直径Ｒ３の部分には内部に雌ねじ部３２ｄが形成されるので、直径Ｒ１よりも若干大きな径となっている。本実施例では、例えばＲ１が２０ｍｍ、Ｒ２が３１ｍｍ、Ｒ３が２６ｍｍ程度である。また、Ｒ１の部分から斜面３２ｇに向かって外形方向に広がるテーパー部３２ｆを有している。

キャップ本体３３は、蓋として作用する蓋部３３ｃと、蓋部３３ｃの上方に形成される円柱部３３ａと、蓋部３３ｃの下方に円筒形の空洞部分３３ｅが形成され、その円筒形の外周部には雄ねじ部３３ｄが形成される。円柱部３３ａの上方中心部にはネジ穴３３ｆが形成され、ストッパ３７がネジ３８によって円柱部３３ａに固定される。尚、図６ではウェーブワッシャ３６の図示を省略しているが、ピボットピン３４の上方であって、ストッパ３７の下方に配置される。ピボットピン３４の厚さは、ストッパ３７から蓋部３３ｃとの距離よりも十分薄く、図６から理解できるようにピボットピン３４の上側にはウェーブワッシャ３６を配置するための２ｍｍ程度の隙間があり、ピボットピン３４の下側には矢印５０で示すように２ｍｍ程度の隙間ができる。従って、ピボットピン３４は矢印４９の方向に微少距離だけ移動可能である。

図７はバケット３０の組立構造を示す展開図である。キャップ組立体３１の主要部品であるキャップ本体３３は、バケットボディ３２にネジ結合により装着される。キャップ本体３３は、蓋として作用する蓋部３３ｃと、蓋部３３ｃの上方に形成される円柱部３３ａと、蓋部３３ｃの下方に形成される雄ねじ部３３ｄを含んで形成される。蓋部３３ｃの外周部には、キャップ組立体３１を回すためのぎざぎざの溝が形成される。円柱部３３ａの下方であって蓋部３３ｃの上面との接合部付近は、径が細くなった逃げ溝部３３ｂが形成されるが、これはキャップ本体３３を金属の削りだし加工から作成する際の加工の容易性から設けられるものであり、逃げ溝部３３ｂを設けなくても良い。

ピボットピン３４は、チタン合金等の金属からの削りだし加工によって製造されるもので、貫通穴３４ａを有する円環状の部材から外側方向に延在する２つの軸部３４ｂを形成し、軸部３４ｂがスイング軸として作用する。軸部３４ｂが延びる方向は、一直線上にあって反対方向であって、バケット３０のバケット中心軸（長手方向中心軸）５１に対して垂直方向となる。ピボットピン３４に形成される貫通穴３４ａの内径は、円柱部３３ａの外径よりも僅かながら大きくし、ピボットピン３４がキャップ本体３３に対してスムーズに回転し、かつ、軸方向に移動できるように構成される。

ピボットピン３４の上方には、１〜数枚のウェーブワッシャ３６が挿入され、その上部をストッパ３７で固定する。ストッパ３７は貫通穴３７ａを有し、この貫通穴３７ａを通されるねじ３８のねじ部を、キャップ本体３３の円柱部３３ａの上端に形成されたネジ穴３３ｆに螺合することで固定される。このようにピボットピン３４はウェーブワッシャ３６を介して円柱部３３ａの終端に取付けたストッパ３７により脱落が防止される。

本実施例によれば、スイング軸たるピボットピン３４を、バケットボディ３２に対して長手方向に移動可能であって、バケット中心軸５１を中心に回転できるように構成したので、ピボットピン３４をバケットボディ３２に対して移動する自由度を増加させることができた。この結果、ねじりトルクがピボットピン３４からキャップ組立体３１に伝達されないため、高速回転時のバケット自重をロータボディで支える構造のスイングロータ用バケットにおいて、バケットの着座面の当たりが不均一になった場合でも、キャップ組立体の締付けに影響が出ない構造を実現できた。

また、キャップ組立体３１とバケットボディ３２をネジ締結しても、遠心分離中にキャップ組立体３１のネジ部に緩みや増締め作用が働かないため、遠心分離運転後にキャップ組立体３１が緩んだり、増し締めでキャップ組立体３１がバケットボディ３２からはずしにくくなるという現象を回避できる。さらに、バケットがスイングしてロータボディへ着座するまでの間、ロータボディとバケットの間に一定の隙間を確保するための弾性体（ウェーブワッシャ）を有するキャップ組立体において、従来品の６点から５点と、従来よりも少ない部品点数で同一の機能を果たす構造を実現することができたので、製造コストを下げながら、従来同等の品質を確保した製品を供給することが可能となった。

以上、本発明を実施例に基づいて説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。例えば、キャップ本体に対するピボットピンの取り付け方法は実施例で説明した方法に限られず、バケットボディの長手方向に移動可能であって、バケット中心軸を中心に所定角度以上回転できるように構成すれば、その他の任意の構造や取り付け方法であっても良い。

１ 遠心分離機 ２ 筐体 ２ａ 開口部 ２ｂ 防護壁
２ｃ チャンバ ２ｄ 仕切り版 ３ ボウル ４ ロータ室
５ ドア ６ 駆動部 ７ モータ ７ａ 回転軸
８ ダンパ ９ 操作・表示部 １０ 駆動軸部 １１ ベロー
１２ 貫通穴 ２０ スイングロータ ２１ ロータボディ
２２ 貫通部 ２３ ピン挿入溝 ２４ くり抜き部
２５ バケット受け面 ２６ 逃げ溝 ２７ バケット収容空洞
２８ 駆動軸穴
３０ バケット ３１ キャップ組立体 ３２ バケットボディ
３２ａ 接触面 ３２ｂ フランジ部 ３２ｃ 開口部
３２ｄ 雌ねじ部 ３２ｅ 内部空間 ３２ｆ テーパー部
３２ｇ 斜面 ３２ｈ Ｒ部 ３３ キャップ本体
３３ａ 円柱部 ３３ｂ 逃げ溝部 ３３ｃ 蓋部
３３ｄ 雄ねじ部 ３３ｅ 空洞部分 ３３ｆ ネジ穴
３４ ピボットピン ３４ａ 貫通穴 ３４ｂ 軸部
３６ ウェーブワッシャ ３７ ストッパ ３７ａ 貫通穴
３８ ネジ ４８ 接触領域 ５１ バケット中心軸
１２０ スイングロータ
１３０ バケット １３１ キャップ組立体 １３２ バケットボディ
１３２ａ 接触面 １３２ｂ フランジ部 １３２ｃ 開口部
１３３ キャップ本体 １３３ａ 円柱部 １３３ｂ 貫通穴
１３３ｃ 蓋部 １３３ｄ 雄ねじ部 １３４ ピン
１３５ ピンホルダ １３５ａ 貫通穴 １３６ ウェーブワッシャ
１３７ ストッパ

Claims (10)

1. 駆動軸を有する駆動部と、該駆動軸の先端に設けられるスイングロータを有し、
   前記スイングロータは、軸方向上側から貫通する貫通穴と、貫通穴の対向する箇所に軸方向と平行に設けられ、下方まで連続しないピン挿入溝と、該貫通穴と垂直方向であって径方向外側に形成される切り欠き部と、バケットを有し、
   前記貫通穴に前記バケットを挿入した状態で回転させることによって前記バケットをスイングさせる遠心分離機において、
   前記バケットは、試料を入れる容器を収容するバケットボディと、前記バケットボディを密封するキャップ組立体を有し、前記バケットボディには遠心分離時にロータボディに着座する受け面が形成され、前記キャップ組立体には軸方向と垂直方向に延びて前記ピン挿入溝により案内されるスイング軸が設けられ、
   前記キャップ組立体には、前記キャップ組立体を前記バケットボディに対して回転させるための上面視で円形のつまみ部材と、前記つまみ部材の上方に形成される円柱部と、前記バケットボディに形成された雌ねじ部と螺合する雄ねじ部が形成され、
   前記スイング軸は円環状の部材から対向する方向に延在する２つの軸部と、前記円環状の部材の内部に前記円柱部を貫通させる穴部を有し、
   前記スイング軸の上側にはウェーブワッシャが配置され、
   前記円柱部から前記スイング軸及び前記ウェーブワッシャが脱落しないように前記円柱部にストッパ部材を設け、
   前記スイング軸は、前記バケットボディに対してバケット長手方向に移動可能であって、長手方向中心軸を中心に回転できるように前記円柱部に保持され、
   前記つまみ部材の直径は前記２つの軸部の軸方向長さよりも小さく、かつ、前記円環状の部材の直径よりも大きいように形成したことを特徴とする遠心分離機。
2. 前記円柱部の下方であって前記つまみ部材の上面との接合部付近には、径が細くなった逃げ溝部が形成されることを特徴とする請求項１に記載の遠心分離機。
3. 前記つまみ部材の外周部には、前記キャップ組立体を回すための複数の縦溝が形成されることを特徴とする請求項２に記載の遠心分離機。
4. 前記円柱部の上方中心部にはネジ穴が形成され、前記ストッパが前記ネジ穴に螺合されるネジによって前記円柱部に固定されることを特徴とする請求項２又は３に記載の遠心分離機。
5. 前記スイング軸は、前記バケットボディに対して長手方向中心軸を中心に所定角度以上回転できるように構成したことを特徴とする請求項４に記載の遠心分離機。
6. 前記スイング軸は、前記バケットボディに対して長手方向中心軸を中心に連続回転できるように構成したことを特徴とする請求項５に記載の遠心分離機。
7. ロータボディと、
   試料を入れる容器を収容するバケットボディと前記バケットボディを密封するキャップ組立体を有するバケットを有し、
   前記バケットボディには遠心分離時に前記ロータボディに着座する受け面が形成され、前記キャップ組立体には軸方向と垂直方向に延びて前記ピン挿入溝により案内されるスイング軸が設けられる遠心分離機用スイングロータにおいて、
   前記キャップ組立体には、前記キャップ組立体を前記バケットボディに対して回転させるための上面視で円形のつまみ部材と、前記つまみ部材の上方に形成される円柱部と、前記バケットボディに形成された雌ねじ部と螺合する雄ねじ部が形成され、
   前記スイング軸は円環状の部材から対向する方向に延在する２つの軸部と、前記円環状の部材の内部に前記円柱部を貫通させる穴部を有し、
   前記スイング軸の上側にはウェーブワッシャが配置され、
   前記円柱部から前記スイング軸及び前記ウェーブワッシャが脱落しないように前記円柱部にストッパ部材を設け、
   前記スイング軸を、前記バケットボディに対して長手方向に移動可能であって、長手方向中心軸を中心に回転できるように前記円柱部に保持され、
   前記つまみ部材の直径は前記２つの軸部の軸方向長さよりも小さく、かつ、前記円環状の部材の直径よりも大きいように形成したことを特徴とする遠心分離機用スイングロータ。
8. 前記スイング軸は、前記バケットボディに対して長手方向中心軸を中心に所定角度以上回転できるように構成したことを特徴とする請求項７に記載の遠心分離機用スイングロータ。
9. 前記スイング軸は、前記バケットボディに対して長手方向中心軸を中心に連続回転できるように構成したことを特徴とする請求項７に記載の遠心分離機用スイングロータ。
10. 前記キャップ組立体と前記バケットボディをＯリングを挟んだ状態で螺合させることを特徴とする請求項９に記載の遠心分離機用スイングロータ。

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